高中電學實驗基本知識范文

時間:2023-10-25 17:23:41

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高中電學實驗基本知識

篇1

【關鍵詞】高中實驗;電路知識;電路設計

引言

高中電學實驗是同學們較難掌握的一系列知識點。很多同學反映由于知識結構不清晰,對基礎知識的把握不到位,往往對于老師講過的內容不能形成一個系統整體的認識,而對其中需要注意的細節問題又經常做不到全面考慮,導致理論知識不清晰,實驗設計和操作就不容易把握。因此,學習理解電路設計實驗要從練習掌握必要的知識,熟悉常見問題,關注實驗設計的思路和步驟入手。在諸多電學實驗中,電阻的測量是一個主要實驗方面,下面就舉例陳述測量電阻中的一些知識問題。

1.電路實驗需要的基本知識

1.1選擇合適的元件

在進行電路實驗的過程中,首先要選擇適合的元件,其中包括元件的量程、型號。主要是電源和電表的選擇,電源和電表的量程選擇首先考慮要大于電路的最大電流或電壓,然后在不超過量程的前提下,盡量選擇小量程以提高精確度。

1.2準確把握各個電路元件的使用方法和規則

電表的讀數是一個易錯點,因其表盤的特殊性,兩個量程的讀數在同一表盤上,在讀數時容易看錯量程和估讀值?;瑒幼冏杵鞯氖褂靡残枰⒁?,下面兩個加上面一個接線柱是分壓接,一下一上是限流接,分壓時使用的是全部電阻,限流時只使用部分電阻,其余是閑置的。而由于電流表的分壓作用和電壓表的分流作用,電表的讀數并不總是準確的,在不可避免的誤差前,我們需要通過計算分析,選擇誤差產生較小的方案,于是電流表什么時候需要外接,什么時候需要內接,都需要具體分析。在待測電阻阻值遠小于電壓表的內阻阻值時,可以忽略電壓表的分流作用,選擇電流表外接電路,而在待測電阻阻值遠大于電流表內阻時,電流表的分壓作用就可以忽略,于是選擇電流表內接電路。

1.3熟悉電路構成,加強對特殊電路的記憶與理解

伏安法測電阻的電路是非常重要的一個知識點,其中涉及分壓電路的選擇和使用。這里展開分壓式的適應情況和不適情況,一般來說,限流式電路更為簡單有效,而分壓式電路誤差更小,用途更廣,在一些特定情況下必須要選擇分壓式電路設計。必須選擇分壓式電路的情況有:當要求電路中的電壓或電流從0變化時;當待測電阻的估計值遠大于滑動變阻器的最大量程時;當限流的最小值仍大于待測電阻的額定最大值時。在這些情況下都是必須選擇分壓式。而在沒有這些特殊要求時,一般來說限流分壓都是可以選擇的。

1.4常用測量方法

測電阻的常用方法主要有:歐姆表,替代法,伏安法,比例法,半偏法等。歐姆表是最直接的方法,在多個電阻的測量中最常用。替代法也是很有效的一種方法,基本思想是等效替代,可以采用電流等效也可以采用電壓等效原則,在有合適電阻箱的情況下可以很容易測量出電阻值。伏安法是最常用最重要的一種方法,原理是歐姆定律,這種方法可以有多種變式,如可以選擇限流法和分壓法電路,在只有一個電表時,可以用標準電阻代替,如果已知了電表內阻,還可以把電流表當做電壓表使用,把電壓表當做電流表使用而只需進行一些簡單變式計算。比例法的思想在許多地方都有應用,如曹沖稱象,原則是在已知標準量的情況下,找出待測量與標準量之間的比例關系,就可以得出待測量的具體數值。

2.電路設計的一般思路

2.1確定實驗目的

在實驗設計前,前提是首先確定實驗目的。實驗目的給了設計者一個目標和方向,更是檢驗實驗是否成功的對照標準,沒有目的的實驗是沒有意義的。

2.2選擇設計方案

根據實驗目的,依據相關的物理知識選擇實驗方案并作出原理結構圖。在設計實驗方案的過程中要進行相關的計算分析,這些對于電路的結構設計,元件的選擇都是必要的。包括電流表應設計內接還是外接,滑動變阻器應采取分壓式接法還是限流式接法,路結構原理選擇伏安法還是半偏法等等。

2.3選擇合適的實驗器材

確定了實驗的目的和方案,就可以依據計算和設計方案進行器材的選擇了。器材的選擇要遵循幾個原則,分別為安全性原則,準確性原則,操作實用性原則。安全原則主要是避免燒毀現象,需要考慮到哪些部分可能會出現燒毀現象,一般最主要的是看量程和電路結構的合理性。準確性原則是為了保證實驗結果的最大可靠性,盡量減少實驗器材引起的誤差,包括選擇更精確的量程電表。操作實用性原則是指實驗設計方案需要考慮實際操作,如滑動變阻器的選擇中,當使用限流式電路時,滑動變阻器的一部分是使用不到的,這時候如果選用不適合的滑動變阻器,就會出現電阻變化不易控制的問題,這種問題在設計方案時是不需要考慮的,但在器材選擇中就需要注意了。

3.結束語

電路實驗的設計是對于電學知識的一種檢驗也是一種深化。實驗設計的前提是知識的掌握,而設計的成功需要同學們在頭腦中形成一個清晰的知識脈絡。實驗設計是對基礎知識的一個整體反映,設計的思路是來源于知識的網絡結構的。正如你需要了解電路結構和原理,才能去選擇合適的方法,你能夠計算出測量的理論數值,才能夠去選擇合適的實驗器材。因此,實驗設計首先要扎實知識基本功,這一點是同學們進行實驗設計的過程中需要時刻牢記的。

【參考文獻】

[1]王心應.高中物理電學實驗中的電路設計分析[J].中學生數理化(教與學),2015-04-20

篇2

【關鍵詞】電磁知識;新課程;調查研究;教學銜接

1. 調查背景 根據教育部的規劃,自2004年秋季開始,全國各省、直轄市、自治區已在高中陸續實施了新課程的改革。河北省是2009年秋季開始實施的。這對于工作在教育一線上的教師而言,即是一個實現自己教育理想的機會,又是一次適應新教育理念的考驗。為了能更好的完成高中物理新課程的教學工作和任務,將初中物理新課程知識與高中物理新課程知識進行有效的銜接,是非常有必要的。

由于在實施了新課程標準之后,中學物理知識中的電磁學板塊,無論是在知識的內容方面,還是在知識的結構方面,都有了一定的變化。本次調研的目的之一就在于要清晰的、準確的找出電磁學部分在課改后的接洽點。

另外,經常見到一些初中電磁學知識掌握的較好的學生,學過一段時間的高中電磁知識后,成績下降頗多。學生大呼電磁學太難,初中時學電磁知識的輕松勁消失的無影無蹤,在心理上產生了畏懼感,降低了學生學好電磁知識的信心。究其原因,除了教與學方法的差異外,初高中電磁學知識的過渡“臺階”太大,是一個極其重要的因素。使學生盡快適應高中電磁知識的教與學的特點,渡過學習的難關,就成為我們開展本次調研活動的另一個動機。

2. 調查方法 在調查過程中,主要采取了聽課、交流會和發放問卷等方式。

首先,我們聯系鄰近的初級中學,深入初中物理課堂聽課,了解初中電磁知識教學現狀。例如,在滄縣馬連坦中學,聽王斌老師的《歐姆定律和安全用電》。課后,與該中學的張連旭、畢元海等老師交流了關于電學知識方面初高中銜接的地方。在滄州市第八中學聽候蘭蘭老師的《磁場》,課后,與該中學的候蘭蘭等六名老師探討關于電磁知識的初高中銜接。類似的活動還在滄縣杜生鎮中學、滄州市朝陽中學等學校開展。

其次,向學生發放問卷。我們共發放問卷1000份,回收983份。其中,面向初中生發放600份,回收592份,回收率約為98.67%,面向高中生發放400份,回收391份,回收率約為97.43%。調查問卷涉及滄縣第三中學、滄縣馬連坦中學、滄縣杜生鎮中學、滄縣中學、滄州市第八中學、滄州市朝陽中學等九所學校的初三(九年級)學生和高一學生。數據全面,詳實可靠。

3. 調查時間 2012年3月10日——2012年5月15日

4. 調查問卷狀況及分析

4.1 電場。根據學生問卷結果,關于原子的結構和自然界中電荷的種類,在學生群體中有較高的認知程度,分別達到90.9%和87.3%,但是,像“電中性”和“電荷的中和”的認知程度卻只有20.0%和23.6%。對電荷間作用力的認識不是非常到位。不了解電場及特點。

分析:鑒于上述情況,再結合教師交流會的記錄以及新課程標準的內容可知,大部分學生對常識性知識和簡單模型能較好的掌握,但對較深刻一點的問題則表現不佳。 電荷間的作用力明確了力的方向,但未提及力的大小和決定因素,更沒給出定量表達式。 初中并未明確提出電荷守恒定律和電場的概念及特點,而調查卻顯示學生對此有所了解。 估計,他們的電荷守恒的想法應該來自于化學的方程式配平原則,但這并不是我們物理上的電荷守恒定律的準確認知。高中教學時,應該對此有所借鑒和區分。“電場”也許是混同了“磁場”的概念,因此,在講“電場”時,我們應該在類比的同時也要注意區分,避免混淆。

4.2 恒定電流。由數據可知,對電路中的電流、電源等概念的了解基本可以,但仍存在百分之二十多的學生掌握的不到位。 對電源內部的情況了解不多。 串、并聯電路的特點和規律大概有50%——80%的學生能基本掌握。 歐姆定律的內容及應用有78.2%的學生認為已經學會,但并不十分清楚該定律的使用范圍。 對電表的認識只限于理想電表的應用。 關于“伏安法測電阻”已經有所使用,但沒有深入探究學習,大概少于20%的學生能夠知道“內接法”和“外接法”的特點。沒有明確滑動變阻器的常用接法。有60%——80%的學生知道電功和電功率。

分析:這一部分是初中電學知識的重點和難點,也是初高中電磁知識的重要銜接位置。了解恒定電流在初中階段物理教學中的寬度和深度,對高中階段教學是很有幫助的。對于基本概念的掌握,學生們并非全部到位,應適當的在教學時給予提及。重點放在串、并聯電路的特點和規律以及歐姆定律上,這與高中時分析電路和電表的改裝等諸多地方聯系緊密。若此處學生不能準確、熟練、到位的掌握,則會在學習中遇到很大的困難。因此,在高中教學過程中,在此處要重點復習,強化理解。關于電功、電熱、電功率部分,學生們雖然已經有所了解,但初中階段并不介紹這些表達式的來歷,也不涉及非純電阻電路的應用問題。因此,在高中教學時,要側重于引導學生分析推理出其中的因果關系,糾正不合理的認識。

4.3 磁場。對磁場的基本認識,例如,磁體、磁極、磁場的基本性質、方向、磁感線等知識點,學生們掌握的較好,只有16%——21%的學生未能達到要求。學生們能清楚的知道磁體外部磁感線的分布,而不知磁體內部的情況;對地磁場的了解不清晰。大部分學生知道安培定則,接近80%。但對于通電直導線在磁場中的受力掌握不理想。

分析:就調查數據來看,磁場的基本知識初中已經研究的比較到位,在這一點上高中階段可以只需稍作復習即可。而磁感線的特點和安培定則需要向深刻處挖掘。通電直導線在磁場中垂直于磁場放置時所受磁場力情況,在初中階段,只知道有力且該力方向與磁場和電流方向有關,但并未得出該磁場力的定量表達式F=BIL和用于判斷該力方向的左手定則。

4.4 電磁感應。調查顯示,“由磁生電”的方法初中只介紹了導體棒切割磁感線一種形式。感應電流的方向并不是很清楚。有80%——90%的學生知道頻率和日常生活用電的類型。了解電磁波的一些特點,但有超過60%的學生對電磁波的傳播過程不太清楚。

分析:初中已經介紹了一種電磁感應的方法,但這是從直觀現象上認識的,并未涉及本質。初中已經實驗總結了產生感應電流的條件,這一點在高中教學過程中可以借鑒使用。另外,感應電流的方向規律,在初中教學中并未提及。因此,高中教學時要細致的對待這一點。電磁波在初中教材里雖涉及的面很廣,但要求都不高,多為了解性知識,現象居多,未涉及原理和本質性知識。在高中教學的過程中,應利用他們已有的現象認識,逐步向原理性知識方向引導和過渡。

4.5 學習態度。從調查問卷的數據來看,學生自評的初中電磁知識的掌握狀況,9%的好評,遠小于23.6%的差評和67.4%的中評。但學生們對電磁知識的興趣卻比較濃厚,對自己將來學習高中電磁知識有58.2%的學生是比較自信的。

篇3

電壓和電阻

電壓

作用:電壓是使電路形成電流的原因

常用單位以及換算:千伏,毫伏,微伏1kv=1000v1v=1000mv1mv=1000uv

電壓的測量——電壓表

1讀數:看清量程,弄清每大格和每小格表示電壓數

2接法:并聯在被測電路兩端,使標有﹣號的接線柱接電源的負極,標有﹢號的接線柱接電源的正極,被測電壓不超過電壓表的量程

串聯,并聯電路電壓的規律

串聯電路中總電壓等于各部分電路

中分電壓之和

并聯電路中各支路兩端電壓都相等

電阻

電阻的意義:一切導體都具有阻礙電流作用的性質,不同的導體對電流阻礙作用不同

單位:歐姆ω,其他常用的單位:兆歐mω、千歐kω1mω=1000klω=1000000ω

影響電阻大小的因素:長度、材料、橫截面積、溫度

半導體、超導體的特點:半導體隨慰藉條件的改變它的電阻也改變(壓敏電阻、光敏電阻等)

變阻器

原理:改變接入電路中電阻絲的長度來改變電路中的電阻

構造:支架、電阻絲、瓷筒、金屬棒等

使用方法:“一上一下”

第七章知識總結與能力整合

本章直接從研究電流與電壓,電阻的關系切入,引導學生探究電流與電壓,電阻之間的關系,得出重要的電學定律——歐姆定律,并進一步運用歐姆定律進行簡單的電學定量計算,得出電阻串聯,電阻并聯的關系,以歐姆定律為理論基礎,運用相應的實驗器材設計實驗測量小燈泡的電阻,運用歐姆定律分析了一些與安全用電有關的現象,認識斷路和短路現象,加深對歐姆定律的理解,提高了學生運用知識解決實際問題的能力,激發學生學習物理的積極性

歐姆定律

電阻上的電流跟電壓的關系:導體中通過的電流與這段導體兩端的電壓成正比

內容:導體中通過的電流跟這段導體兩端的電壓成正比,與電阻成反比

表達式:i=u/r

應用求電流,電壓,電阻

測量小燈泡的電阻

原理:r=u/i

方法:伏安法測電阻

注意:小燈泡的電阻太小會隨燈絲溫度的升高而增大

安全用電

電壓越高越危險

斷路,短路的認識

注意防雷,正確使用避雷針

第八章知識總結與能力整合

本章是在學習歐姆定律長的基礎上,吧對于電學的研究擴展到電能和電功率,是初中物理的重點章節之一,也是難點之一,本章學習的主要目標是讓學生了解電能和電功率的概念,知道焦耳定律以及與電功率有關的安全用電方面的問題,整章教材的結構是圍繞電能的概念展開的。

電功率

電能

電能的獲得:電能是由自然界中各種其他形式的能轉化而來的,是由電源(發電機、電池等)提供的

單位:焦耳j、千瓦時kw•h,千瓦時在日常生活中也叫度

1kw•h=1度=3.6*10^6j

電能表

作用:用來測量用電器在一段時間內消耗的電能

測量方法:電能表的計數器上前后兩次讀數之差

表盤上參數的含義:例如,2500rews/kw•h表示每消耗1kw•h的電能,電能表轉盤轉2500轉

電功

實質:電流做功德過程實質上就是電能轉化成其他形式能的過程,有多少電能轉化成其他形式的能,電流就做了多少功。

單位:與電能的單位一樣,都是焦耳j

計算:w=p•t

電功率

物理意義:表示消耗電能的快慢,符號用p表示

定義:一個用電器功率的大小等于它在1秒內所消耗的電能,用公式p=w/t表示

單位:瓦特w、千瓦kw,1kw=10^3w(1w=1j/1s=1j/s)

千瓦時的來世:1千瓦時是功率為1kw的用電器使用1h所消耗的電能,1kw•h=1kw*1h

額定電壓及額定功率:用電器正常工作時的電壓叫做額定電壓,用電器在額定電壓下的功率叫用電器的額定功率。一般來說,在用電器銘牌上標明的電壓和電功率就是這個用電器的額定電壓和額定功率

測量:原理(p=ui),器材,電路圖

電流的熱效應

電流的熱效應:電流通過道題是,電能要轉化成熱,這種現象叫電流的熱效應,任何導體中有電流通過時,道題都要發熱

焦耳定律的內容及表達式:q=i^2rt

電熱的利用和防止

電功率和安全用電

電功率與電流的關系:根據公式p=ui得i=p/u可知,由于家庭電路中的電壓時一定的,即為220v,所以用電器功率越大,電路中的電流i就越大,為了安全用電,應注意不要讓干路中的電流超過家里供電線路和電能表所允許的最大電流值

保險絲

特點:保險絲是用鉛銻合金制作的,電阻率大而熔點低

作用:電路中的電流超過允許值時,保險絲能自動熔斷而自動切斷電路,以保證電路的安全。家庭電路中千萬不能用銅絲、鐵絲代替保險絲

第九章知識總結與能力整合

本章從生活中常見的磁現象出發,介紹磁的一些基本知識,通過各種探究活動讓學生感受到特殊物質“磁場”的存在,并探究“電生磁”和“磁生電”的辯證關系,了解電和磁的內在關系。通過探究活動了解物理學家研究問題的方法,獲取先關信息并掌握相關知識。

電和磁

磁現象

磁性:吸引鐵、鈷、鎳等物質的性質

磁體吸鐵性指向性:指向南北方向

磁極

磁體上磁性最強的部分叫磁極

磁極:南極s、北極n,任何磁體都有兩個磁極

作用規律:同名磁極互相排斥,異名磁極互相吸引

磁場

存在于

磁體周圍空間

電流周圍空間

1電流的磁效應——奧斯特飾演

2通電螺線管(1)磁場與條形磁鐵相似

(2)極性與電流方向有關

(3)應用:電磁鐵(影響因素應用:電磁繼電器、揚聲器)

最基本性質

1對放入其中磁體有力的作用

2對放入其中電流有力的作用——電動機原理及能量轉化

方向規定:物理學中,把小磁針靜止時北極所指的方向規定為該點的磁場方向

描述——磁感線

特點:閉合曲線,在此題的外部從n極到s極,內部從s極到n極,磁感線不想交

功能:磁感線能反映磁場的強弱,密的地方磁場強,疏的地方磁場弱

磁生電

電磁感應現象:只有當閉合電路的一部分導體在磁場中做切割磁感線運動時,電路中才會產生電流,這種現象叫做電磁感應現象,得到的電流叫感應電流

應用:發電機

原理:電磁感應

能量轉化:機械能轉化為電能

補充發動機能量轉化是電能轉化為機械能

第十章知識總結與能力整合

本章主要講述電磁波以及信息的傳播。

信息傳播

固定電話

結構及原理:用簡單的電話是由話筒和聽筒組成。其基本原理:利用電流把信息傳到遠方。過程是振動——變化的電流——振動

電話交換機:一般電話之間是通過交換機來轉換的。可以提高線路利用率

模擬通信:信息電流的變化情況與聲音的變化情況一樣,這種信號叫模擬信號,使用模擬信號的通信方式叫模擬通信

數字通信:信號使用不同的符號的不同組合來表示,這種信號叫數字信號,使用數字信號的通信方式叫數字通信。數字信號形成簡單,抗干擾力強,失真小。

電磁波

產生:迅速變化的電流產生電磁波

傳播:電磁波可以在真空中傳播,傳播速度與光一樣

電磁波的波速、伯成河頻率

應用:廣播、電視、移動電話、通信

越來越寬的信息之旅

微波通信:用微波來傳遞信息的通信方式就是微波通信。微薄的波長在10m到1mm之間,頻率為30mhz到3*10^5mhz之間

衛星通信:是借助地球同步通信衛星來傳遞信息的,衛星通信可以克服微波不能沿著地球表面傳播的不足(微波只能沿著直線傳播)

光纖通信:通過光導纖維來傳遞信息叫光纖通信。光纖通信的特點是攜帶的信息量大

網絡通信:是通過計算機來完成的,其主要形式是電子郵件

高中物理教學工作總結