专题_电学设计性实验.doc
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专题:电学设计性实验中学物理实验可分为常规实验和设计性实验,其中设计性实验又分封闭性和开放性实验。封闭性实验是指给定实验器材,要求完成实验目标,其中原理和方法要学生根据实验器材来确定,因此能较好地考查学生对所学知识的理解掌握情况。这样的实验原理和方法是确定的,没有任意性,目前高考中的设计性实验就是这种情况。开放性实验是指只有实验目的,不给定实验器材,由读者根据自己设计的实验原理、方法等确定实验器材,这样的答案多样,没有确定性,因而是开放型的。实验设计的基本方法(1)明确目的,联系已学过的知识。实验目的,即该实验是要求测定什么物理量、验证、探索什么规律,是实验设计的出发点,明确了目的后,要认真的思索,想想该物理量或物理规律在那些内容中出现过,与哪些有关的物理现象、物理量、物理规律有联系,特别是对于探索性实验,更应该注意广泛的联系,有关现象原理等的迁移。(2)选择方案,简便精确每一个实验设计,皆是开放式的,其方案的选取往往有几种,甚至是更多种方案。在众多的实验方案中,我们如何来选择?通常来说,选择方案有以下几个原则:①科学性原则:即实验方案中所依据的原理应遵循符合已学过的物理规律,且要求选用的规律要简明、正确。方案中的操作程序应具有科学性。(符合实验规则的具体要素)②安全性原则:即按方案实施中,应力保实验人员的安全,并对实验的器材不造成危害,如电表中的仪表的量程、电源电动势大小,滑动变阻器的选取等。③精确性原则:即力保该方案的实验误差应是允许误差范围内。如“伏安法”测电阻,内接法的选取等,这就要求:从仪器的精确度、原理的选取力争更为该实验的目标相匹配,还要考虑数据处理方案的选取。如:多次测量求平均值。④方便、直观原则:方案的实施,要使操作性强、易于操作,仪器方便选取,实验中比较容易观察,且效果明显,便于得出实验结论。⑤节约性原则:即方案实施中,要考虑成本及仪器的损耗等。(3)依据方案,选定器材实验方案选定之后,考虑该方案需要哪些装置,被测定量与哪些物理量有直接的定量关系,这些物理量分别需要用什么仪器来测定,从而确定整个实验需要哪些器材。(4)拟定步骤,合理有序实验之前,要做到心中有数:即实验配置装置如何,所测物理量的先后次序等。拟定一个合理操作,又高效的有序的实验步骤。附:在实验中,对一些可直接测量的物理量可先行测量。(5)数据处理,误差分析减少误差的措施有很多:主要是从实验的原理上要求,以及实验器材的限制上等。另外数据的处理往往采用(平均值法、逐差法、等效替代法、图象法等)电阻测量的创新与提高从1997年到2007年十年间,全国高考与各省市高考的物理试卷中,以设计性实验的形式考查电阻测量的原理和方法试题就有40多个,涉及定值电阻、电压表内阻、电流表内阻、电源内阻的测量等情形。但大多数设计性实验题均需要在传统的伏安法基础上加以创新和演变。方法原理电路测量条件可测物理量备注伏安法外接VARX电表内阻未知R测<R真已知电压表内阻且两表读数误差较小已知RX且两表读数误差较小伏安法内接VARX电表内阻未知R测>R真已知电流表内阻且两表读数误差较小已知RX且两表读数误差较小伏安法AV两表内阻未知且测电压的量程接近电流表测电压量程小时,串联分压电阻伏安法A1A2AV两表内阻未知且测电流的量程接近电流表测电流量程小时,并联分流电阻安安法两表测电压的量程接近且已知A1内阻伏伏法V1V2两表测电压的量程接近且已知V1内阻安安法A1A2R已知R且两电流表读数误差较小表A2量程大于表A1量程已知A1内阻RA1且两电流表读数误差较小伏伏法V1V2R已知R且两电压表读数误差较小表V2量程大于V1量程已知v1内阻Rv1且两电压表读数误差较小测电源电动势和内阻rR2R1AI—R法rR2R1VU—R法RrVA测<真r测<r真RrVA测=真r测>r真适合测内阻大的电源适合测内阻小的电源其他常见方法替代法SRXS112VAR1R2半偏法消除法电桥法21V1V2RSSVR2R1R1GS2R2S1SGR1R3R2RXRV1=RRV=R2R测>R真Rg=R2R测<R真经典例题解析1“伏伏”法“伏伏”法是利用两块电压表测电阻的一种方法,这一方法的创新思维是运用电压表测电流(或算电流),此方法适用于电流表不能用或没有电流表等情形。设计电路时不仅要考虑电压表的量程,还要考虑滑动变阻器分压与限流的连接方式。利用“伏伏”法测定值电阻的阻值例1(04全国卷)用以下器材测量电阻RX的阻值(900—1000Ω):电源E,有一定内阻,电动势约为