• 
    

    
    

      99热精品在线国产_美女午夜性视频免费_国产精品国产高清国产av_av欧美777_自拍偷自拍亚洲精品老妇_亚洲熟女精品中文字幕_www日本黄色视频网_国产精品野战在线观看 ?

      歸類探析難點 創(chuàng)新實驗教學

      2022-03-13 13:07:25徐旭光
      中學理科園地 2022年1期
      關(guān)鍵詞:系統(tǒng)誤差電動勢內(nèi)阻

      徐旭光

      摘? ?要:電學實驗一直以來是高考考查的熱點,其主要原因是電學實驗既是理論和經(jīng)驗并重的典范,又是數(shù)學方法和物理原理的雙重考核,可以充分檢驗學生能否用所學的物理原理、實驗方法和實驗器材來分析、解決實際問題。針對這一特點,以“測電源電動勢和內(nèi)阻”為例,通過“歸類探析常規(guī)方法,創(chuàng)新實驗教學方案,深度剖析誤差來源”等路徑,創(chuàng)新實驗教學,促進學生思維發(fā)展,降低這類問題的學習難度。

      關(guān)鍵詞:電動勢;內(nèi)阻;圖像;系統(tǒng)誤差

      高考實驗題既來源于教材的基本原理,又不局限于教材,2017年版的課程標準明確指出:沒有對測電源電動勢和內(nèi)阻的方法與器材做出規(guī)定,因此除用課本編排的伏安法測電源電動勢和內(nèi)阻外,還可以用電阻箱和電壓表、電流表等器材進行測量,這正是《考試大綱》中要求“能運用已學過的物理理論、實驗方法和實驗儀器去處理問題”[ 1 ]。本文以“測電源電動勢和內(nèi)阻”為例,歸類剖析難點,創(chuàng)新實驗教學方案,促進學生思維發(fā)展。

      1? 歸類探析常規(guī)方法

      1.1? 領(lǐng)會伏安法基本思路和測量原理

      用伏安法測電源電動勢和內(nèi)阻的基本思路:將干電池、滑動變阻器、電壓表、電流表等按圖1連接電路,通過改變滑動變阻器的阻值,測出多組電壓和電流值,根據(jù)閉合電路的歐姆定律E=U+Ir處理數(shù)據(jù),得出實驗結(jié)果。其中代數(shù)法是根據(jù)每兩組數(shù)據(jù)列方程組:E=U1+I1r和E=U2+I2r,解得E=,r=,再根據(jù)多組數(shù)據(jù)求出E、r的平均值;圖像法是將閉合電路的歐姆定律E=U+Ir變形成U=-rI+E(E、r為常數(shù)),將多組數(shù)據(jù)描點到U-I圖像中,用回歸直線法畫出圖像,如圖2,運用一次函數(shù)原理不難得出,直線與U軸的交點值為E,圖像斜率的絕對值為內(nèi)阻r= 。

      1.2? 運用圖像法分析系統(tǒng)誤差

      運用伏安法測電源電動勢和內(nèi)阻的電路圖主要有兩類,一類是電壓表測真正的路端電壓即“外接法”,如圖1所示,由于電壓表的分流作用,電流表的讀數(shù)小于干路電流,我們可以預先畫出一個標準(橫、縱坐標分別表示真正干路電流和路端電壓)的電源U-I圖像,如圖3實線所示,由圖1電路分析,在一個準確的路端電壓下,電流表的讀數(shù)偏小[ 2 ],標準電壓值越大,電流偏小的越多,于是可以得到圖3的虛線圖像,容易看出E測<E真,r測<r真;另一類是電流表測干路電流即“內(nèi)接法”,如圖4,由于電流表的分壓作用,電壓表的讀數(shù)小于真正的路端電壓;同樣預先畫出一個標準的電源U-I圖像,如圖5實線所示,由圖4電路分析,在一個準確的干路電流下,電壓表的讀數(shù)偏小,標準電流值越大,電壓偏小的越多,于是可以得到圖5的虛線圖像,容易看出E測=E真,r測>r真。

      2? 創(chuàng)新實驗設(shè)計方案

      在歸類探析常規(guī)方案的基礎(chǔ)上,嘗試改變儀器,設(shè)計創(chuàng)新方案,促進學生思維發(fā)展,提升學生實驗素養(yǎng)。

      2.1? 伏阻法測量——電壓表和電阻箱測量

      2.2? 安阻法測量——電流表和電阻箱測量

      用電流表和一電阻箱串聯(lián)測電源電動勢和內(nèi)阻如圖8,屬于“內(nèi)接法”,將多組U、I數(shù)據(jù)代入閉合電路的歐姆定律E=IR+Ir可求出E、r值;同樣可以化曲2.3? 測量方法歸類總結(jié)

      “內(nèi)接法”和“外接法”是測電源電動勢和內(nèi)阻的兩類常用方法,實驗時需要選擇適當量程的電壓表、電流表、滑動變阻器、電阻箱、定值電阻等器材設(shè)計電路進行測量,其實驗原理均依據(jù)閉合電路的歐姆定律,并將公式變形成為兩個直接測量的一次函數(shù)關(guān)系式,依據(jù)該變形后的線性關(guān)系式作圖像,電動勢E和內(nèi)阻r均可從圖線的截距、斜率中運算出來[ 3 ]。在誤差分析時可以根據(jù)哪只電表測量真實值,哪只電表就帶來系統(tǒng)誤差,同樣也可以根據(jù)哪只電表內(nèi)阻已知,就用它測真實值的方法來設(shè)計電路,這樣可以避免系統(tǒng)誤差。

      2.4? 案例分析

      【案例1】(2018江蘇卷改編) 某實驗小組想測一節(jié)干電池的電動勢E和內(nèi)阻r,現(xiàn)有器材:待測干電池一個、量程為300 mA電流表?髿、量程3 V電壓表、滑動變阻器R(0~20 Ω,額定電流2 A)、定值電阻R1=2 kΩ、電阻箱R2(0~99.9 Ω)、開關(guān)、導線若干。(1)該小組一同學準備實驗前發(fā)現(xiàn)電壓表出現(xiàn)故障無法使用,于是又利用現(xiàn)有器材設(shè)計如圖9的實驗電路測電源電動勢和內(nèi)阻,則圖9中虛線框內(nèi)的元件應該選擇_______。

      A.定值電阻R1? ? ?B.滑動變阻器R? ? ? ?C.電阻箱R2

      (2)選好器材,完善電路,電流表讀數(shù)用I表示,所選器材讀數(shù)用Y表示,多組數(shù)據(jù)填入設(shè)計的表格,并將數(shù)據(jù)描點到橫軸為X,縱軸為Y(所選器材讀數(shù))的坐標軸上,得到圖像如圖10所示(圖中數(shù)據(jù)都是國際單位制), 則圖中橫軸表示的物理量是? ? ? ? ? (用物理量的符號表示),利用圖像求得電動勢E=? ? ? ? ? ?V,內(nèi)阻r=? ? ? ? ? ?Ω(保留三位有效數(shù)字)。

      試題評析:本題意在考查考生對測量電源電動勢和內(nèi)電阻實驗器材的選擇能力、數(shù)學方法和物理原理的結(jié)合能力以及誤差分析和處理能力.從題中給出的器材中可以有多種測量方法,但電壓表不能使用,剩下電流表測電流這一變量得不出函數(shù)關(guān)系式,所以必須用電阻箱測量另一變量;本題的創(chuàng)新之處在于先給出所測數(shù)據(jù)描繪出的一次函數(shù)圖像,然后確定橫軸的物理量,教師在教學過程中就必須讓學生熟練掌握閉合電路歐姆定律,由原理得:R=E·-r,結(jié)合圖像得E=1.38 V,r=1.10 Ω;根據(jù)內(nèi)接法的誤差分析可知:電動勢為真實值,內(nèi)阻大于真實值;教學中可以進一步測量來避免系統(tǒng)誤差,如用量程100 mV電壓表與電流表并聯(lián),電壓表示數(shù)如圖11,若此時電流表示數(shù)為0.22 A,就可以得到電源的準確內(nèi)阻 r真=r測-RA=0.80 Ω。

      【案例2】某試驗小組利用以下實驗器材測量一節(jié)干電池的電動勢和內(nèi)阻。實驗器材如下:A.待測干電池(電動勢約1.5 V,內(nèi)阻約1 Ω),B.電流表?髿(量程300 mA,內(nèi)阻約RA約2 Ω),C.電流表?鬆,(量程150 mA,內(nèi)阻r1=1 Ω),D.定值電阻R0=1 Ω,E.滑動變阻器RP(0~50 Ω),F(xiàn).電阻箱R1(0~99.9 Ω)

      (1)實驗時先將電流表?鬆改裝成一個量程1.5 V的電壓表,則應串聯(lián)一個電阻箱R1,并將電阻箱R1的阻值調(diào)為? ?Ω。

      (2)為了保護電源及數(shù)據(jù)處理的準確,可以將定值電阻與電源串聯(lián)后再設(shè)計電路。請將實驗電路圖(圖12)補充完整,并標出器材代號。

      (3)多次改變滑動變阻器觸頭位置,得到電流表?鬆的示數(shù)I1和電流表?髿的示數(shù)I2的多組數(shù)據(jù),作出圖像如圖13所示,由I1-I2圖像得到:電動勢E=_____V,內(nèi)阻r=______Ω(保留三位有效數(shù)字)

      試題評析:

      (1)電流表?鬆要改裝成量測是1.5 V的電壓表需要串聯(lián)一個定值電阻,Ig(r1+R1)=U解得R1=9 Ω,改裝后的電壓表有準確電阻10 Ω。

      (2)電路圖如圖14所示,屬于“外接法”,改裝后的電壓表測得的電壓為真實值(有保護電阻R0與電源串聯(lián),電壓并不是真正的的路端電壓),電流表?髿值雖然不是真正的干路電流,但干路電流可以由兩支路電流之和表達即:I=I1+I2。

      (3)根據(jù)閉合電路歐姆定律得:E=I1(r1+R1)+(I1+I2)(R0+r),整理后代入數(shù)據(jù)得:I1聯(lián)立可得E≈1.45 V,r≈1.11 Ω。

      3? 深度剖析誤差來源

      電壓表測真實路端電壓時,把外部電路切除剩下圖15的電路,電壓表和電源仍構(gòu)成閉合回路,a、b兩端的電壓為E測小于電源電動勢,a、b兩端的電阻r測為電壓表和電源內(nèi)阻并聯(lián),也小于電源真實內(nèi)阻,但一般情況下電源內(nèi)阻較小,電壓表內(nèi)阻很大,由電壓表帶來的誤差也較小[ 1 ];電流表測真實干路電流時,把外部電路切除剩下圖16的電路,外電路被斷開,沒有回路,電流表讀數(shù)為零,a、b兩端的電壓為E測等于電源電動勢,a、b兩端的電阻r測為電流表和電源內(nèi)阻串聯(lián),如果電流表內(nèi)阻已知的情況下,這種測量方式就很容易算出電源真實內(nèi)阻r真=r測-RA。

      4? 結(jié)束語

      長期以來,測電源電動勢和內(nèi)阻這類考題層出不窮,測量方法也不盡相同,但試題都是依據(jù)閉合電路的歐姆定律列出測量的一次函數(shù)解析式,再運用圖像與橫、縱坐標軸交點列方程求出電動勢和內(nèi)阻,并根據(jù)哪只電表測真實值,哪只電表帶來系統(tǒng)誤差的原則準確判斷誤差情況。同樣也可以根據(jù)哪只電表內(nèi)阻已知,就用它測真實值的方法來設(shè)計電路,這樣可以避免系統(tǒng)誤差。

      參考文獻:

      [1] 黃巧曦.測電源電動勢和內(nèi)阻實驗的深度探析與創(chuàng)新設(shè)計[J].物理教學探討,2017(9):11-12.

      [2] 李莉,徐發(fā)林.巧用“圖像法”分析物理實驗誤差[J].中學物理教學參考,2019(6):88-89.

      [3] 鄒春紅.“實驗:測量電源電動勢和內(nèi)阻”常用方法小結(jié)[J].中學物理教學參考,2016(12):61.

      3647500338202

      猜你喜歡
      系統(tǒng)誤差電動勢內(nèi)阻
      由2022年高考談感應電動勢的計算
      Effect of Xuebijing injection on hematopoietic homeostasis of LPS induced sepsis in mice
      基于ADS-B的航空器測高系統(tǒng)誤差評估方法
      基于Bagging模型的慣導系統(tǒng)誤差抑制方法
      “測定電池的電動勢和內(nèi)阻”復習課之八問
      存在系統(tǒng)誤差下交叉定位系統(tǒng)最優(yōu)交會角研究
      伏安法測電源電動勢和內(nèi)阻的測量值與真實值
      超級電容器內(nèi)阻測試方法研究
      電動勢概念辨析
      基于奇異譜的精密離心機空氣軸承主軸回轉(zhuǎn)系統(tǒng)誤差分析
      沁阳市| 宜兰县| 唐海县| 定襄县| 民县| 惠东县| 株洲市| 白水县| 兴宁市| 嘉黎县| 吴忠市| 香港| 沙洋县| 长宁县| 小金县| 会东县| 凭祥市| 蒙山县| 龙山县| 临澧县| 延津县| 滁州市| 鄯善县| 新兴县| 桂平市| 宁化县| 阿合奇县| 乐至县| 嘉祥县| 呼伦贝尔市| 河津市| 普定县| 灵璧县| 祁连县| 铜鼓县| 聂荣县| 呼图壁县| 高平市| 新乡县| 诸城市| 波密县|