电学实验的几种常用设计方案
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电学物理初中简易实验教案一、教学目标1. 让学生了解电阻的概念,掌握电阻的测量方法。
2. 培养学生动手实验、观察现象、分析问题的能力。
3. 引导学生运用控制变量法研究灯泡电阻与电压、电流的关系。
二、教学内容1. 电阻的概念及测量方法。
2. 伏安法测定灯泡电阻。
3. 分析灯泡电阻与电压、电流的关系。
三、教学重点与难点1. 重点:伏安法测定灯泡电阻,灯泡电阻与电压、电流的关系。
2. 难点:灯泡电阻与电压、电流关系的分析。
四、教学过程1. 导入新课通过提问方式引导学生回顾电流、电压的概念,然后引入电阻的概念。
2. 讲解电阻的概念及测量方法解释电阻的定义,即阻碍电流流动的性质。
介绍欧姆定律,即电流I、电压U与电阻R之间的关系:I = U/R。
讲解伏安法测定电阻的原理,即通过测量电流和电压,计算电阻值。
3. 学生实验发放实验器材,指导学生进行实验。
要求学生连接电路,将小灯泡接入电路,使用电压表和电流表测量不同电压下的电流值,记录数据。
4. 数据分析引导学生根据实验数据,计算出不同电压下的灯泡电阻值。
让学生观察电阻值与电压、电流的关系,探讨灯泡电阻的变化规律。
5. 总结与拓展总结实验结果,强调灯泡电阻随电压、电流变化的规律。
引导学生思考灯泡电阻在实际应用中的意义,如节能灯、霓虹灯等。
五、教学评价1. 学生实验操作的正确性。
2. 学生对实验数据的处理和分析能力。
3. 学生对灯泡电阻与电压、电流关系的理解程度。
六、教学建议1. 提前为学生讲解实验步骤和注意事项,确保实验安全。
2. 在实验过程中,教师要关注学生的操作,及时纠正错误。
3. 引导学生积极参与实验,观察现象,培养学生的实验操作能力和观察能力。
4. 针对不同学生的理解程度,给予个别辅导,确保学生掌握灯泡电阻与电压、电流的关系。
5. 课后布置相关作业,巩固学生对实验知识的理解。
高中物理电学综合实验教案
实验名称:电阻与电流关系的研究
实验目的:通过实验探究电阻与电流之间的关系,加深学生对电学知识的理解。
实验器材:电源、导线、电阻器、安培表、伏特表
实验原理:
根据欧姆定律,电阻器两端的电流和电压成正比,电流等于电压除以电阻值,即I=U/R。
实验步骤:
1. 搭建电路:将电阻器连接在电路中,连接上电源、安培表和伏特表。
2. 设置电压:调节电源的电压,使其保持一个固定值。
3. 测量电流:通过安培表测量电路中的电流值。
4. 测量电压:通过伏特表测量电阻器两端的电压值。
5. 记录数据:记录电压和电流的数值,计算出电阻器的阻值。
6. 重复实验:多次改变电阻器的阻值,重复以上步骤,得到不同电阻值下的电流和电压数据。
实验结果及分析:
根据测得的数据,绘制出电流与电压的关系曲线图,将电阻与电流的关系进行分析,验证欧姆定律。
实验总结:
通过此实验,学生能够深入理解电阻与电流之间的关系,掌握欧姆定律的应用。
同时,通过实际操作,提高了学生的实验能力和数据处理能力。
扩展实验:
1. 探究电阻器的温度对电阻值的影响。
2. 研究串联电路和并联电路中的电流分布情况。
实验注意事项:
1. 操作仪器时要谨慎,避免电击危险。
2. 实验结束后要及时关闭电源,保持实验室安全。
3. 实验数据的记录要准确,实验结果的分析要完整。
以上为电阻与电流关系的研究实验的教案,希望对您有帮助。
祝教学顺利!。
初中物理中考专题复习《电学实验》大单元教学设计【专题概述】根据物理2022新课标内容标准,学生必做实验分两类,其中测量类的电学实验共3个,分别是:用电流表测量电流,用电压表测量电压,用电流表和电压表测量电阻;其中探究类的电学实验共2个,分别是:探究串联电路和并联电路中电流、电压的特点,探究电流与电压、电阻的关系。
电学实验重点包括以下实验:①探究串、并联电路的电流规律;②探究串、并联电路的电压规律;③探究影响电阻大小的因素;④探究电流与电压、电阻的关系;⑤伏安法测电阻;⑥测量小灯泡的电功率;⑦探究电热多少与哪些因素有关;⑧探究影响电磁铁磁性强弱的因素;⑨电磁感应,分析近几年中考,高频考点通常有:伏安法测电阻及探究电流与电阻、电压的关系等。
【复习方法】启发讲授法、归纳总结法、演示实验法【电学实验有关考点】考点一探究串、并联电路的电流规律【应试必备知识】1.实验器材:干电池三节、开关一个、三种不同规格的小灯泡各两个、电流表一只、导线若干。
2.实验电路图3.使用电流表的注意事项:(1)电流从电流表的正接线柱流入、负接线柱流出;(2)电流表在使用前应该先进行校零;(3)电流表与被测对象串联;(4)实验前,应对电流表进行试触;(5)闭合开关,电流表指针的偏转角度较小,说明电流表所选量程偏大,为保证实验的准确性,应换用较小的量程进行实验;(6)若闭合开关后,电流表指针向左偏转,说明电流表的正、负接线柱接反了。
4.选择不同规格小灯泡的原因是避免实验的偶然性,得出具有普遍性的结论。
5.连接电路时开关要断开,目的是保护电路。
6.实验结论:串联电路中电流处处相等;并联电路中干路电流等于各支路电流之和【方法归纳】在探究并联电路的电流规律的实验中,为了简化实验操作,可以在上图B、C两点处各接一个开关,电流表放在A点,如下图所示。
因为并联电路中,各支路独立工作、互不影响,所以可以设计如下实验步骤进行实验:闭合S、S1,断开S2,记录电流表的示数,此时电流表测的是通过灯泡L1的电流;闭合S、S2,断开S1,记录电流表的示数,此时电流表测的是通过灯泡L2的电流;将所有开关都闭合,记录电流表的示数,此时电流表测的是干路电流。
物理趣味实验高中电学教案实验目的:通过对物体的静电力的实际应用,探索静电力对物体的影响和作用。
实验材料:1. 两个相同的金属球2. 一根绝缘杆3. 一块丝绸布4. 一个台灯或者其他支架实验步骤:1. 将金属球分别连接到支架上,确保它们能够自由地旋转。
2. 用丝绸布擦拭绝缘杆,使其带上静电。
3. 将带有静电的绝缘杆靠近金属球,观察金属球的反应。
4. 尝试移动绝缘杆的位置,看看金属球如何随之移动。
5. 记录实验过程中观察到的现象,并尝试解释造成这些现象的原因。
实验原理:当绝缘杆带有静电时,会产生静电力。
当静电力作用在金属球上时,金属球也会带上相同的静电,并且产生静电力与绝缘杆上的静电力相互作用。
由于两个金属球上的静电力相互作用,金属球会受到推和拉的力,从而导致金属球的移动。
实验结果分析:通过实验可以观察到,当绝缘杆带有静电时,金属球会受到静电力的作用而移动。
当绝缘杆离开金属球时,金属球的移动也会停止。
这表明静电力对物体间的相互作用是可以利用的,并且能够实现物体的悬浮。
实验延伸:可以尝试改变金属球的大小、形状或者加入其他物体,观察它们的反应。
也可以尝试使用不同的材料擦拭绝缘杆,观察静电力的变化对实验结果的影响。
通过延伸实验,可以更深入地了解静电力的特性和应用。
实验注意事项:1. 实验中要小心操作,避免产生静电火花。
2. 在实验室环境下进行实验时,要避免使用易燃或易爆的材料。
3. 实验结束后及时清理实验台和工具,确保实验环境的整洁和安全。
实验总结:通过这个实验,我们探索了静电力对物体的影响和应用,实现了物体的悬浮。
通过观察实验现象和分析原理,加深了对静电力的理解,也培养了实验设计和数据记录的能力。
希望通过这个实验,学生们对物理学的实践和应用有了更深入的了解和体会。
高中物理电学实验版块教案实验目的:通过实验探究串联电路与并联电路的特性,了解电路中电流与电压的变化规律。
实验器材:1. 直流电源2. 两个电阻(分别为R1和R2)3. 电压表4. 电流表5. 连线6. 万用表实验原理:1. 串联电路:在串联电路中,电流只有一条路径可以流通,电阻依次串联。
2. 并联电路:在并联电路中,电流可以选择不同的路径流通,电阻并联。
实验步骤:1. 搭建串联电路:将R1和R2连接在一起,连接到直流电源上,连接电压表和电流表,记录电流和电压数值。
2. 搭建并联电路:将R1和R2分别连接到直流电源上,连接电压表和电流表,记录电流和电压数值。
3. 改变电阻值:更换电阻的值,再次进行实验,观察结果的变化。
实验结果分析:1. 串联电路中,总电阻等于各个电阻的总和,电流在各个电阻中的大小相同,总电压等于各个电阻上的电压之和。
2. 并联电路中,总电阻的倒数等于各个电阻的倒数之和,总电流等于各个分支电路中的电流之和,总电压等于各个电阻上的电压相同。
实验结论:1. 串联电路中电阻越大,总电阻越大,电流越小。
2. 并联电路中电阻越大,总电阻越小,电流越大。
拓展实验:1. 研究电路中电阻与电流的关系。
2. 探究电路中电阻与电压的关系。
实验安全注意事项:1. 在操作电路时,注意避免触电风险,使用绝缘手套和工具。
2. 确保电源和电路连接正确,避免短路或过载情况发生。
实验评价:通过本实验,学生可以深入理解串联电路与并联电路的特性,并掌握电流与电压在电路中的变化规律。
实验设计简单易懂,能够培养学生的实验能力和分析能力。
初中物理电学实验的设计与操作流程电学实验在初中物理教学中占据重要的地位,通过实验可以帮助学生理解和掌握电学知识,提高实践动手能力和科学思维能力。
本文将介绍几个常见的初中物理电学实验的设计与操作流程。
一、静电实验静电实验是初中物理教学中的基础实验之一,可以通过实验让学生了解静电现象的产生和性质。
1. 实验名称:探究不同物质带电的方法2. 实验目的:通过实验观察和总结不同物质带电的方法,了解静电现象的产生和性质。
3. 实验器材:塑料棒、皮毛、金属杯、金属勺等。
4. 实验步骤:a. 将塑料棒用皮毛摩擦,然后将塑料棒靠近金属杯,观察是否产生相互作用。
b. 将金属杯用皮毛摩擦,然后将金属杯靠近塑料棒,观察是否产生相互作用。
c. 将金属勺用皮毛摩擦,然后将金属勺靠近塑料棒,观察是否产生相互作用。
5. 结论:通过实验我们可以观察到,塑料棒和金属杯、金属勺带电后会相互吸引,说明不同物质之间可以通过摩擦带电。
二、电流实验电流实验是初中物理教学中的重要实验内容之一,可以帮助学生理解电流的产生和传导。
1. 实验名称:探究电流的产生和传导2. 实验目的:通过实验观察和总结电流的产生和传导规律,了解电流的基本性质。
3. 实验器材:导线、电池、灯泡、开关等。
4. 实验步骤:a. 将导线连接在电池的两极上,一头连接到灯泡的金属底座上,另一头连接到灯泡的灯丝上。
b. 用手指触摸导线的两个端头,观察灯泡是否亮起。
c. 打开开关,观察灯泡是否亮起。
5. 结论:通过实验我们可以观察到,当导线与电池接触,并形成闭合回路时,灯泡亮起,说明电流可以在闭合回路中传导。
三、电阻实验电阻实验是初中物理教学中的基础实验之一,可以通过实验让学生了解电阻的概念和计算方法。
1. 实验名称:测量电阻的大小2. 实验目的:通过实验测量电阻的大小,了解电阻的概念和计算方法。
3. 实验器材:电阻器、万用表等。
4. 实验步骤:a. 将电阻器两端分别接入万用表,观察并记录电阻的数值。
测量电阻常用的设计方法1伏安法(1)原理:部分电路欧姆定律I = U,测出电阻两端的电压和通过电阻的电流后,便R可求得其阻值R=U。
I(2)创新实验方案的设计①两电表量程的匹配当电流表和电压表有选择余地时,应选择电流表和电压表指针能同时接近1 一满偏或能同时超过-量程的进行匹配。
3【例1】有一电阻R x其阻值大约在40Q〜50Q之间,需要进一步测量其电阻,手边现有下列器材:甲乙有两种可选用的电路如图1中的甲、乙所示,实验要求多测几组电流、电压值,画出电流T|压关系图。
为了实验能正常进行并减小测量误差,而且要求滑动变阻器便于调节,在实验中应选图所示的电路,应选代号是 _______________________ 的电流表和代号是_______ 的滑动变阻器。
【分析】(1)电流表内、外接法的选择:因最小临界电阻F =^R V R A =*'80000 280,R o>R x,为遵循准确性原则,应选择电流表的外接法,如图乙。
(2)电流表的的选择:如果选用mA1?当mA1达到满偏时,电压表的示数最大值约为1U=0.05 g0V=2.5V,小于电压表量程的,故选用mA i与电压表不匹配;如果选用mA?,3电路中的最大电流约为0.20A,此时电压表示数的最大值约为U=0.20 M0V=8.0V ,两表指针1的偏转角度均超过量程的-,故选用mA2才可以与电压表匹配。
3如果实验中电表没有选择余地,而两表量程又不匹配时,应利用定值电阻加以协调【例2】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 Q);电流表mA (量程1.2mA,内阻约500Q);直流电源E (电动势约2.4V,内阻不计);固定电阻3个:R i=4000 Q, R2=10000 Q, R a=15000 Q;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。
, ------------------i II I (1)试从3个固定电阻中选用1个,与其它器材一起组成测量: :I :电路,并在虚线框内画出测量电路的原理图。
(要求电路中各器材1: :用题中给定的符号标出。
) 1 1I 1(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:'— _ J 内阻R v= 。
【分析】根据题给的实验器材,应设计为伏安法测电阻”,如果设计为如图2所示的2 4 1电路,则电流表的示数约为I= A=0.53mA,大于量程的一。
电压表的示数4000+500 32.4U= 4000V=2.1V,超过量程。
单纯考虑保护电压表,可在电路中串联一个定值电阻4500给电压表分压,但这时电流表的示数会更小,因此,为保护电压表而又同时使电流表的示数增大,只能给电压表并联一个分流电阻,如图4,若选用电阻R1, R并二2000 Q,电压表示数约为U 2000 V=1.92V ,超过量程的一半,电流表的示数2000 + 5002.4I A=0.00096A=0.96mA,也超过量程的一半,符合要求。
同理可得R2、R a2000 500不符合要求,故选用R1。
②用已知内阻的电流表当小量程电压表,或用已知内阻的电压表当小量程电流表。
对于电流表和电压表学生往往只注意到它的测量功能,其实,它在电路中的角色实质是一个电阻,电流表是一个能读出其通过它的电流的小电阻;电压表是一个能读出其两端电压的大电阻。
故它们都可以与待测电阻串联,也都可以与待测电阻并联,如果内阻已知,电流表可以测电压;电压表可以测电流。
【例3】用以下器材测量一待测电阻R x的阻值(900〜1000Q):电源E,具有一定内阻,电动势约为9.0V;电压表V i,量程为1.5V,内阻r i= 750Q ;电压表V?,量程为5V,内阻r2 = 2500Q ;滑线变阻器R,最大阻值约为100Q; 单刀单掷开关K,导线若干。
(1) 测量中要求电压表的读数不小于厶其量程的丄,试画出测量电阻R x的一种实3验电路原理图(原理图中的元件要用题图相应的英文字母标注)。
(2) 根据你所画的电路原理图在题给的实物图5上画出连线。
图(3) ____________________________ 若电压表V i的读数用U i表示,电压表V?的读数用U?表示,则由已知量和测得量表示R x的公式为R x = 。
【分析】从题中所给的器材来看,实验设计的方法应是伏安法测电阻”,由于没有给出电流表,给出的是两个已知内阻的电压表,显然是要考生将其中一个电压表当电流表用。
将哪一个电压表当电流表用呢?是采用内接法还是外接法呢?从计算的正确性来考虑,两个表都可以当电流表,两种接法都行,因为两个表的内阻都是已知的。
于是,便有了如图6所示的甲、乙、丙、丁四种接法。
经计算可知两个表的额定电流都是 2 mA,在甲图中,当通过电压表V2的电流达到2mA1时,通过V i的电流超过了量程的―。
在乙图中,当通过V i的电流达到2mA时,通过V231的电流未能达到量程的。
在丙图中,当通过V i的电流达到2mA时,通过V2的电流超31过了量程的。
在丁图中,当通过V i的电流达到2mA时,通过V2的电流未能达到量程31的1。
故符合题意的实验设计电路原理是甲和丙。
3如图6关于供电电路,因为滑动变阻器的总阻值小于待测电阻值,故应设计成分压式接法, 如图7和如图&2. 比值法(1) 原理: 并联电路电流与电阻成反比;串联电路电压与电阻 成正比。
(2) 创新实验方案的设计①利用一个理想电流表先后测量两个并联电阻的电流或利用一 个理想电压表先后测量两个串联电阻两端电压【例4】图9为测量电阻的电路, R x 为待测电阻,R 的阻值己知,R'为保护电阻,阻值 未知。
电源E 的电动势未知, 0、K 2均为单刀双掷开关。
A 为电流表,其内阻不计(1)按图9所示的电路,在图10的实物图上连线(2)测量R x 的步骤为:将 K 2向d 闭合,K i 向 _______________ 闭合,记下电流表读数 I i ,再 将K 2向c 闭合,K i _____________ 向闭合,记电流表读数 12。
计算R x 的公式是R x = _____________RT 1 R 62—1—(V —“K图10【分析】这是一道测量电阻的创新实验题, 不过,题中除了给 图9出了实验器材,还给出了实验原理图,从原理图看,显然是要求考生利用单刀双掷开关改 变电流表的位置,从而先后测出流过待测电阻 R x 的电流和流过定值电阻 R 的电流,然后利用并联电路电流与电阻成反比的原理求出 R x 的阻值。
此方案的关键条件是:电流表必须是 理想表,否则,两次测量流过待测电阻R x 的电流不同。
同理,还可利用理想电压表先后测量两串联电阻两端电压,然后利用串联电路电压与 电阻成正比的原理求出的 R x 阻值,如图11。
②利用两个非理想电流表分别测量两个并联电阻的电流或利用 两个非理想电压表分别测量两个串联电阻两端的电压【例5】实验室中现有器材如实物图12所示,有:电池 E ,电动势约10V ,内阻约1Q;电流表A i ,量程10A ,内阻r i 约为0.2吐电流表A 2,量程300mA ,内阻“约为5Q;电流 表A 3,量程250mA ,内阻“约为5Q;电阻箱 R i ,最大阻值999.9 Q,阻值最小改变量为 0.1 Q 滑线变阻器 R 2,最大阻值100Q ;开关S ;导线若干。
要求用图13所示的电路测定图中电流表A 的内阻。
(1) 在所给的三个电流表中,哪几个可用此电路精确测出其内阻?(2) 在可测的电流表中任选一个作为测量对象,在实物图上连成测量电路。
(3) ____________________________________ 你要读出的物理量是 。
用这些物理量表示待测内阻的计算公式是 __________ 。
【分析】这是一个测电流表内阻的实验创新题,从原理图上看,显然是利用了通过并联 电路的电流与电阻成反比的原理进行测量。
但为什么 A '没有直接与 R 1串联呢?因为所给出的电流表都有内阻,但又没有给出内阻的准确值,所以将A '连接到干路上,间接测量出通过定值电阻R 1两端的电压。
由于电流表 A 1的量程远远大于 A ?、A 3的量程,所以不能用此电路精确测量其内阻, 因为将它作为待测表放在电路中电流表A 的位置时,测干路上的电流只能用电流表A 2或A 3。
由于电流表 A 2的量程为300mA , A 3的量程为250mA ,这就限制了干路中的电流最大不能 超过300mA 或250mA ,而通过待测电流表 A 的电流要小于干路上的电流,因此通过 A 1的电流必小于300mA 或250mA ,而A j 的量程为10A ,这说明 d 的指针的偏转角将很小, 故A 1不能用此电路精确测出其内阻。
同理还可利用两个非理想电压表分别测量两个串联电阻两端的电压。
如图14。
+E图12A.R, 图13R 23. 同一实验目的不同设计方案【例6】用以下器材测量待测电阻 R x 的阻值: 待测电阻R x :阻值约为100Q;电源E :电动势约为6.0V 、内阻忽略不计; 电流表 A i :量程50mA 、内阻r i =20 Q; 电流表 A 2:量程300 mA 、内阻r 2约为4Q; 定值电阻R 0:阻值为20Q; 滑动变阻器R :最大阻值为10Q; 单刀单掷开关 S 导线若干.①测量中要求两个电流表的读数都不小于其量程的1/3,试画出测量电阻 R x 的一种实验电路原理图(原理图中的元件用题干中相应的英文字母标注).②若某次测量中电流表 A i 的示数为l i ,电流表A 2的示数为12,则由已知量和测得量表 示R x 的表达式为 R x = _______________ .【分析】从题中所给的器材来看,因为给出的是两个电流表,而且其中一个给出了准 确的阻值,所以实验设计方案不是唯一的。
可以设计为伏安法,也可设计为比值法。
方案一:将已知内阻的电流表 A i 当电压表,设计为伏安法(考虑 A i 的双重角色,也可称比值法),如图i5。
但在这个测量电路中,当流过电流表A i 的电流达到满刻度时,流过0 05 x 201电流表A 2的电流约为|20.05 = 0.06 (A )=60mA ,小于量程的一,说明两电1003表量程不匹配,于是,便想到利用定值电阻加以协调,给R x 并联一个定值电阻以增加干路上的电流,如图 i6,当流过电流表 A i 的电流达到满刻度时,流过电流表A 2的电流约为* 0 05 x 20 1丨 20.05 2 =0.11 (A )=ii0mA ,大于量程的 ―,故这种接法可行。