教案:电学实验基础
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【教学课题】电学实验基础
【教学三维目标】
一、知识与技能
1、根据部分电路和闭合电路欧姆定律内容认识电学实验仪器。
2、使学生掌握利用仪器的方法,并通过设计电路和选择仪器,开阔思路,激发兴趣。
二、过程与方法
1、体验实验研究中获取数据、分析数据、寻找规律的科学思维方法。
2、学会利用知识规律对误差分析的方法。
三、情感态度与价值观
使学生理解和掌握运用实验手段处理物理问题的基本程序和技能,具备敢于质疑的习惯、严谨求实的态度和不断求索的精神,培养学生观察能力、思维能力和操作能力,提高学生对物理学习的动机和兴趣。
【教学重点】选择仪器和控制电路
【教学难点】实验误差的分析
【教学工具】利用PPT课件分析
【教学方法】分析法,讲解法
【教学过程】
(一)引入新课
回顾部分电路和闭合电路的欧姆定律,引入新内容
U=IR E=U+Ir
(二)主要教学过程
1、测量电路的选择
电压表和电流表连入电路可以有两种方法:
(1)如图甲所示的电路叫做电流表外接电路(简称“外接法”);
(2)是如图乙所示电路叫做电流表内接电路(简称“内接去”).
由于电流表、电压表内阻的影响,不管采用电流表内接还是外接都将会引起误差.
误差分析:外接法的测量误差是由于电压表的分流作用而产生,由并联电路中电流分配与电阻成反比可知当时,电压表
的分流作用可忽略不计,此时,可见对于小电阻的测量宜采用外接法电路.
内按法产生的误差是电流表的分压作用,由串联电路的电压分配与电阻成正比可知,当时,电流表的分压作用很小,可忽略不计,此时,所以对大电阻应采用内接法电路.
练1. 用内阻为3000Ω的电压表和内阻为10Ω的电流表测电阻,在图甲、乙两种情况下,电压表的示数都是60V,电流表的示数都是0.2A,则R1的测量值为 Ω,真实值是 Ω,R2的测量值为 Ω,真实值是 Ω。
练2、利用伏安法测电阻时,若不知待测电阻。可采用下述方法选择正确电路以减小误差。可将仪器按下图接好,并空出伏特表的一个接头P,将P分别与A,B两点接触一下,如果安培表示数显著变化,则P应接在 处,如果伏特表示数显著变化,则P 应接在 处。
小结:内大外小
其他方法:临界值法、试触法。
2、控制电路的选择
为改变被测电阻两端的电压(或被测电阻中的电流强度),常用滑动变阻器与电源的连接有两种不同的形式.
(1) 图甲为限流接法,
(2) 图乙为分压接法,
这两种接法区别之处是:(L彼测电阻R上的电压调节范围不同.当滑动触头P由移动过程中(电源内阻不计).被测电阻两端电压调节的范围不同。
限流电路 分压电路
电压范围 UURRRxx~ 0~U
电流范围
xxRURRU~
xRU~0
小结:压接法的优点是:电压变化范围大,附加功率损耗较大。
限流接法的优点是:电路连接较简便,附加功率损耗较小。
练3.在用伏安法测电阻的实验中,所用电压表的内阻约为20千欧,电流表的内阻约为10欧,选择能够尽量减小误差的电路图接线进行实验,读得的各组数据用实心圆点标于坐标图上(如右图所示)。
(1)根据各点表示的数据描出I-U图线,由此求得该电阻的阻值Rx= Ω(保留两位有效数字).
(2)画出此实验的电路原理图.
3、仪器的选择
(1)电压表、电流表的选择
电压表和电流表的选择一般依据下列原则:
①在不超过量程的前提下,选择小量程电表.
②电表的读数一般不应小于量程的1/3.
(2)滑动变阻器的选择
滑动变阻器的选择一般依据下列原则:
①安全性原则。
②适合测量调节范围的要求。
③宜于操作。
(3)安培表内接法和外接法的选择
根据待测电阻阻值大小和测量要求选择。
(4)分压电路和限流电路的选择
按照实验要求进行选择。
练4:有一个电阻Rx,其阻值大约是25kΩ,可供选择的器材是:
电流表A1 (0----100μA,2kΩ)
电流表A2 (0----500μA,300Ω)
电压表V1 (0----10V,100 kΩ) 电压表V2 (0----50V,500 KΩ)
直流稳压电源E (15V,1A) 滑动变阻器R (1kΩ, 1W)
电键K和若干根导线.
试选择适当的器材,选取适当的电路,使测量尽可能准确,并画出电路图,再将如图示的实物连线。
4、仪表的读数
最小分度是“1”或“2”的电表,测量误差出现在下一位,下一位按1/10估读,如最小刻度是1 mA的电流表,测量误差出现在毫安的十分位上,估读到十分之几毫安.如学生用的电流表0.6 A量程,最小分度为0.02 A,误差出现在安培的千分位。
最小分度是 “5”的电表,测量误差出现在同一位上,同一位分别按或估读.学生用的电压表15 V量程,最小分度为0.5 V,测量误差出现在伏特的十分位上,只读到伏特的十分位,估读五分之几小格,以伏特为单位读数时,十分位上的数字可能为0、1、2…9.
练5.如图甲是学生实验用的有两个量程的电流表刻度盘,当用“+”和“-0.6”两接线柱时,能测量的最大电流是________ A,对应刻度盘上每一小格代表________ A,图中表针示数为________A;当使用电流表的“+”和“-3”两接线柱时,对应刻度盘上每一小格代表________ A,图中表示数为________ A.
图乙为学生实验用的两个量程的电压表刻度盘,当使用较小量程时,测量电压最大值不得超过________ V,每小格表示________ V,图中指针示数________ V;若使用的是较大量程时,则表盘刻度每小格表示________ V,图中指针示数________ V.
【课堂小结】我们高中阶段的电学实验核心问题都是围绕着部分或者闭合电路欧姆定律开展的,包括实验数据的分析和误差分析。所以我们在了解实验仪器、分析实验电路的时候,一定要围绕欧姆定律进行,掌握量与量的关系,找到变化规律就能解决电学实验的所有问题。
【布置作业】创新方案P113
【板书设计】