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专18 电学实验
*************************************************************实验1探究影响导体电阻大小的因素
【交流与讨论】
(1)电路连接时开关应断开。
(2)电流表的使用及读数。
(3)画电路图或连接实物电路图。
(4)实验中应多次测量,让实验结论更具有普遍性。
(5)实验中使用电流表或小灯泡的评价:
当电阻变化较大时,选用电流表或小灯泡都能够直观反映出来;但若电阻变化不大时,优先选用电流表,使用电流表能够直观判断电阻的变化情况,通过小灯泡亮度无法直观比较出电阻变化情况。
【实验评估】
为了使电路更安全地工作,可在电路中串联一个滑动变阻器,且在开关闭合前滑动变阻器滑片移动到阻值最大处。
【例题1】在“探究电阻的大小与哪些因素有关”的实验时,提供有a、b、c、d四根不同的电阻丝,其中a、b、c的材料相同,长度关系为La=Lc=Ld>Lb,横截面积Sa=Sb=Sd<Sc;电源电压恒定。实验方案如下:
(1)方案一(如图甲所示):分别将电阻丝a、b、c、d接入电路M、N之间,闭合开关S,比较电流表的示数大小.若电流表的示数越大,表示接入电路的电阻丝阻值越 小 (选填“大”或“小”);
(2)方案二(如图乙所示):将电阻丝a、b、c、d串联接在电路中,闭合开关S,比较电压表的示数大小。若要探究电阻的大小与横截面积的关系,应选择 a、c (填写电阻丝符号)进行比较,此时 a (填写电阻丝符号)两端的电压较大;
(3)小芳认为,还可以用如图丙所示的电路来探究电阻的大小与长度的关系,做法是:用导线两端的夹子M和N分别接电阻丝的A端和B端,将夹子M从A端向B端滑动时,发现电流表的示数逐渐 变大 (选填“变大”或“变小”);小雨又补充到,还可以将小灯泡与电阻丝串联接入电路中,灯泡的亮度也可以反映电阻的大小。这种用电流表的示数大小或灯泡的亮度来反映电阻大小的科学研究方法叫 转换法 。
【解析】(1)图甲中将电阻丝a、b、c、d分别接在M、N之间,根据I=知,电压一定,电流表的示数越大,表示接入的电阻丝阻值越小;
(2)要探究电阻的大小与横截面积的关系,应控制电阻丝的材料和长度相同,横截面积不同,故应选择a和c进行比较;
由于材料、长度相同,电阻大小与横截面积成反比,a的横截面积小于b的横截面积,故a的电阻大,根据U=IR可知,a两端的电压大;
(3)用导线两端的夹子M和N分别接电阻丝的A端和B端,将夹子M从A端向B端滑动时,导线接入电路的长度变短,电阻变小,则会发现电流表的示数逐渐变大;
在原电路中串联接入一个灯泡,可以通过灯泡亮度初步反应电流大小外,并且接入灯泡避免电源短路,能保护电路;根据观察灯的亮度粗略判断电流大小,这是利用了转换法。
故答案为:(1)小;(2)a、c;a;(3)变大;转换法。
实验2探究电流与电压和电阻的关系
【交流与讨论】
(1)滑动变阻器的作用:
①探究电流与电压的关系:保护电路、改变定值电阻两端的电压;
②探究电流与电阻的关系:保护电路、保持定值电阻两端的电压不变;
(2)连接电路前,开关应断开,闭合开关前,滑动变阻器的滑片应滑动到阻值最大处。
(3)电流表、电压表的使用和读数。
(4)实物电路图连接、纠错及画电路图。
(5)多次测量的目的:使结论更具有普遍性。
(6)在探究电流与电阻关系实验中,更换阻值不同的电阻后,移动滑片方向判断:换大调大。
(7)电路故障分析。
(8)表格错误数据的分析:
①探究电流与电压的关系:分析比较各组数据电压与电流的比值是否相同,不同的一组数据为错误数据。
②探究电流与电阻的关系:比较各组数据电阻与电流的乘积是否相同,不同的一组为错误数据。
(8)欧姆定律的相关计算。
(9)将定值电阻换为小灯泡的评估:小灯泡的电阻会随温度变化而变化,从而会影响实验结论,因此不能将定值换作小灯泡进行实验。
【例题2】炳婵在“探究电流与电阻关系”的实验中,准备了如下实验器材:两节新干电池,标有“15Ω 1A”字样的滑动变阻器,阻值分别为5Ω、10Ω、20Ω的定值电阻。
实验次数
1
2
3
电阻R/Ω
5
10
20
电流I/A
0.4
0.2
0.1
(1)炳婵连接了下面的电路,其中有一条导线连接有误,请将连接错误的导线打“×”并画出正确连线。
(2)连线正确后,炳婵将5Ω定值电阻连入电路,将滑动变阻器的滑片移动到 (选填“a”或“b”)端,再闭合开关,发现电压表、电流表的示数均为零,则可能的故障是 C 。
A.定值电阻短路
B.定值电阻开路
C.滑动变阻器开路
(3)排除故障后,闭合开关,移动滑片到某一位置时,电流表的示数如图乙所示,则电流为 0