2022高考物理第一輪復(fù)習(xí) 專題 電學(xué)實(shí)驗(yàn)（一）學(xué)案 魯科版

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1、2022高考物理第一輪復(fù)習(xí) 專題 電學(xué)實(shí)驗(yàn)（一）學(xué)案 魯科版 【本講教育信息】 一. 教學(xué)內(nèi)容： 電學(xué)實(shí)驗(yàn)（1） 二. 本章的知識(shí)點(diǎn) 電學(xué)實(shí)驗(yàn)是高考實(shí)驗(yàn)考查的重點(diǎn)、熱點(diǎn)內(nèi)容。試題注重聯(lián)系實(shí)驗(yàn)操作的考查，如測(cè)量?jī)x器的讀數(shù)問(wèn)題、實(shí)驗(yàn)線路的連線問(wèn)題、電表和其他用電器的選擇問(wèn)題都是實(shí)驗(yàn)操作的仿真模擬，需要考生具備良好的動(dòng)手實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。試題還注重實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理分析，如根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)畫出圖線，根據(jù)圖線分析得出結(jié)論。“設(shè)計(jì)和完成實(shí)驗(yàn)的能力”在理科綜合《考試說(shuō)明》中指出的五個(gè)考試目標(biāo)之一。是近幾年高考物理實(shí)驗(yàn)題的命題趨向。 完整的設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)，要經(jīng)歷多個(gè)環(huán)節(jié)，在實(shí)際考查中，一般不會(huì)考查全部環(huán)節(jié)，而

2、是只考查其中的幾個(gè)環(huán)節(jié)，有的題目給出條件和實(shí)驗(yàn)器材，要求闡述實(shí)驗(yàn)原理；有的給出實(shí)驗(yàn)電路圖，要求領(lǐng)會(huì)實(shí)驗(yàn)原理，確定需測(cè)物理量及計(jì)算公式；有的則要求考生根據(jù)操作步驟及測(cè)定的物理量判斷出實(shí)驗(yàn)原理……雖然考查方式不盡相同，但目前高考中幾乎所有的設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)題都有一個(gè)共同點(diǎn)，都以不同方式或多或少的對(duì)實(shí)驗(yàn)原理作一定的提示，在給出實(shí)驗(yàn)器材的前提下進(jìn)行考查。 由于考查環(huán)節(jié)和要求的不同，題型也不盡相同，但較多的是選擇、填空、作圖題。 在復(fù)習(xí)過(guò)程中，應(yīng)對(duì)所學(xué)電學(xué)實(shí)驗(yàn)逐個(gè)理解實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)方法，比較不同實(shí)驗(yàn)的異同（如電路圖、滑動(dòng)變阻器和電表的連接）。不斷充實(shí)自己的經(jīng)驗(yàn)和方法，逐步達(dá)到能靈活運(yùn)用已學(xué)知識(shí)解答新的問(wèn)題

3、。對(duì)于設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)題目要明確實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵在于實(shí)驗(yàn)原理的設(shè)計(jì)，它是進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的依據(jù)和起點(diǎn)，它決定了應(yīng)選用（或還需）哪些實(shí)驗(yàn)器材，應(yīng)測(cè)量哪些物理量，如何編排實(shí)驗(yàn)步驟。而實(shí)驗(yàn)原理的設(shè)計(jì)又往往依賴于所提供的實(shí)驗(yàn)器材（條件）和實(shí)驗(yàn)要求，它們相輔相成，互為條件。 三. 重點(diǎn)、難點(diǎn)： 電學(xué)實(shí)驗(yàn)中所用到的基本知識(shí) 在近年的電學(xué)實(shí)驗(yàn)中，電阻的測(cè)量（包括變形如電表內(nèi)阻的測(cè)量）、測(cè)電源的電動(dòng)勢(shì)與內(nèi)電阻是考查頻率較高的實(shí)驗(yàn)。它們所用到的原理公式為：。由此可見(jiàn)，對(duì)于電路中電壓U及電流I的測(cè)量是實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵所在，但這兩個(gè)量的直接測(cè)量和間接測(cè)量的方法卻多種多樣，在此往往也是高考試題的著力點(diǎn)之處。因此復(fù)習(xí)中應(yīng)熟練掌握基

4、本實(shí)驗(yàn)知識(shí)及方法，做到以不變應(yīng)萬(wàn)變。 1. 電路設(shè)計(jì)原則：正確地選擇儀器和設(shè)計(jì)電路的問(wèn)題，有一定的靈活性，解決時(shí)應(yīng)掌握和遵循一些基本的原則，即“安全性”、“方便性”、“精確性”原則，兼顧“誤差小”、“儀器少”、“耗電少”等各方面因素綜合考慮，靈活運(yùn)用。 ⑴正確性：實(shí)驗(yàn)原理所依據(jù)的原理應(yīng)當(dāng)符合物理學(xué)的基本原理。 ⑵安全性：實(shí)驗(yàn)方案的實(shí)施要安全可靠，實(shí)施過(guò)程中不應(yīng)對(duì)儀器及人身造成危害。要注意到各種電表均有量程、電阻均有最大允許電流和最大功率，電源也有最大允許電流，不能燒壞儀器。 ⑶方便性：實(shí)驗(yàn)應(yīng)當(dāng)便于操作，便于讀數(shù)，便于進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。 ⑷精確性：在實(shí)驗(yàn)方案、儀器、儀器量程的選擇上，應(yīng)使實(shí)

5、驗(yàn)誤差盡可能的小。 2. 電學(xué)實(shí)驗(yàn)儀器的選擇： ⑴根據(jù)不使電表受損和盡量減少誤差的原則選擇電表。首先保證流過(guò)電流表的電流和加在電壓表上的電壓均不超過(guò)使用量程，然后合理選擇量程，務(wù)必使指針有較大偏轉(zhuǎn)（一般要大于滿偏度的1/3），以減少測(cè)讀誤差。 ⑵根據(jù)電路中可能出現(xiàn)的電流或電壓范圍選擇滑動(dòng)變阻器，注意流過(guò)滑動(dòng)變阻器的電流不超過(guò)它的額定值，對(duì)大阻值的變阻器，如果是滑動(dòng)頭稍有移動(dòng)，使電流、電壓有很大變化的，不宜采用。 ⑶應(yīng)根據(jù)實(shí)驗(yàn)的基本要求來(lái)選擇儀器，對(duì)于這種情況，只有熟悉實(shí)驗(yàn)原理，才能作出恰當(dāng)?shù)倪x擇?？傊顑?yōu)選擇的原則是：方法誤差盡可能??；間接測(cè)定值盡可能有較多的有效數(shù)字位數(shù)，直接測(cè)定值

6、的測(cè)量使誤差盡可能小，且不超過(guò)儀表的量程；實(shí)現(xiàn)較大范圍的靈敏調(diào)節(jié)；在大功率裝置（電路）中盡可能節(jié)省能量；在小功率電路里，在不超過(guò)用電器額定值的前提下，適當(dāng)提高電流、電壓值，以提高測(cè)試的準(zhǔn)確度。 3. 測(cè)量電路的選擇 ⑴電流表的內(nèi)、外接問(wèn)題：（甲）所示電路為電流表外接電路（簡(jiǎn)稱外接法）；（乙）所示電路為電流表內(nèi)接電路（簡(jiǎn)稱內(nèi)接法）。兩種接法的選擇可按下列方法進(jìn)行： 方法一：設(shè)電流表、電壓表內(nèi)阻分別為、，被測(cè)電阻為，則 當(dāng)<時(shí)，電壓表分流作用小，應(yīng)選用外接法 當(dāng)>時(shí)，電流表分壓作用小，應(yīng)選用內(nèi)接法 當(dāng)=時(shí)，電流表分壓作用和電壓表分流作用相差不大，兩種方法均可。 方法二：在、均不知

7、的情況下，可采用試觸法。如圖所示，分別將a端與b、c接觸，如果前后兩次電流表示數(shù)比電壓表示數(shù)變化明顯，說(shuō)明電壓表分流作用大，應(yīng)采用內(nèi)接法；如果前后兩次電壓表示數(shù)比電流表示數(shù)變化明顯，說(shuō)明電流表分壓作用大，應(yīng)采用外接法。 ⑵滑動(dòng)變阻器的分壓、限流接法： 為了改變測(cè)量電路（待測(cè)電阻）兩端的電壓（或通過(guò)測(cè)量電路的電流），常使滑動(dòng)變阻器與電源連接作為控制電路，滑動(dòng)變阻器在電路中主要有兩種連接方式：如圖（甲）為滑動(dòng)變阻器的限流式接法，為待測(cè)電阻。它的接線方式是電源、滑動(dòng)變阻器與待測(cè)電阻三者串聯(lián)。對(duì)待測(cè)電阻供電電壓的最大調(diào)節(jié)范圍是：（是待測(cè)電阻，R是滑動(dòng)變阻器的總電阻，不計(jì)電源內(nèi)阻）。

8、如圖（乙）是滑動(dòng)變阻器的分壓式接法。接線方式是電源與滑動(dòng)變阻器組成閉合電路，而被測(cè)電路與滑動(dòng)變阻器的一部分電阻并聯(lián)，該接法對(duì)待測(cè)電阻供電電壓的調(diào)節(jié)范圍是：（不計(jì)電源內(nèi)阻時(shí)）。 選取接法的原則： ①要求負(fù)載上電壓或電流變化范圍大，且從零開(kāi)始連續(xù)可調(diào)，須用分壓式接法。 ②負(fù)載電阻Rx遠(yuǎn)大于滑動(dòng)變阻器總電阻R時(shí)，須用分壓式接法，此時(shí)若采用限流式接法對(duì)電路基本起不到調(diào)節(jié)作用。 ③采用限流電路時(shí)，電路中的最小電流（電壓）仍超過(guò)電流表的量程或超過(guò)用電器的額定電流（電壓）時(shí)，應(yīng)采用變阻器的分壓式接法。 ④負(fù)載電阻的阻值Rx小于滑動(dòng)變阻器的總電阻R或相差不大，并且電壓表、電流表示數(shù)變化不要求從

9、零開(kāi)始起調(diào)，可用限流式接法。 ⑤兩種電路均可使用時(shí)應(yīng)優(yōu)先用限流式接法，因?yàn)橄蘖麟娐方Y(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，總功率較小。 滑動(dòng)變阻器的粗調(diào)和微調(diào)作用： ①在限流電路中，全電阻較大的變阻器起粗調(diào)作用，全電阻較小的變阻器起微調(diào)作用。 ②在分壓電路中，全電阻較小的變阻器起粗調(diào)作用，全電阻較大的變阻器起微調(diào)作用。 4. 實(shí)物圖的連接：實(shí)物圖連線應(yīng)掌握基本方法和注意事項(xiàng)。 ⑴注意事項(xiàng)： ①連接電表應(yīng)注意量程選用正確，正、負(fù)接線柱不要接錯(cuò)。 ②各導(dǎo)線都應(yīng)接在接線柱上，不應(yīng)在導(dǎo)線中間出現(xiàn)分叉。 ③對(duì)于滑動(dòng)變阻器的連接，要搞清楚接入電路的是哪一部分電阻，在接線時(shí)要特別注意不能將線接到滑動(dòng)觸頭上。 ⑵基本方

10、法： ①畫出實(shí)驗(yàn)電路圖。 ②分析各元件連接方式，明確電流表與電壓表的量程。 ③畫線連接各元件。（用鉛筆畫線，以便改錯(cuò)）連線方式應(yīng)是單線連接，連線順序應(yīng)先畫串聯(lián)電路，再畫并聯(lián)電路。 一般先從電源正極開(kāi)始，到電鍵，再到滑動(dòng)變阻器等。按順序以單線連接方式將干路中要串聯(lián)的元件依次串聯(lián)起來(lái)；然后連接支路將要并聯(lián)的元件再并聯(lián)到電路中去。連接完畢，應(yīng)進(jìn)行檢查，檢查電路也應(yīng)按照連線的方法和順序。 【知識(shí)講解】 測(cè)定金屬的電阻率 【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹繉W(xué)會(huì)用伏安法測(cè)量電阻的阻值，測(cè)定金屬的電阻率，練習(xí)使用螺旋測(cè)微器。 【實(shí)驗(yàn)原理】根據(jù)電阻定律公式可得，金屬的電阻率，因此只要測(cè)量出金屬導(dǎo)線的長(zhǎng)度l和它的

11、直徑d，計(jì)算出導(dǎo)線的橫截面積S，并用伏安法測(cè)出該段金屬導(dǎo)線的電阻R，即可計(jì)算出金屬導(dǎo)線的電阻率。 【實(shí)驗(yàn)器材】被測(cè)金屬導(dǎo)線，直流電源（4V），電流表（0~0.6A），電壓表（0~3V），滑動(dòng)變阻器，電鍵，導(dǎo)線若干，螺旋測(cè)微器，米尺。 【實(shí)驗(yàn)步驟】 1. 用螺旋測(cè)微器在被測(cè)金屬導(dǎo)線上的三個(gè)不同位置各測(cè)一次直徑，求出其平均值d，計(jì)算出導(dǎo)線的橫截面積S。 2. 按如圖所示的原理電路圖連接好用伏安法測(cè)電阻的實(shí)驗(yàn)電路。 3. 用毫米刻度尺測(cè)量接入電路中的被測(cè)金屬導(dǎo)線的有效長(zhǎng)度l，反復(fù)測(cè)量3次，求出其平均值。 4. 把滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)片調(diào)節(jié)到使接入電路中的電阻值最大的位置，

12、電路經(jīng)檢查確認(rèn)無(wú)誤后，閉合電鍵S。改變滑動(dòng)變阻器滑動(dòng)片的位置，讀出幾組相應(yīng)的電流表、電壓表的示數(shù)I和U的值，斷開(kāi)電鍵S，求出導(dǎo)線電阻R的平均值。 5. 將測(cè)得的R、l、S值，代入電阻率計(jì)算公式中，計(jì)算出金屬導(dǎo)線的電阻率。 6. 拆去實(shí)驗(yàn)線路，整理好實(shí)驗(yàn)器材。 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄表 測(cè)量次數(shù) 1 2 3 平均值 導(dǎo)線長(zhǎng)l/m 導(dǎo)線直徑d/m 導(dǎo)線的橫截面積S=______________（公式）=____________（代入數(shù)據(jù)）=_______________ 測(cè)量次數(shù) 1 2 3 電阻平均值 電壓U/V

13、電流I/A 電阻R/Ω 所測(cè)金屬的電阻率__________（公式）=____________（代入數(shù)據(jù)）=____________Ωm 【注意事項(xiàng)】 1. 測(cè)量被測(cè)金屬導(dǎo)線的有效長(zhǎng)度，是指測(cè)量待測(cè)導(dǎo)線接入電路的兩個(gè)端點(diǎn)之間的長(zhǎng)度，亦即電壓表兩并入點(diǎn)間的部分待測(cè)導(dǎo)線長(zhǎng)度，測(cè)量時(shí)應(yīng)將導(dǎo)線拉直。 2. 本實(shí)驗(yàn)中被測(cè)金屬導(dǎo)線的電阻值較小，因此實(shí)驗(yàn)電路必須采用電流表外接法。 3. 實(shí)驗(yàn)連線時(shí)，應(yīng)先從電源的正極出發(fā)，依次將電源、電鍵、電流表、待測(cè)金屬導(dǎo)線、滑動(dòng)變阻器連成主干線路（閉合電路），然后再把電壓表并聯(lián)在待測(cè)金屬導(dǎo)線的兩端。 4. 閉合電鍵S之

14、前，一定要使滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)片處在有效電阻值最大的位置。 5. 在用伏安法測(cè)電阻時(shí)，通過(guò)待測(cè)導(dǎo)線的電流強(qiáng)度I的值不宜過(guò)大（電流表用0~0.6A量程），通電時(shí)間不宜過(guò)長(zhǎng)，以免金屬導(dǎo)線的溫度明顯升高，造成其電阻率在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中逐漸增大。 6. 測(cè)量金屬導(dǎo)線的直徑時(shí)要用螺旋測(cè)微器，直接測(cè)量的結(jié)果要估讀下一位數(shù)字。 【典型例題】 例1. 讀出下列螺旋測(cè)微器的示數(shù) 解析：0.862mm 3.470mm 8.320mm 11.465mm 例2. 在測(cè)定“金屬的電阻率”實(shí)驗(yàn)中，所測(cè)金屬導(dǎo)線的電阻約為5Ω，所用電流表內(nèi)阻，電壓表內(nèi)阻，試判定電流表應(yīng)該外接還是內(nèi)接？ 解析：外接法