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電流表的工作原理范文1
(廣東省深圳市高級中學,#518040#)#
摘要: 在“系統與設計”教學中,通過讓學生參與“多量程高精度電流表的組裝與調試”, 從目標系統的整體性、相關性出發,通過相關學科知識的運用,建立數學模型并進行量化分析,最終找到系統問題解決的途徑。
關鍵詞 : 系統分析 設計 結構 流程
一、問題的提出
為了能更好地教學“系統分析和流程設計”這一內容,我特意設計了一個“組裝與調試多量程高精度電流表”活動來作為案例,讓學生用給定的電流表、電阻和電線等元器件組裝并調試出一個多量程高精度電流表。多量程高精度電流表的電路如圖1 所示。
在教學初期,我向學生提供了由廠家提供的電流表的標稱值(內電阻Rg 和滿偏電流Ig)、以及按表頭標稱值計算配置的整套限流、分流電阻的阻值。學生按照電路圖組裝調試安裝后發現:大電流擋的誤差較大,無論怎樣對電路中各限流(旁路電阻的電阻數值)作出調節,電流表的幾個量程擋大都很難調整到原設計的測量精度內。為什么會出現這種情況呢? 經過研究分析,我發現廠家供應的電流表表頭的內阻Rg和滿刻度電流Ig 的實際值有一定的離散性, 即都不同程度地偏離了標稱值。所以,用按表頭標稱值的計算方法來配置限流電阻及各個分流電阻裝配而成的電流表,當然會出現誤差。原因找到了,但怎樣才能讓學生裝配出較為準確的電流表,則是一個有待解決的問題。
從電流表的工作原理可知, 若能足夠精確地測出每個表頭的Rg 和Ig 數值,就能精確地計算并繞制出各個分流電阻來。用這些電阻裝配出來的電流表, 其測量的精度當然也就有了保證。但眾所周知,用我們實驗室現有的設備,很難精確地把Rg 測出。可見,先測出Rg,Ig 的精確值, 再算出各個分流電阻的應有真實值的辦法難以實行。
那么,在未準確測定表頭的Rg 和Ig 的情況下, 能否設法直接求出滿足各電流量程擋測量精度要求的各分流電阻的真實值呢? 如果能夠,則問題就可以解決。為了探求問題的解決辦法, 我畫出了電流表處于各量程狀態時的等效電路圖(如圖2)。
二、多量程高精度電流表的設計
從圖2 所示的4 種測量狀態下的測量電路圖的分析可以看出這一電流測量系統的基本構成是:
從系統結構的角度來審視如圖2 所示的各電路圖可以看出,這個“多量程高精度電流表”由主系統和子系統構成,主系統是由“電磁動圈表頭電流測量支路” 和“旁路電流支路”兩大子系統所構成的。這兩個子系統在不同的測量量程狀態時的結構組成會發生改變, 電路中一些電阻在測量量程發生變換時所充當的作用和身份不同。如在0.5)mA 量程測量狀態時、電路中的電阻R3,屬于整體電路(主系統)結構中的“旁路電流支路”(子系統)中的一個旁路電阻;但當量程大于1)mA時,電阻R3就變為“電磁動圈表頭電流測量支路”上的一個限流電阻。由此可見,這個“組裝與調試多量程電流表”的學生實踐活動可以承載“系統與設計”有關的教學環節。
三、建構多量程高精度電流表系統的數學模型
針對系統的相關知識,我對電流表的工作原理作了分析,從圖1 所示的多量程高精度電流表電路可知:
式中: Ri$為量程為Ii$時測量電路中分流支路電阻, Ii$的下標“i”可分別代表各擋對應的最大電流。對這一定量關系通式(數學模型) 的數學分析后發現:“只要改變分流支路電阻Ri$占“環形回路總電阻R Σ”的比例值(Ri$/R Σ),便可改變電流表所設置的測量量程。
四、制作實物模型
根據如上的分析,我們找到了一套能解決原來的“難以把各量程測量精度調準”的有效操作方法。具體步驟如下:
1.讓學生用4 個精密的可變電阻箱來分別代替裝配電流表電路中的R3,R4,R5,R6$,使學生懂得可以通過改變這一串聯電阻箱中的任一阻值來實現Ra不同的取值,并按圖2 把整個裝配電流表電路與一個標準電流表及可變負載RL(滑線電阻)串聯在一起,然后再接到輸出電壓為U 的可調壓直流穩壓電源上,從而為所裝配的電流表創設實測環境。
2.轉動選擋開關K 至最小量程。讓學生通過調節U 或RL, 使標準表的讀數等于I=Ia=0.5$mA;同時通過調整電阻箱改變Ra(即R3$+ R4$+ R5$+ R6)的取值,直至裝配的電流表的指針為滿刻度(即表頭的電流已等于滿刻度電流), 此時Ra$$的實際值便可從精密電阻箱上直接讀出, 即R3$+ R4$+ R5$+R6$。此時引導學生通過原理分析得到前文的①式,學生分析得知:在不清楚Rg 值的情況下,雖然不能靠計算法求出,但對于某一個具體的電磁式動圈表頭來說, 應有一個Ra 具體的確定值, 因此Ra,Ig,Ia之間應有一一對應關系。要讓學生通過分析懂得在確定Ra 值時,實際上就等于確定了“環路回路”的總電阻RΣ(RΣ= R2&+Rg&+R6&+R5++R4&+R3),也就等于有了一個不允許改變的確定的RΣ之值(因為這一阻值確定最小電流擋的測量精度)。
3.+讓學生轉動選擋開關K 至下一個較大量程,讓學生通過調節U 或RL,使標準表的讀數等于I = Ib++=+1+mA, 并在不改變已確定的前一擋分流電阻Ra+= R6+R5+R4+R37=R3+Rb取值的前提下, 調整Rb(Rb=R6++R5++R4)與R3 的大小,即若R3 要增加(或減?。┒嗌伲瑒t必須使Rb(即R6++R5++R4)的值減?。ɑ蛟龃螅┒嗌?;同時也要相應地適當調整U或RL, 最終讓裝配表的指針到達滿刻度,從而使R3 和Rb 滿足,得到③式,并從電阻箱上讀出R3 及Rb 的值。
4. 讓學生依次使I = Ic=10+mA+和I = Id=1007mA, 在保證不改變上一擋的分流電阻取值的前提下,運用同樣的調整方法,在依次滿足式④和式⑤所要求的關系時, 從電阻箱上讀出R4與Rc7、R5與Rd(即R6)等分流電阻應有的準確數值。
5. 讓學生按照在以上流程操作中所確定的各分流電阻的值, 選購或繞制相應阻值的電阻,并最后完成電流表的裝配與調試。
五、教學反思
學生用此方法裝配并調試出來的多量程高精度電流表都能達到設計要求的測量精度。這次實踐活動很受學生歡迎,學生在有關多量程高精度電流表工作原理的理解方面以及裝配、測量精度調試等技能方面都有所得。
實際教學有以下幾個方面的效果:首先,學生通過對“多量程高精度電流表的組裝與調試”的實踐探究,對作為這一電流測量系統的內部電路的組成結構以及用并聯分流來擴展測量量程的設計思想及其工作原理都有了一個較為深入的系統了解。
其次,通過實踐活動,學生較好地認識到在進行復雜問題的求解時, 可以借助系統分析的方法。如本案例就是學生運用已學的學科知識來進行研究分析, 建構起能反映測量系統的輸入輸出關系的數學模型,進而通過數學模型分析求解,從而找到解決問題的操作方法。
電流表的工作原理范文2
汽車上的油量表一般為磁電式油量表,如圖甲,當指針指在“F”位置時,表示油箱中的油已加滿;當指針指在“E”位置時,表示需要加油。
油量表一般采用磁電式交叉線圈結構,其內部結構如圖乙、丙中的虛線部分:1―鋅合金接合片;2、7―調整固定螺釘(可以調整鐵心在鋅合金接合片上的位置);3、4―鐵心;5―銜鐵。
傳感器:油量表的傳感器可以將油箱內油量的變化轉變為電路中電流的變化,從而在油量表上顯示出來。根據其工作原理,傳感器可分為兩種:滑線電阻式傳感器和干簧管式傳感器。(如圖乙和丙中虛線部分)
電路連接情況:R'為定值電阻,6為滑線電阻器,乙電路中,電磁鐵3和滑線電阻器串聯,然后和電磁鐵4并聯;丙圖中,電磁鐵3和壓敏電阻R(電阻隨壓力的變化而變化)串聯,然后和電磁鐵4并聯。
工作原理:如圖,當被測油箱內的油位變化時,乙圖中傳感器的浮標隨之上下移動,滑線電阻的阻值發生改變(丙圖中壓敏電阻R的阻值隨著受到的壓強的變化而變化),從而使電磁鐵3線圈中的電流大小發生變化,電磁鐵3的磁場相應隨之變化,從而帶動了與磁鋼結合在一起的指針,使指針發生偏轉,顯示油量變化。(上述過程中,電磁鐵4中的電流不變,磁場也不變)
把社會、生活和物理知識緊密聯系起來,這是我們中考考查方式發展的一個方向。下面讓我們來看兩道有關油量問題的題目:上面的乙圖和丙圖可以簡化為下面兩個圖(R為滑動變阻器,R'為定值電阻,R為壓敏電阻)。
【中考“零距離”】
例題1:如圖所示是某同學設計的一個能夠測定油箱內油面高度的裝置,油量表是由學生用電流表改裝而成的,滑動變阻器R的金屬滑片P是杠桿的一端,當P在a端時電路中的電流為0.6A,表示油箱已滿;當P在b端時電路中的電流為0.1A,表示油箱內無油。
滑動變阻器R的最大阻值為50歐時,他應選擇的電源電壓值和R'的阻值是多少?
(2)若油箱的容積為50L,請你按該同學的改裝,在電流表表盤上標出油量值為0L、40L、50L的位置(滑動變阻器接入的阻值隨浮標升降均勻變化)。
【分析】
這道題目涉及浮力、杠桿、歐姆定律等方面的知識,巧妙地把這些知識的考查與生活緊密聯系起來,體現了物理、生活密不可分的特點。
【答案】
(1)設電源的電壓為U,則
當P在a端時:U=0.6A×R′ ①
當P在b端時:U=0.1A×(50Ω+R′) ②
由①式和②式可得:U=6VR′=10Ω
(2)因為R=50Ω,I=0.1A時,油箱內無油,則在電流表上0.1A處應標0L
R=0Ω,I=0.6A時,油箱已滿,則在電流表上0.6A處應標50L
又由于滑動變阻器接入的阻值隨浮標升降均勻變化,所以當R=10Ω時,油量應為40L,此時電路中的電流應為I=U/(R+R′)=6V/(10Ω+10Ω)=0.3A(如圖所示)
例題2:如下圖所示,為某新型汽車自動測定油箱內油面高度的電路原理圖,其中電源電壓恒為6V,R'為定值電阻,A為油量指示表(實質是一只量程為0―0.6A的電流表),R為壓敏電阻(其阻值隨表面受到壓強的增大而減?。?。關于壓敏電阻R的阻值與所受液體壓強的對應關系如下表所示。
(1)油箱是一個圓柱形容器,底面積為0.15m,油箱內汽油高度達到60cm時油箱即裝滿,問油箱裝滿時汽油的質量為多少?此時汽油對油箱底部壓敏電阻的壓強為多大?(汽油密度為0.71×10kg/m,取g=10N/kg)
(2)油箱裝滿時,油量指示表的示數如圖甲所示,求定值電阻R'的阻值?
(3)當油箱內汽油用空時,油量指示表的指針指向某一位置,求此位置所對應的電流?
(4)假如某品牌汽車配用該油箱,它的發動機的效率為23%,當汽車以60km/h的速度做勻速直線運動時,受到地面的阻力約為500N,則理論上一滿箱油可供汽車行駛多少距離?(汽油的熱值為4.6×10J/kg)
【分析】
本題綜合了力學、熱學、電學知識,考查學生把學習到的物理概念、規律進行適當重組與整合,變成解決現實中具體問題的工具。
【答案】
(1)m=ρ•V=0.71×10kg/m×0.15m×0.6m=63.9kg
p=ρgh=0.71×10kg/m×10N/kg×0.6m=4260Pa
(2)R===10Ω
當P=4260Pa時,查表得R=5Ω,R'=R-R=10Ω-5Ω=5Ω
(3)當油箱內汽油用空時,P=4260Pa,R=45Ω,I===0.12A
(4)因為F•S=mqη
所以s===1352.124km
電流表的工作原理范文3
主備人:
審核人:初二備課組
教學目標
一、知識目標:
1.知道電磁感應現象,知道產生感應電流的條件。
2.知道發電機的原理,知道發電機的能量轉化。
3.知道什么是交變電流,能區別交流與直流。
二、能力目標:
1.經歷探究磁生電條件的過程,提高學生觀察分析能力及概括能力。
2.培養將科學技術應用于日常生活的意識和能力。
三、情感目標:
1.認識自然現象之間是相互聯系的,進一步了解探索自然奧妙的科學方法;
2.認識任何創造發明的基礎是科學探索的成果,初步具有創造發明的意識。
教學重難點
教學重點:電磁感應現象產生的條件;發電機的工作原理。
教學難點:發電機的工作原理。
教學手段
多媒體、小黑板等。
教學課時
兩課時
教學過程
個人復備
一、情感調節
導入新課:師:奧斯特實驗說明了什么?
生:奧斯特實驗說明了通電導體周圍存在著磁場。(電能生磁)
師:反過來想,磁能否生電呢?1831年,英國偉大的物理學家法拉第,在長達10余年的探索后,就實現了這一愿望。依據他的成就發明的發電機,開辟了電氣化時代。視頻播放:水力發電站、火力發電站,風能發電站。
電能在當今社會可謂是必不可少,發電站是如何產生巨大的電能的呢?
二、目標展示
三、新課學習
實驗探究
設計實驗裝置:思考教師提出的引導性問題.
問題一:既然探究磁生電,一定離不開磁場,那么,選擇什么樣的磁體好呢?
聯想通電導體的受力實驗,選用蹄形磁體。
問題二:假設能夠磁生電,必須具備怎樣的電路呢?不要電源的閉合電路,為電流提供路徑。
問題三:如何驗證是否有電流存在呢?
串聯小燈泡。但是當電流很弱時,不會發光,無法觀察現象;串聯普通電流表。因不知電流方向,無法正確連線;串聯靈敏電流表。電流弱時,指針也會擺動,且接線時不分正負接線柱,同時,根據指針擺動方向,還可以判斷電流方向。
猜想可能條件:引導學生猜想磁生電需具備的條件。如:閉合電路在磁場中靜止即可;磁體的磁性要足夠強;部分導體在磁場中要運動等。
設計實驗步驟:
師:
將部分導線ab放置于磁場中,保持導線與磁場的相對靜止,觀察靈敏電流表指針。
更換強磁體,增強磁場強度,仍保持導線ab與磁場的相對靜止,觀察靈敏電流表指針。
保持磁場不變,將導線ab上下移動(平行于磁感線方向),觀察靈敏電流表指針。
保持磁場不變,將導線ab左右移動(與磁感線方向垂直),觀察靈敏電流表指針。
保持磁場不變,將導線ab與磁感線方向相交方向移動,觀察靈敏電流表指針。
教師:操作實驗:按以上步驟,嘗試性操作實驗,
學生:觀察發生的實驗現象并記錄。
發電機
師:情景創設:(邊演示邊渲染氣氛)我手里拿的就是一臺手搖式發電機,注意觀察燈泡是否發光,開始了?。ㄓ陕娇鞊u動搖把,會發現燈泡發光,逐漸變亮)
演示
1.觀察手搖發電機構造:指導學生觀察后板書:二、1、發電機構造:轉子、定子、銅環、電刷等。說明:轉子在定子中旋轉,完成切割磁感線運動。銅環、電刷的配合,既始終形成通路,又避免了導線的纏繞,向外輸送電流。
2.觀察發電機轉速對燈泡亮度的影響:加快轉動速度時,燈泡會變得越亮,現象很明顯。這表明:加快切割磁感線的速度,電流會變大。
3.檢驗手搖發電機電流方向的變化:a.將燈泡換成靈敏電流表,慢搖發電機,會發現:指針來回擺動;b.把兩個發光二極管極性相反的并聯起來,串聯接入電路中,搖動搖把,會發現交替發光。這些都說明產生的電流其方向在發生規律性的改變。教師總結:板書:電流方向周期性變化的電流叫交變電流,簡稱交流。這和電池供電電流不同,電池供電電流方向總是從電池的正極流向負極,方向不變,稱為直流。我國電網采用交流供電,頻率為50Hz。
提出問題:這臺發電機為我們提供了交流電,原理是什么呢?為什么電流方向還會發生規律性的改變呢?
播放動畫:播放發電機發電時,線圈兩個邊框切割磁感線的慢動作動畫,板書2、發電機原理:電磁感應現象。再仔細觀察會發現:兩個邊框在同樣的磁場中切割運動方向總是相反的,這正好在閉合通路中形成向外輸送電流。但是,當線圈轉過線圈平面與磁感線垂直的位置時,兩個邊框切割運動方向都發生了改變。因此,產生的電流方向也都發生了改變。于是電路中的電流方向出現周期性的變化。
播放視頻:視頻內容包括水力發電機組、轉子、定子、水輪機、發電過程等內容。根據內容提出思考問題,由學生討論后回答:大型發電機組為什么用多組線圈?(增大輸出電流)。定子和轉子各是什么?(線圈為定子,磁極為轉較強的磁場是怎樣獲得的?(永磁體改為電磁體)。發電機的能量轉化是什么?(3、發電機的能量轉化:機械能轉化為電能)。
小結
一、1、閉合電路的一部分導體在磁場中做切割磁感線運動。
這種現象,稱為電磁感應現象。此時產生的電流,稱為感應電流。
2、感應電流的方向跟導體切割磁感線方向和磁感線方向有關。
二、1、發電機構造:轉子、定子、銅環、電刷等。
電流表的工作原理范文4
本項目研制的實驗研究平臺根據教材中“直流電動機及發電機”部分的相關教學內容,試圖用新的器材和形式,將電動機中的磁場變化與轉向的關系,電動機的轉速與磁場強弱、電流強度、線圈線徑之間的關系,發電機發電量大小與轉速關系等現象顯示出來。同時,可利用本實驗研究平臺進一步探究電動機和發電機之間的可逆規律。儀器特點及用途
儀器實物見圖1。
特點
實驗研究平臺裝有自己設計的速度傳感器、磁性強弱調節裝置、雙組線圈、雙副電刷等創新器件,從而將許多實驗現象(其中有些現象用常規方法無法觀察)定量地演示出來。該教具設計巧妙,制作精良,操作方便,效果顯著。
用途
用本實驗研究平臺可做以下實驗,供教學或科技活動使用。
演示電源極性和磁鐵極性與電動機轉向的關系。
演示磁場強弱與轉速的關系。
演示電動機空載及負載時轉速與電流強度的關系。
觀察轉子線圈線直徑不同時電動機的工作狀態。
觀察轉子線圈中有部分短路時電動機的工作狀態。
演示發電機工作原理。
演示發電機、電動機的可逆現象。
制作材料
截面約220mm×340mm×5mm的木板(或塑料板)1塊,20mm×20mm×20mm磁鐵2塊(標有S、N極),鋁質支架(固定磁鐵用,高度30mm,寬度20mm)2個,塑料支架(支撐轉子用,高度28ram)2個,φ2mm×200mm金屬導軌2支,0.6A電流表1塊,轉速表1塊(改制),單刀小撥動開關2個,雙刀小撥動開關1個,小型單孔插座2副,φ5mm微型軸承2個,小滑輪1個,小皮帶盤2個,電動機三槽轉子鐵芯1個(φ18mm,疊厚10mm,軸長48mm),玩具小電動機1個,少量粗細不同的漆包線,小燈泡1只。
制作方法
電動機速度顯示部件的制作在轉速表電路中(見圖2),電感L是速度傳感器的主件,用131型玩具小電機改制而成。將原轉子上的線圈拆下,用φ0.1mm的漆包線繞120圈(每一槽),然后裝上。原2個接線端可作為傳感器的輸入端。通過皮帶傳動,在傳感器上產生與模型電動機轉速同步的電信號。Z是轉速表,用毫安級電流表檢流,表面要重新設計,調整電阻R的大小,使表面的刻度示數接近電動機的實際轉速,且不論順轉還是逆轉,均能顯示電動機轉速的大小。
電機轉子的制作
在轉子鐵芯上分別用φ0.15mm、φ0.27mm兩種規格的漆包線繞兩組線圈(每一槽均為80圈),粗線圈組由右端的換向器引入第一副電刷,細線圈組由左端的換向器引入第二副電刷。軸的左端還裝有皮帶盤,通過皮帶向裝在面板下的傳感器傳輸旋轉動力。
裝配布局
裝配示意圖見圖3。使用方法
閉合K1啟用轉速表并將電流表置3A擋,接通1.5V電源并交換正負極,轉速表指針從紅色區域轉為黃色區域,即電動機從順轉變化為逆轉(或反之)。
若將磁鐵從支架上取下,交換S極N極后再啟動,則電動機的轉向也會改變。
固定磁鐵原來位置,將電動機按入1.5V電源,此時轉速表上讀數約為2000轉/分,改按3V時,轉速明顯增快,讀數約為4000轉/分,這表示增強電樞磁場,轉速能增大。
電動機電源1.5V(3V也可)不變,移動磁鐵支架,一對磁極可遠離轉子或接近轉子,此時可看出電動機的轉速變化很大。當磁鐵慢慢遠離轉子時,磁場逐漸減弱,轉速讀數逐漸減小,當磁鐵慢慢靠近轉子時,轉速讀數慢慢上升,當磁鐵靠轉子最近時,轉速表的讀數反而有所下降。這說明,在一定的范圍內,增強或減弱磁鐵磁場的強度,能使電機的轉速增大或減小,只有當磁鐵的磁場強度與電樞產生的磁場強度相當時,電機才有最佳的工作狀態。
將電流表置0.6A擋,仿上法,可觀察到電機轉速快慢與電流大小的關系。
將電機加載(用紙條慢慢向轉子加力)可觀察到電機轉速及電流的變化狀態。
撥動K3改變轉子中的繞組,可觀察到相同圈數、不同線徑的轉速及電流不同時,扭矩也不同。
當電機在工作時,用一導線短路空載線圈,電機的轉速及電流有很大的變化。
當電機在工作時,用一小燈泡(或電量顯示裝置)按在空載線圈兩端,小燈泡發光(演示發電機),轉速越大,燈泡越亮,轉速小,燈泡暗,說明發電機輸出功率的大小與轉速有關。
電流表的工作原理范文5
1怎樣考――實驗考查內容及方式
實驗《描繪小燈泡的伏安特性曲線》在高考中出現的頻率很高,其考查的內容方式主要有:
(1)考查實驗原理:①物理量的測量原理;②設計實驗的原理;③基本儀器電流表、電壓表和滑動變阻器的工作原理;④畫實驗的原理圖.
(2)考查儀器使用:①知道儀器的構造;②明確儀器的操作規程;③掌握基本測量工具和實驗器材的讀數與使用; ④有效數字的記錄.
(3)考查實驗器材和電路的選擇:①從給定的器材中確定所需;②補充試題中遺漏的器材;③替換不合理的器材;④電路的連接方法選取.
(4)考查實驗步驟:①掌握正確的實驗步驟;②給步驟排序或改錯;③補漏或刪除多余的步驟.
(5)考查安裝調試:①按正確的次序安裝器材;②電路實物連接.
(6)考查實驗數據處理、實驗結果分析:①確定有效數字;②利用公式處理數據;③利用圖象處理數據;④會分析實驗現象和誤差原因.
利用實驗可以考查學生的歸納總結能力、實驗數據的處理能力和應用物理知識解決實際問題的能力.
2怎樣測――如何測量各物理量
實驗《描繪小燈泡的伏安特性曲線》要測量的物理量是小燈泡兩端的電壓和流過燈泡的電流.所用的測量器材分別是學生用的電壓表和電流表,電壓表應并聯在被測部分,電流表是串聯在被測電路中.為了實驗數據較準確,電表的是量程就應選擇合理,即電壓表應選擇0~3.0 V的量程,電流表應選用0~0.6 A是量程.為了盡可能測量多組數據,還要采用滑動變阻器的分壓接法.由于小燈泡的電阻比較小,兩電表接入電路時要使用電流表外接法.在實驗數據記錄時,應注意到電壓表的最小分度值為0.1 V,是十分度測量儀器,要估讀到最小分度值的下一位,即保留兩位小數;而電流表的最小分度值為0.02 A,是非十分度測量儀器,讀數記錄時應與最小分度值有相同的位數,即也是保留兩位小數.
3怎樣算――如何進行實驗數據搜集和處理
實驗數據是對實驗定量分析的依據,是探索、驗證物理規律的第一手資料.應使學生清楚如何獲得實驗數據,如何記錄實驗數據,對所獲得的數據都有怎樣的處理方法,應該使學生心中有數.數據的收集和處理方法可以采用列表記錄或分析實驗數據和圖象法處理實驗數據兩種.
3.1列表法
實驗中將數據列成表格,可以簡明地表示出有關物理量之間的關系,便于檢查測量結果和運算是否合理,有助于發現和分析問題,而且列表法還是圖象法的基礎.列表時應注意:(1)表格要直接地反映有關物理量之間的關系,一般把自變量寫在前邊,因變量緊接著寫在后面,便于分析;(2)表格要清楚地反映測量的次數,測得的物理量的名稱及單位,計算的物理量的名稱及單位.物理量的單位可寫在標題欄內,一般不在數值欄內重復出現;(3)表中所列數據要正確反映測量值的有效數字.我們主要教會學生分析方法,如何確定兩個物理量之間的函數關系――如果兩個物理量之間不成比例關系又當如何思考?當有多個變量時應該怎樣應用控制變量法等.
4怎樣準――如何減小實驗誤差
認識誤差問題在實驗中的重要性,了解誤差的概念,知道系統誤差和偶然誤差;知道用多次測量求平均值的方法減小偶然誤差;能總結所列實驗中誤差的主要來源;要熟練掌握常見實驗的誤差情況及分析方法.實驗《描繪小燈泡的伏安特性曲線》的誤差來源主要有以下三個方面: (1)由于電表不是理想電表,表內阻對電路的影響會帶來誤差;(2)測量時讀數不準帶來誤差;(3)在圖象法處理實驗數據時,在坐標紙上描點、作圖不準帶來誤差.
由于電壓表和電流表不理想,為了減小電表內阻引起的系統誤差,又因為小燈泡電阻較小,故采用電流表外接法;為了盡可能多測幾組數據,也為了使描的點多一些而使圖象更準確采用了滑動變阻器的分壓接法.
為了同時減小偶然誤差和系統誤差,可以采用更先進的器材設備來完成這個實驗.利用“DIS”數字化實驗系統來進行數據的采集和處理,如圖3所示,電流和電壓均可由傳感器測出,并能得到盡可能多的連續的且差距不太大的數據,然后輸入電腦,由電腦對數據進行分析,對偏差很大的數據進行自動取舍,再進行繪圖,便得到小燈泡的伏安特性曲線.這樣減小人工讀數和繪制伏安特性曲線時造成的偶然誤差,同時利用電壓和電流傳感器可以消除電壓表的分流作用引起的誤差.
5怎樣改――如何解答遷移型實驗題
近年高考特別重視考查學生的實驗遷移能力,這類試題是對大綱規定的實驗加以拓展創新的試題.但實驗原理不會超過中學物理基本知識的范圍,所用的實驗儀器和實驗方法是大綱規定實驗中所介紹的,實驗設問建立在理解實驗原理和完成學生實驗的基礎之上.
傳統的測量對象無外乎金屬、電源、電流表、電壓表等的阻值,當然近幾年高考中也出現過描繪二極管、熱敏電阻等器件的伏安特性曲線,但都僅限于習題階段,沒有與實際應用相聯系.
電流表的工作原理范文6
如圖1所示,8個相同的瓶子分別灌入不同高度的水,敲擊它們從左向右會發出“i,7,6,5,4,3,2,1”;而改成向瓶內吹氣,從左向右會發出“1,2,3,4,5,6,7,i”的聲音來。
分析 圖1所示中甲、乙兩個不同的發聲物體。當我們敲擊瓶子時,振動發聲的是瓶子,瓶中水量的多少制約瓶子振動的頻率;水量越多,瓶子振動越慢,所發出的聲音的音調越低;反之,瓶子中的水發聲的是氣體,氣柱的長短影響振動的頻率;瓶子中的水越多,氣柱越短,振動越快,發出聲音的音調就越高;反之,氣柱發出聲音的音調就越低。
2 生活中的“白氣”
“白氣”是水蒸氣液化形成的小水珠。然而有趣的是,如圖2所示,冰棒冒出的“白氣”向下;而燒開水時,壺嘴冒出的“白氣”向上。
分析 產生“白氣”的現象可分成兩類,一類是由冷物體冒“白氣”。如冰棒冒“白氣”是冰棒周圍空氣中的水蒸氣(來源于冰棒之外)遇冷發生了液化,由于水滴比周圍空氣重,所以我們看到的“白氣”是向下的。
另一類是熱物體冒“白氣”。燒開水時,壺嘴冒“白氣”是從壺中產生的水蒸氣(來源于水壺之內)的密度小,它在上升過程中遇到了周圍冷的空氣后形成的液化現象,所以我們看到向上冒的“白氣”。
3 水中的氣泡
如圖3所示,給水加熱,水面下的氣泡在上升的過程中,體積由大變小(甲);水溫達到沸點時,氣泡在上升過程中,體積由小變大(乙)。
分析 氣泡的主要成分是水蒸氣,它是內部的水在高溫條件下汽化形成的。沸騰前,水溫上下不一致,越靠近容器底的水溫高,越往上溫度越低。因此氣泡中的水蒸氣在上升的同時遇冷液化,導致氣泡變小甚至消失。而沸騰時,水溫處處相等,氣泡不再液化、熱水卻繼續向泡內液化,加上越往上,受水的壓強越小,氣體膨脹,所以氣泡的體積變大,直至水面破裂。
4 電流表示數的變化
如圖4所示,用酒精燈給廢日光燈管的燈絲進行加熱,電流表示數逐漸減??;而給廢燈泡的玻璃燈芯加熱,靈敏電流計的示數卻逐漸增大。
分析 甲、乙分別給兩個不同的物體加熱。甲圖中,酒精燈給鎢絲加熱時,鎢絲的電阻隨著溫度的升高而增大,使電路中的電流變小。實驗現象說明溫度是影響導體電阻大小的一個因素,多數金屬的電阻隨溫度的升高而增大。乙圖中,廢燈泡的玻璃燈芯是絕緣體,然而在高溫下玻璃卻成了導體。實驗現象表明絕緣體間無絕對的界限,在一定的條件下,絕緣體可以轉變成導體。
5 發電機與電動機的原理