电学设计性实验

新课程背景下如何做电学的设计型实验实验考试历来是老大难，学生怕，老师怕，怕什么，得不了分啊！资料和杂志上介绍的一般都是泛泛而谈，今天我就从实例中说一说设计型实验到底怎么做。

实例：某同学对实验室的一个多用电表的电池进行更换时发现里面除了一节1.5v的干电池外，还有一个方形电池（层叠电池）。

为了测定该电池的电动势和内阻，该同学利用实验室提供的器材设计了实验电路，以其中两个电流表的示数i2、i1横、纵坐标绘制出图线（如图所示），并利用图线求出了该电池的电动势和内电阻，实验室中提供的器材有：a、电流表g（满偏电流10ma,内阻为10ω）b、电流表a1(0～0.6a,内阻约为0.6ω）c、电流表a2（0～3a，内阻约为0.1ω）d、滑动变阻器r1（0～100ω，1a）e、滑动变阻器r2（0～10ω，2a）f、定值电阻r(阻值990ω)g、开关与导线若干（1）该同学在实验中选择的电流表为，滑动变阻器为（填写器材前面的字母）。

（2）请将该同学所设计实验电路图画在虚线框内。

（3）根据该同学所绘制的i1—i2图线可得到被测电池的电动势e=v，内阻r= ω(计算结果保留两位有效数字）怎么做？设计型实验一般分为开放性设计和限制性设计，开放性设计一般比较活，方案多，高考因为阅卷的限制，考题就不会出开放性设计，而限制性的设计，则是一个半成品，需要考生根据题目给的实验器材和测量的数据或者缺陷的电路图等来思考命题者的意图（就是人家的设计方案是什么）。

具体来讲：一、根据实验目的，构思实验原理。

实验目的就是说这个实验室用来验证、探究或者测量什么的。

那如何构想实验原理呢？一是从你原来你学过的实验方法或者做的习题寻找突破口；二是根据题目中所给的器材、残缺的电路图、数据分析图等来构造或者选择最佳的物理情景。

比如本题，实验目的就是测量电源电动势和电源内阻的。

原理都是全电路欧姆定律：e=u+ir ，式中e为电动势，u外电压（路端电压），i为总电流（过电源的电流）。

十九、定值电阻在电学设计性实验中的巧用设计性物理实验是近几年高考试题中的一个新亮点，也是高三复习教学的重点之一;它要求学生对课本实验原理、方法有较为透彻的理解，能正确使用实验中用过的仪器，并能正确运用在这些实验中学过的方法综合分析解决新的实验问题。

设计性实验主要以电路设计为主.电路设计经常要用到定值电阻，定值电阻如何使用往往是学生最感困惑的地方，也是教学的薄弱环节.鉴于此，本专题将对电学实验设计的基本原则和基本思想特别是定值电阻在其中的巧用进行系统的介绍，并对相应问题归类分析。

一. 基本原则1. 安全性：保证不损坏实验器材。

2. 精确性：电表指针偏转要明显，尽可能减小实验误差，并测得多组数据。

3. 方便性：在保证实验正常进行的前提下，选用的电路和器材应便于操作，所得的实验数据便于处理。

（又称可“操作性”）以上原则是必须遵循的原则。

另外有一个附加要求，即在同时满足以上原则的基础上，尽可能地节省器材，节约能源。

（在平时练习中，若题目无特别说明，一般不予以考虑。

）二. 基本思想1. 分压、限流电路的选择根据分压、限流电路的特点和制约电路的几种因素，有以下选择：（1）若负载电阻的阻值远大于滑动变阻器的总电阻，因滑动变阻器限流作用弱，如果采用限流电路，电表指针在滑动变阻器阻值改变后偏转不明显，无法测得多组数据，故应采用分压电路。

（2）如果负载电阻的阻值与滑动变阻器的总电阻相差不大，分压、限流电路都可。

（3）若要求负载上电压或电流从零开始连续变化，须用分压电路。

（4）两种电路均可的情况下，若要求电源消耗功率小，须用限流电路。

（证明从略）2. 其它设计思想（5）若知道电压表的量程和阻值，则电压表兼有电流表的功能。

（6）若知道电流表的量程和阻值，则电流表兼有电压表的功能。

（7）根据电压表的构造可知，可以用电流表和电阻串联作电压表使用涉及知识：1.伏安法测电阻2. 半偏法测电阻3.电流表电阻的测量4.电压表电阻的测量5.伏安法测电源的电动势和内电阻6.电表的改装一、定值电阻作为保护电阻定值电阻作为保护电阻，是定值电阻最常见的应用,这类问题的关键是弄清题目的设计原理，根据提供的数据进行必要的估算，确定好保护电阻在电路中的位置. 串联电阻具有分压作用，并联电阻具有分流作用，利用定值电阻的这种作用，可以用定值电阻来保护电表、待测元件、电源、滑动变阻器等器材的使用安全，这种做法遵循的是电学实验中的“安全性原则”．【例1】测量电源B的电动势E及内阻r(E约为4.5V，r约为1.5Ω)．实验器材：量程3V的理想电压表V；量程0.5A的电流表A(具有一定内阻)；定值电阻4R=Ω；滑动变阻器'R；电键K；导线若干．(1)画出实验电路原理图，图中各元件需用题目中给出的符号或字母标出．(2)实验中，当电流表读数为1I时，电压表读数为1U；当电流表读数为2I时，电压表读数为2U,则可以求出E= ，r= ．(用1212I I U U、、、及R表示)〖解析〗(1)测量电源电动势和内阻的实验原理是闭合电路欧姆定律．电压表用来测路端电压，电流表用来测干路中的总电流．当电路中电流达到最大值(电流表的量程)0.5A时，路端电压最小值为(4.50.5 1.5)U E Ir=-=-⨯V 3.75=V，大于电压表量程，故电压表不能直接用于测量路端电压．若将题中的定值电阻与电源串联，便组成一个等效电源．等效电源的内阻为R r+，最小路端电压为'()[4.50.5(4 1.5)]U E I R r=-+=-+V 1.75=V，小于电压表量程，故可以保证测量的安全．实验电路原理图如图1所示．(2)由闭合电路欧姆定律可得，11()E U I R r=++,22()E U I R r=++,两式联立解得：211221I U I UEI I-=-,1221U Ur RI I-=--【例2】利用下面适当的实验器材，设计一电路来测量电流表1A的内阻1r，要求方法简捷，有尽可能高的测量精度，并能测出多组数据.A.电流表1()A量程0～10mA、内阻1r待测(约40Ω);图 1---179------180---B.电流表2()A 量程0～500μA 、内阻2750Ωr =;C.电压表()V 量程0～10V 、内阻3=10k Ωr ;D.定值电阻1()R 阻值约100Ω、做保护电阻用;E.滑动变阻器2()R 总阻值约为50Ω;F.电源()E 电动势1.5V 、内阻很小;G.开关()S 、导线若干.(1)画出电路图，标明所用器材的代号.(2)若选测量数据中的一组来计算1r ，则所用的表达式为1r = ，说明式中各符号的意义.〖解析〗 由1A 的量程和内阻值可知，其两端的最大电压大约为30101040V 0.4V U -=⨯⨯=<10V .为便于测量的精确度尽可能高，10V 的电压表不能选用，要测量1A 的内阻值1r ，由伏安法测电阻原理必须知道它两端的电压1U 和其中的电流1I ，而电流1I 可由其读数读出，把电流表2A 和电流表1A 并联起来，电流表2A 的读数为2I ，则22I r 即为电流表1A 两端的电压，在这里电流表2A 当作电压表使用.如果滑动变阻器作限流使用，电路中电流的最小值约为:0121 1.57.9mA 1005040E I R R r ===++++>500μA ,滑动变阻器应采用分压接法.点评 该电路仅需保护支路，保护电阻的位置有如图2，3所示两个方案，通过估算可知保护电阻在干路的保护能力比在支路的保护能力略强，但相差极小,故这两种方案均可.【例3】有一电压表1V ,其量程为3V ，内阻约为3000Ω,要准确地测量该电压表的内阻，提供的实验器材有: 电源E :电动势约为15V ，内阻可忽略不计; 电流表1A :量程为0～100mA ，内阻1r =20Ω 电压表2V :量程为0～2V ，内阻2=2000Ωr ; 定值电阻1R :阻值20Ω; 定值电阻2R :阻值3Ω;滑动变阻器0R :最大阻值10Ω，额定电流1A ; 单刀单掷开关S ，导线若干.(1)实验中应选用的电表是 ;定值电阻应选用 .(2)设计一个测量电压表1V 内阻的实验电路，画出原理图.(3)说明实验所要测量的量: . (4)写出电压表1V 内阻的计算表达式 . 〖解析〗 电压表1V 两端的电压由其读数读出，当电压表1V 接入电路中时，流过它的最大电流约为131mA 3000I ==远小于电流表1A 的量程，电流表1A 不能使用，由题所给实验器材只能把电压表2V 当作电流表使用，流过电压表2V 的最大电流为'221mA 2000I ==正符合要求，变阻器的阻值为10Ω远小于电压表12V V 、的总电阻，应采用分压接法，变阻器的额定电流为1A ，需要一个定值电阻作为保护，其阻值设为x R ，由0x E I R R =+可求得215105Ω1x E R R I =-=-=,定值电阻应选1R ，流过电压表1V 的电流等于电压表2V 的电流，电压表2V 的电流I 等于它的示数2U 除以它的内阻2r ，所以电压表1V 的内阻11122V U U R r I U ==,电路图如图4所示.点评 该题的特点是不仅电表需要保护，而且滑动变阻器也需要保护，故保护电阻只能连在干路上. 二、定值电阻可以用来完善实验条件为了提高测量精确度，实验中常常需要满足一定的实验条件，以减小测量的系统误差，常采用的方法就是增大待测量，利用定值电阻和电表等元件连接可以达到此目的，这遵循的是电学实验中的“精确性原则”．【例4】某待测电阻x R 的阻值约为20Ω，实验室提供如下器材：A.电流表1A (量程150mA ，内阻110r =Ω)B.电流表2A (量程20mA ，内阻230r =Ω)C.定值电阻010R =ΩD.滑动变阻器R ，最大阻值为10ΩE.电源E ，电动势4E =V (内阻不计)F.开关S 及导线若干(1)根据上述器材完成此实验，测量时要求电表读数不得小于其量程的13，请你画出测量x R 的一种实验原理图(图中元件用题干中相应的物理量符号标注).(2)实验时电流表1A 的读数为1I ，电流表2A 的读数为2I ,用已知量和测得的物理量表示x R = 〖解析〗(1)测量电阻的基本原理是欧姆定律.由于题中只给了两只电流表，没有给电压表，故在测量电路中必须要让其中一只电流表充当电压表来测量被测电阻两端的电压．由串、并联电路性质，应该选择量程较小的那只电流表2A 与待测电阻并联，而另一只量程较大的电流表1A 用来测通过待测电阻的电流，若电流表1A 达到其量程的13即50mA ，根据并联电路性质可得通过电流表2A 的电流为 图 3图 2图 4图 5---181---2×50mA=20mA 5．这一值达到其满偏值，不可采用；当电流表2A 达到其量程的13，电流表1A 不能达到量程的13，故不能满足本实验的条件.为此必须减小电流表2A 的电流，将定值电阻与电流表2A 串联后增大了这一支路的电阻，从而减小了这一支路的电流，通过估算可知，能满足实验条件，从而提高了实验的精确度.若滑动变阻器采用限流式接法，可估算出当电流最小为4133mA 1020x E I R R ==≈++，此时通过电流表2A 的电流202x x R I I R R r =++20133102030=⨯++44.3mA>20mA ≈，会超过其量程，2A 会烧毁，故必须采用分压式接法．实验电路如图5所示． （2）由欧姆定律可得：20212()()x I R r I I R +=-，解得：20212()x I R r R I I +=-三、定值电阻用于改装电表，扩大电表量程 在有些需要测电流或电压的实验中，当只有表头没有电流表或电压表，或者有电流表或电压表但它们的量程过小不能满足实验的要求时，为了完成实验，必须对其进行改装或将电表的量程扩大．表头串联(并联)一个定值电阻可以将其改装成电压表（电流表），电流表（电压表）并联（串联）一个定值定值，可以将其量程扩大. 【例5】某同学在实验室测定一节干电池的电动势和内阻，实验室有如下器材：A.待测干电池B.表头G (量程3mA ,内阻120r =Ω)C.电流表A (量程0.6A ,内阻20.2r =Ω)D.滑动变阻器甲（最大阻值10Ω）E.滑动变阻器乙（最大阻值100Ω）F.定值电阻（1=100ΩR ）G.定值电阻（2=500ΩR ）H.定值电阻（3=1.5k ΩR ） 开关、导线若干 (1)由于没有电压表，他决定用表头和定值电阻改装，定值电阻应选用 ，为了方便并能较准确地测量，滑动变阻器应选 ．(填写各器材前的序号) (2)请画出实验电路 (3)若某次测量中表头G 的示数为1I ，电流表A 的示数为2I ,改变滑动变阻器阻值后，表头G 的示数为'1I ，电流表A 的示数为'2I ,则电源的内阻r = ，电动势E = . 〖解析〗(1)改装后的电压表的量程应比一节干电池（电动势为1.5V ）的电动势略大些．将三个定值电阻1R 、2R 、3R 分别代入1()g U I r R =+中分别得0.36V 、1.56V 、4.56V ，故定值电阻应选2R (G)；从精确性原则出发，滑动变阻器阻值应尽可能小些，故选甲（D ）．(2)实验电路如图6所示．(3)由闭合电路欧姆定律得，11212()()E I r R I I r =+++，'''11212()()E I r R I I r =+++ 联立解得:'1121''1212()()I I R r r I I I I -+=+-- '121121211''1212()()()()I I I I R r E R r I I I I I +-+=+++-- 【例6】实验室准备了下列器材:电流表1A (量程为0.6A ，内阻约0.1Ω); 电流表2A (量程为600μA ，内阻为100Ω;定值电阻1R (9900Ω); 滑动变阻器2R (0～10Ω);电源(6V E =，内阻不计，允许通过的最大电流为0.5A ); 待测电阻x R (约10Ω);开关S 一个，导线若干. 要求选择上述器材，设计一个用伏安法测电阻x R 的电路.分析 由于本实验没有提供的电压表，而所给的电流表量程太小，故应先将电流表2A 与定值电阻1R 串联改装成一个大量程的电压表，再设计电路.(电路图如图7所示，具体解答略)四、定值电阻可以当电压表使用 在有些需要测电压的实验中，没有电压表或给定的电压表不能用来直接测电压，此时可利用定值电阻与其他电表组合，间接测出待测元件两端的电压． 【例7】要测量某一电流表A 的内阻1r ，给定的器材有： A.待测电流表A (量程300μA ，内阻1r 约为100Ω) B.电压表V (量程3V ，内阻21k Ωr =) C.电源E (电动势4V ，内阻忽略不计) D.定值电阻112ΩR = E.滑动变阻器2R (阻值范围O ～20Ω，允许最大电流0.5A ) F.电键S 一个，导线若干 要求测量时两电表指针的偏转均超过其量程的一半． (1)画出实验电路图． (2)电路接通后，测得电压表读数为U ，电流表读数为I ，用已知量和测得的量表示电流表内阻1r = 〖解析〗(1)由于电流表两端允许的最大电压为6130010100V=0.03V m A U I r -=⋅=⨯⨯，远小于电压表量程3V ，故不能用电压表直接测电流表两端电压，只能将电压表接在测量电路的干路中作电流表使用，而将定值电阻1R 与电流表并联作为间接电压表使用，该间接电压表所测电压为12()U I R r -.当电压表示数为其量程一半即1.5V 时，滑图 6图 7图 8---182---332 1.5A=1.510A=1500μA 110V U I r -==⨯⨯，通过电流表的电流为111161μA V R II r R =≈+,故两表可同时达到或超过其量程的一半，满足实验条件，方案可行．另外考虑到安全性与精确性，电路应采用分压式电路，实验电路如图8所示． (2)根据欧姆定律得：112()U Ir I R r =- ， 所以有1112UR r R Ir =-. 【例8】某待测电阻Rx 的阻值在80～100Ω之间，现要测量其电阻的阻值，实验室提供如下器材： A ．电流表1A (量程0.9mA 、内阻约为110r =Ω) B ．电流表2A (量程300μA 、内阻2r 为30Ω) C ．电流表3A (量程0.6A 、内阻3r 约为0.2Ω) D ．电压表(量程4V 、内阻约为20k Ω) E ．定值电阻020R Ω＝F ．滑动变阻器R ，最大阻值约为10ΩG ．电源E (电动势15V )H ．开关S 、导线若干 (1)在上述提供的器材中，要完成此实验，应选用 (填字母代号) (2)测量要求电表读数不得小于其量程的13，请你在虚框内画出测量电阻Rx 的一种实验电路原理图(图中元件用题干中相应的英文字母标注) (3)用已知量和测量的量表示Rx 的表达式Rx = ，说明式中各字母所表示的物理量： . 〖解析〗(1)测电阻的最基本的方法是“伏安法”，有“伏安法”可知器材需要电压表和电流表，所给的电压表的量程为4V 小于电源的电动势15V ,为使测量精确度高，电压表不能使用，待测电阻x R 中的最大电流约为：15A=0.1875A 80x E I R == 电流表3A 不能使用，若把电流表1A 或2A 改装为量程约为15V 电压表，由1511g R n -r r I r==-⋅()()可分别计算出需串联的电阻大约为：1315(1)1016656.70.91010R -=-⨯≈Ω⨯⨯2615(1)30499703001030R -=-⨯≈Ω⨯⨯题中没有符合要求的电阻，需要用定值电阻当作电压表使用，需要知道其中的电流. (2)滑动变阻器的阻值x R R <，电表量程较小，控制电路采用分压电路；“伏安法”测电阻，测量中要求电压表读数不得小于其量程的13，1A 表测大电流，2A 表测小电流，如果2A 、0R 串联后与x R 并联，如图9所示，电流表1A 的电流为：2021211()113137.5μA 33m m m x I R r I I I R ++=<＝.如果2A 、x R 串联后与0R 并联，如图10所示，电流表图 9 图 101A 的电流为：2212101()113550μA 33m x m m I R r I I I R ++=>＝， 因此测量电阻x R 与2A 串联后与0R 并联. (3)由()1222()x I I I R r +0-R ＝得：12022x I I R R r I -=- 其中2r 为2A 表的内阻，0R 为定值电阻，1I 为1A 表示数，2I 为2A 表示数.五、定值电阻可以当电流表使用在有些需要测电流的实验中，没有电流表或给定的电流表不能满足实验要求，此时可利用定值电阻与其他电表组合，间接测出待测元件两端的电流． 【例9】现要测量某一电压表V 的内阻．给定的器材有： 待测电压表V (量程2V ，内阻约为4k Ω)； 毫安表mA (量程1.2mA ，内阻约500Ω)； 直流电源E (电动势约2.4V ,内阻不计)；定值电阻3个：14000ΩR =，210000ΩR =，315000ΩR =； 电键S 及导线若干.要求测量时两电表指针偏转均超过其量程的一半． （1）试从3个定值电阻中选用比较合适的1个，与其他器材一起组成测量电路，并画出测量电路的原理图．(要求电路中各器材用题中给定的符号标出) （2）电路接通后，若电压表读数为U ,电流表读数为I ,则电压表内阻V R = .分析 原理如图11示，该实验中定值电阻有双重作用，既可以保护电压表两端的电压不会超过其量程，又充当了电流表的作用，通过1R 的电流为1UR ，从而可以推算出电压表的内阻. 〖解析〗（1）由于电压表可显示出其两端的电压，要测出电压表的内阻，只需要测出通过电压表的电流即可，因此初步考虑将电流表与电压表串联.当通过电流表的电流达到其量程的一半即0.6mA 时，电压表两端电压为30.6104000V=2.4V U -=⨯⨯,已大于电压表的量程，看来两表不能同时达到或超过其量程的一半，不满足实验条件，为此必须用一定值电阻与电压表并联，以减小通过电压表的电流.由上述估算可知，要使电压表两端电压也超过其量程的一半，定值电阻分得的电流必须达到或接近总电流的一半，故定值电阻的阻值与电压表的内阻相当，从题给的三个定值电阻看，图 11---183---只有1R 比较合适，此时定值电阻相当于一个间接电流表，其测得的电流为11R UI R =,这样就可以进一步算出通过电压表的电流了.电路图如图11所示.（另解：实验电路如图11所示，若选用电阻1R ，则并联电阻2000R Ω并＝，电压表读数为：2.42000 1.92V 1V 2000500mA E U R R r ==⨯=>++并并,电流表读数: 2.40.96mA 0.6mA 2000500mA E I R r ===>++并并1R 符合要求，同理可得23R R 、不符合要求；故选1R ．(2)由欧姆定律得：1111V R U U UR R U I I IR UI R ===--- 点评：本题涉及实验器材选取和电路设计等，对考生的分析综合能力提出了较高要求，解答此类试题必须根据测量要求和所提供的器材，由仪表的选择原则和基本规律为分析的入手.【例10】要测量电压表1V 的内阻V R ，其量程为2V ，内阻约为2k Ω。

电学综合设计实验报告总结一、实验目的本次电学综合设计实验旨在综合应用电路分析和设计的知识，通过设计并制作一个具有特定功能的电路，检验并提高学生对电路设计和实验技能的掌握程度。

二、实验原理与设计本次实验中，我们选择了一个温度测量电路为研究对象。

该电路由温度传感器、运算放大器、滤波电路以及显示装置等组成。

利用温度传感器感知环境温度，经过一定的信号处理后，将温度值以数字显示的方式呈现出来。

在实验设计中，我们首先选择了一款适合温度测量的传感器，并确定了合适的参考电压值和工作电压范围。

接下来，我们采用了一种差分放大器的电路结构，利用运算放大器将微弱的温度信号放大至合适的范围。

为了提高测量精度，还添加了一个低通滤波器来滤除高频噪声。

最后，我们通过数码显示器实现了温度数值的直观呈现。

三、实验过程与结果在实验过程中，我们按照设计方案一步步完成了电路的搭建和调试工作。

通过利用示波器和模拟信号发生器对电路进行了测量和测试，得出了一系列关于电路性能的数据。

在实验过程中，我们逐步调整了电路参数，使得电路的灵敏度和稳定性达到了预期要求。

在最终的实验结果中，我们成功地将温度传感器的输出信号通过电路处理并以数字形式显示出来。

经验证，该电路的测量精度符合预期要求，能够稳定地测量环境温度。

四、实验结论通过本次电学综合设计实验，我们对电路设计与分析方法有了更深入的了解，并运用所学知识成功完成了一个具有特定功能的电路设计与制作。

实验结果表明，该温度测量电路的性能表现良好，能够准确、稳定地测量环境温度。

在实验过程中，我们也遇到了一些困难和问题。

例如，在电路的调试过程中，我们遇到了信号失真和噪声干扰的情况，需要花费一定的时间和精力进行排除。

此外，在电路参数的选择和调整过程中，我们也需要充分考虑电路性能和工作条件的匹配，这对我们的工程思维和创新能力提出了一定的要求。

综上所述，本次电学综合设计实验不仅提高了我们的电路设计与分析能力，还加深了对实验过程和结果的理解。

电学设计性实验实验报告引言本实验旨在通过电学设计性实验，加深对电路原理的理解，提高实践能力。

实验过程中，我们将按照以下步骤进行设计和实验，并记录实验结果。

本报告将详细介绍实验的目的、原理、实验步骤和结果分析。

实验目的1.掌握电路设计基本原理和方法；2.理解和应用基本电路元件，如电阻、电容、电感等；3.学会使用电路仿真软件进行电路设计和模拟。

实验材料1.电路仿真软件（例如Multisim、PSPICE等）；2.示波器、万用表等实验仪器；3.电源、电阻、电容等电路元件。

实验过程1. 确定电路设计要求首先，我们需要确定电路设计的要求和目标。

通过分析实验要求，我们需要设计一个低通滤波器电路，实现对特定频率信号的滤波功能。

因此，我们需要选择合适的电路元件和参数。

2. 电路原理设计根据电路设计要求，我们选择了RC低通滤波器作为实验电路。

RC低通滤波器由电阻和电容构成，可以实现对高频信号的滤波，只传递低于截止频率的信号。

3. 电路仿真和参数调整在电路仿真软件中，我们可以根据设计要求和电路原理进行电路设计和参数调整。

通过仿真实验，我们可以预测电路的性能和输出结果，并进行参数的优化。

4. 实验搭建和测量根据仿真结果，我们可以搭建实际电路并进行测量。

使用示波器和万用表等实验仪器，我们可以测量电路的输入输出信号，并记录测量结果。

5. 实验结果分析通过测量结果，我们可以分析电路的性能和实验数据。

比较实验结果与仿真结果的差异，可以评估电路设计的准确性和仿真软件的可靠性。

结论本次电学设计性实验通过RC低通滤波器的设计和实验，加深了我们对电路原理的理解，提高了实践能力。

通过实验步骤的执行和数据的分析，我们成功地实现了设计要求，并得出了相应的结论。

参考文献[1] 电路设计与实验教程，XXX，XXX出版社[2] 电子电路设计原理，XXX，XXX出版社。

一、电学实验设计基础知识1.分类：电学实验设计题分为2类：①测导体的②测电灯的2.用电压表测电流的方法：（1）借助定值电阻测出待测电阻的电流。

实验步骤：①断开开关按电路图②闭合开关③闭合开关④待测电阻的电流： Ix=待测电阻Rx=（2）借助滑动变阻器测出待测电阻的电流。

实验步骤：①断开开关按电路图②将R1滑片调到端③将滑片P调到端④待测电阻的电流： Ix=待测电阻Rx=3.用电流表测电压的方法：（1）借助定值电阻测电压1实验步骤：①断开开关按电路图②闭合开关③闭合开关④待测电阻的电流： Ux=待测电阻Rx=（2）借助滑动变阻器测出待测电阻的电压。

实验步骤：①断开开关按电路图②将R1滑片调到端③将滑片P调到端④待测电阻的电流： Ux=待测电阻Rx=（3）借助定值电阻测出待测电阻的电压2。

实验步骤：①断开开关按电路图②闭合开关③闭合开关④待测电阻的电流： Ux=待测电阻Rx=4.只用电压表测量小灯泡的额定功率：实验步骤：①断开开关按电路图②将滑片P移至电阻一端闭合开关③保持滑片P的闭合开关④小灯泡的额定电流： IL=小灯泡的额定功率：P额=5.只用电流表测量小灯泡的额定功率：（1）已知I额=0.3A①断开开关按电路图②将滑片P移至电阻一端闭合开关③保持滑片P的闭合开关④小灯泡的额定电压： UL=小灯泡的额定功率：P额=（2）已知U额=2.5V①断开开关按电路图②将滑片P移至电阻一端闭合开关③保持滑片P的闭合开关④小灯泡的额定电压： UL=小灯泡的额定功率：P额=二、25题解题要点1.密度压强浮力综合题解题步骤①读题：画图填数②确定物体在液体中的状态③受力分析④写平衡力方程⑤带入公式⑥尽量把题中的已知量字母带入⑦相关公式分组：三力平衡：①F向上：F浮+F=G②F向下：F浮=G+T二力平衡F浮=G相关公式：F浮=ρ液gV排 F浮=G-FG=mg G=ρVgm=ρVΔP=ρgΔh2.简单机械功和功率综合题解题步骤①读题：画图填数②确定承担重物绳子的根数③相关公式分组：功：①水平: W=FS ②竖直：W=Gh 功率：①定义: ②推导：P=Fυ时间滑轮组：拉力绳长： S=nh υF=nυG有用功：W有=Gh W有=ηW总总功： W总=FS W总=W有+W额外功：W额=G动h W额=FS-Gh机械效率斜面：额外功：W额=fL 其他同上3.力电综合题解题步骤①读题：画图填数②确定电路的串并联③一定记住串并电路的特点④如果有图像，对图像进行分析⑤画出必要的等效电路⑥逐步分析解题推导⑦相关公式分组（略）。

大学物理实验（上）设计性实验规范一、实验项目基本情况1、实验名称：物理电学设计性实验2、实验室地点：物理实验中心大学物理实验第五实验室，房间号：2#340。

3、指导老师：王秀杰。

二、实验室提供仪器情况1、直流稳压电源： 0 ~ 25 V 可调2、直流检流计3、直流电流表：量程 5、7.5、10、15、20、30(mA)4、直流电压表：量程 1.5、3、5、7.5、10、20(V) 5、电阻箱：0～111.111K Ω6、滑动变阻器7、实验用9孔插件方块8、实验箱成套装置：其中含有① 固定电阻：1、10、51、100（2个）、200、1K 、2K 、10K （2个）、1M(Ω) ② 滑线变阻: 1K 、10K 、100K （欧） ③ 电容： 0.022μF 、0.1 μF 、1μF 、10 μF 、470μF （2个） ④ 电感线圈： 10mH ⑤ 整流二极管（4个）、稳压二极管（6.2V ） ⑥ 灯泡： 12V/0.5A ⑦ 微安表：（0～100uA ） ⑧ 电位器 ⑨ 短接桥和连线导线 ⑩ 干电池：1.5V （2节）三、设计性实验要求1、设计性实验虽然在大学物理实验进度表中也进行了编排，但做实验时间并不表中安排时间做，而是按预约时间做。

预约该实验要求以组（含甲乙组）为单位、提前一周左右到实验室，预约实验时要在预约记录本上填写班级、姓名及做实验时间，每组至少留下一个同学的联系方式，同时了解该实验的要求、实验室所提供仪器的种类、数量及功能。

预约实验要求一个组的所有同学都必须去，不能由别人代表，更不能一组派一个代表去。

2、预约实验后按实验要求及实验室所提供仪器设计实验方案，也就是撰写预习报告，内容包括：实验名称、实验目的、所选择实验方案的实验原理、实验仪器、实验步骤、实验数据记录表格等。

同时回答下列问题（第（1）题都必须做，（2）（3）（4）可题任选一题）：（1）电压表、电流表如何读数？ （2）查阅相关资料回答：二极管为什么具有单向导电性？稳压二极管为什么能够稳压？ （3）如何用电压表确定电路中某一点的电位？ （4）在电桥法测电阻时，“调平电桥时检流计先使用大量程，然后再减小量程，若电桥不平，再重新调平”，为什么？3、按预约的时间到实验室，做实验之前首先要所设计的实验方案交实验指导老师审阅，合格后方可做实验，若不合格，则需要重新撰写实验方案并重新预约实验时间。

电学综合设计实验报告一、实验目的。

本实验旨在通过综合设计实验，使学生掌握电路设计的基本方法和技能，加深对电学知识的理解，提高实际动手能力，培养学生的创新精神和实践能力。

二、实验原理。

本实验主要涉及电路设计、电路分析、信号发生、信号处理等内容。

通过对电路的设计和分析，可以更深入地了解电路中各种元器件的工作原理和相互作用，加深对电学知识的理解。

三、实验内容。

1. 电路设计，根据实验要求，设计并搭建相应的电路。

2. 电路分析，对搭建好的电路进行分析，包括电压、电流等参数的计算和分析。

3. 信号发生，通过电路设计产生特定的信号。

4. 信号处理，对产生的信号进行处理和分析，观察其变化规律。

四、实验步骤。

1. 根据实验要求，准备所需的元器件和设备。

2. 进行电路设计，确定电路连接方式。

3. 搭建电路，注意连接的正确性和稳定性。

4. 对搭建好的电路进行电压、电流等参数的测量和分析。

5. 进行信号发生和处理实验，记录实验数据。

6. 对实验数据进行整理和分析，得出结论。

五、实验数据与分析。

在实验过程中，我们得到了一系列的实验数据，通过对这些数据的分析，我们可以得出一些结论和规律。

实验数据的准确性和可靠性对于得出正确的结论非常重要。

六、实验结论。

通过本次实验，我们掌握了电路设计的基本方法和技能，加深了对电学知识的理解，提高了实际动手能力。

同时，也培养了我们的创新精神和实践能力。

七、实验总结。

本次实验不仅加深了对电学知识的理解，还提高了我们的实际动手能力和创新精神。

通过实验，我们不仅学到了理论知识，还掌握了实际操作的技能，这对我们今后的学习和工作都具有重要意义。

八、参考文献。

[1] 《电路设计与分析》，XXX，XXX出版社，2018。

[2] 《电学实验指导》，XXX，XXX出版社，2019。

以上就是本次电学综合设计实验的报告内容，希望能够对大家有所帮助。

感谢大家的阅读！。

线若干。

探究串联电路中电流的关系。

（1）电路图（2）实验步骤：1、断开开关，按照电路图连接电路元件。

将已调零的电流表串联接入电路中。

开关试触。

2、检查电路无误，闭合开关。

用电流表测量通过A 点的电流I 1，并将数据记录在表格中。

3、断开开关，将电流表串联在B 处，闭合开关。

用电流表测 通过B 点的电流I 2，并将数据记录在表格中。

4、仿照步骤3，用电流表测过C 点的电流I 3，并将数据记录在表格中。

2． 实验器材：电流表（1个）、定值电阻/小灯泡（1个）、滑动变阻器/电阻箱（1个）、开关（1个）、电源（1台）、导线若干。

探究串联电路中电流的关系。

（1）电路图（2）实验步骤：1、断开开关，按照电路图连接电路元件。

将已调零的电流表串联接入电路中，将滑动变阻器的滑片调至最大阻值处，开关试触。

2、检查电路无误，闭合开关。

调解滑动变阻器到适当阻值，用电流表测过A 点的电流I 1，并将数据记录在表格中。

3、断开开关，用电流表测过B 点的电流I 2，闭合开关，将数据记录在表格中。

4、仿照步骤3，将过C 点的电流记为I 3，并将数据记录在表格中。

5、调解滑动变阻器的阻值，仿照步骤2、3、4，重复实验5次，将相应的电流表的示数分别记为I 4。

I 18，并将数据记录在表格中。

I 1/A I 2/A I 3/A3． 实验器材：电流表（1个）、定值电阻（2个）、开关（1个）、电源（1台）、导线若干。

探究并联电路中电流的关系。

(1) 电路图实验步骤和表格同串联I 1/AI 2/AI 3/AA BC L 1 L 2S线若干。

探究串联电路中电压的关系。

（1） 电路图（2） 实验步骤：1、 断开开关，按照电路图连接电路元件。

将已调零的电压表并联接入电路中，开关试触。

2、 检查电路无误，闭合开关。

用电压表测灯L 1两端的电压U 1，并将数据记录在表格中。

3、 断开开关，将电压表并联在L 2两端，闭合开关。

用电压表测L 2两端的电压U 2，并将数据记录在表格中。

常考常新的设计型电学实验电学实验是高考的一个重点,也是热点,特别是关于电阻测量中的设计型实验是近几年高考中的一个常考常新的知识点。

下面就从电阻测量的常用方法人手讨论电阻测量中设计型实验的一些备考复习策略。

从电阻测量中常用方法的基本原理到设计型实验。

一、安安法测电阻基本原理:若电流表内阻已知,则可当作电流表、电压表以及定值电阻来使用。

(1)如图1所示,当两表所能测得的最大电压接近时,如果a1的内阻r1,则可测得a2的内阻(2)如图2所示,当两表的满偏电压ua2>>ua1时,a1串联一定值电阻r0后,同样可测得a2的电阻设计型实验:例1.从下列器材中选出适当的实验器材,设计一个电路来测量电流表a1的内阻r1,要求方法简捷,有尽可能高的精确度,并能测得多组数据。

电流表a1,量程10ma,内阻待测(约40ω);电流表a2,量程500ua,内阻r2=750ω;电压表v,量程10v,内阻r3=10kω;电阻r1,阻值约为100ω;滑动变阻器r2,总阻值约50ω;电源e,电动势15v,内阻很小;开关s,导线若干.(1)画出实验电路图,标明所用器材的代号。

(2)若选取测量中的一组数据来计算r1,则所用的表达式r1=_____,式中各符号的意义是_____。

解析:必选的器材有电源e,开关s,导线若干,a1的满偏电压约为ua1=ig1r1=0.4v,为满足尽可能高的精度要求,量程为10v的电压表v不能用,而电流表a2的内阻确定,且满偏电压ua2=ig2r2=0.375v,可当电压表用来测a1的电压,由于并联的a1、a2端电压只有零点几伏,而电源电动势有1.5v,可串联r1作保护电阻,为满足多测几组数据,滑动变阻器r2采用分压供电方式。

电路如图3,则,式中i1、i2分别是电流表a1、a2的读数,r1,r2分别为a1、a2的内阻。

二、伏伏法测电阻基本原理:电压表内阻已知,则可当电流表、电压表和定值电阻来使用。

R R1、以下器材准备用来测量待测电阻R x 阻值，其规格列表如下：（1）由于待测电阻约1000Ω，滑动变阻器最大电阻为100Ω，要使滑动变阻器对待测电阻两端的电压及电流起到良好的调控作用，滑动变阻器必须使用________（填“限流式”或“分压式”）接法；（2）本实验要求测量时电表的读数大于其量程的三分之一，在对流过待测电阻R x 的电流进行粗略估计（暂不考虑电源及各电表的内阻）时发现，通过R x 的最大电流约为__________mA ；（3）所以，本次实验选用________两只电表进行测量（填各电表的符号）； （4）请根据以上分析用直线将以下原理图连接完整，并在相应位置填出你选择的电表符号。

2、用以下器材测量一待测电阻Rx 的阻值(900～1000Ω)：电源E ，具有一定内阻，电动势约为9.0V .电压表V1，量程为1.5V ，内阻r1=750Ω； 电压表V2，量程为5V ，内阻r2=2500Ω； 滑线变阻器R ，最大阻值约为100Ω； 单刀单掷开关K ，导线若干。

①(2分)测量中要求电压表的读数不小于其量程的31，试画出测量电阻Rx 的一种实验电路原理图(原理图中的元件要用题图中相应的英文字母标注)。

②(2分)根据你所画的电路原理图在如上图所示的实物图上画出连线。

③(3分)若电压表V1的读数用U1表示，电压表V2的读数用U2表示，则由已知量和测得量表示Rx 的公式为Rx=_________________。

3、要测一个待测电阻R X （约200Ω）的阻值，除待测电阻外，实验室提供了如下器材：A.电源E 电动势3V ，内阻不计B.电流表A 1 量程0～10mA 、内阻r 1约为500ΩC.电流表A 2 量程0～500μA 、内阻r 2= 1000ΩD.滑动变阻器R 1 最大阻值20Ω．额定电流2AE.定值电阻R 2=5000ΩF.定值电阻R 3=500Ω（1）为了测定待测电阻上的电压，可以将电流表 串联定值电阻 ，将其改装成一个量程为 3.0 V 的电压表（2）右图是画出测量R X 两种甲、乙电路图，应选 。

初中物理电学设计实验
实验名称：用电子线计算电荷量
实验目的：通过使用电子线来计算电荷量，探究电荷量与电流、时间的关系，并巩固电子线的应用。

所需材料：电响铃、电池、开关、电子线、通电直尺、计时器
实验步骤：
1. 将电子线固定于通电直尺上，将电响铃、电池和开关依次接
在电子线两端。

2. 握住电子线两端，将电子线放在地面上。

当手离开电子线后，电流开始流动，电响铃会响起。

3. 在计时器上开始记录时间。

同时记录电响铃响起的时间。

电
响铃响起后，立即关掉开关。

4. 根据通电直尺和电子线的长度计算出电子线上电子通过的距离。

5. 利用电子线电流时刻表计算出电流强度。

6. 根据电流强度和记录的时间计算出通过电子线的电荷量。

实验结果：
根据上述步骤，可以求出电荷量与电流、时间的关系，得出结
论电荷量与电流、时间成正比。

实验思考：
1. 如果在电子线上放置障碍物，会对电荷量的计算有何影响？
2. 如何增大电流强度，使得计算出的电荷量更精确？
3. 电子线的使用有哪些注意事项？。