电学设计性实验

【教学目标】
知识目标：掌握测电阻的基本方法：伏安法，在伏安法的基础上分析滑动变阻器的限流和分压法的判断选择，以及在此基础上的变形方案。
能力目标：实验设计能力、综合分析能力以及创新能力和发散思维的培养。
情感目标：培养学生设计实验的热情和兴趣
【教学重点】电压表内电阻测量的电路设计方案
【教学难点】电表、滑动变阻器等的选择
【教学用具】多媒体电脑，PowerPoint自制课件
【教学方法】探究式
【教学过程】
〖复习引入〗
①实验方案设计原则
⑴正确性：实验方案所依据的原理应当符合物理学的基本原理。
⑵可靠性：实验方案的实施要安全可靠，不会对仪器、器材及人身造成危害。
⑶简便性：实验应当便于操作、读数及数据处理。
⑷精确性：实验的误差应在允许范围内，若有多种可能的实验方案，应尽可能选择误差较小的方案。
②实验设计的基本思路是：
⑴根据问题的条件和要求，构思相关的物理情景；
⑵确定实验原理；
⑶确定需测量的物理量；
⑷安排实验方案。
〖问题提出〗
从下列实验器材中选出适当的器材，分别设计测量电路来测量两个电压表的内阻。
A、 待测电流表A1，量程100μA，内电阻rA1=2 kΩ。
B、 待测电流表A2，量程500μA，内电阻rA2=0.3 kΩ。
C、 电压表V1，量程15V，内阻rV1约二十几kΩ。
D、 电压表V2，量程3V，内阻rV2约几kΩ。
E、 电阻箱R1，阻值范围0—99999.9Ω。
F、 电阻箱R2，阻值范围0—999.9Ω。
G、 滑动变阻器R3，阻值0—150Ω，额定电流1.5Ａ。
H、 滑动变阻器R４，阻值0—20Ω，额定电流２Ａ。
I、 电池组，电动势为15V，内电阻约0.5Ω。
此外还有单刀开关若干和导线若干，供需要选用。
⑴请设计测量电路，并画出电路图。
⑵请选出必要的器材，用器材前的字母表示，有                          。
⑶说明实验需要测量的物理量，并列出计算电压表内电阻的计算式。

〖分析〗
1、 电表的特点：①本身是一个电阻，②可直接读出该电阻中的电流（或两端的电压）；
2、 如准备使用滑动变阻器，要注意究竟是使用它的限流接法还是分压接法；
3、 注意不要超过电表的最大值，尽可能使电表的读数超过其量程的1/3；

〖学生动手设计〗分小组进行，每组派代表发表本小组的设计方案（包括电路图、实验操作步骤、最后的表达式）
〖归纳小结〗
Ⅰ可能出现的设计方案：（多媒体显示）
一、 电流表法（伏安法）
图1 适合于电流表和电压表允许通过的最大电流值接近的情况。
图2电流表的最大电流比电压表允许通过的最大电流大一些，而且要使用电阻箱。

二、电压表法
1电压表法
图3适合于有一个电压表的内阻知道，并且两只电压表允许通过的最大电流值较接近的情况。
图4适合于待测电压表的量程比另一电压表的量程小些，且提供了电阻箱。
图5适合于有一个电压表的内阻知道，并且两只电压表允许通过的最大电流值差异较大的情况。

2替代法