【正文】 程均勻分為6大格，為此，從備用的電阻器中，R0應(yīng)選用 ，R應(yīng)選用 。（用字母代號填寫） 【審題】本題中給出了固定限流電阻的選擇，首先要明確其作用，~，同時要配合滑動變阻器?！窘馕觥恳阎难b表量程為0~，所以。電源電動勢為6v，根據(jù)歐姆定律，電路中最小總電阻不能大于10Ω，電路中除固定電阻和滑動變阻器外，所以固定電阻R0應(yīng)選用A（8Ω）；又因最大總電阻不能小于60Ω，滑動變阻器應(yīng)選用D（200Ω）。【總結(jié)】（1）要正確理解限流電阻的限流作用—使電路中的電流不超過電流表的量程過多，應(yīng)理解為：在保證電流表能達(dá)到滿量程的條件下，通過電流表的電流不過大。所以限流電阻的阻值不能大于使電流表達(dá)到滿偏時的阻值。（2）注意區(qū)分限流電阻與滑動變阻器的作用，限流電阻的作用是使電路中的電流不要過?。ǎ瑒幼冏杵鞯淖饔檬鞘闺娐分械碾娏饕_(dá)到足夠?。ǎ＠?：用伏安法測量某一電阻Rx的阻值，現(xiàn)有實驗器材如下：　　A、待測電阻Rx（阻值大約為5Ω，額定功率為1W）　　B、電流表A1（0~，）　　C、電流表A2（0~3A，）　　D、電壓表V1（0~3V，內(nèi)阻3KΩ）　　E、電壓表V2（0~15V，內(nèi)阻15KΩ）　　F、滑動變阻器R0（0~50Ω）　　G、蓄電池（電動勢為6V）　　H、電鍵、導(dǎo)線　　為了較準(zhǔn)確測量Rx的阻值，保證器材的安全，以便操作方便，電壓表、電流表應(yīng)選擇________，并畫出實驗電路圖?！緦忣}】本題中待側(cè)電阻的額定功率、電阻估計值已知，可估算通過電阻的電流及其兩端電壓，是選擇電流表、電壓表量程的關(guān)鍵，另外，電流表的內(nèi)外接法及滑動變阻器的接法也需要計算確定。【解析】確定電流表、電壓表的量程。被測電阻Rx的額定電壓、額定電流分別為　　 　　則電流表選用A1，電壓表選用V1 圖1012　　確定電流表的內(nèi)、外接法　　計算臨界電阻 ，RXR，則安培表必須外接。 確定控制電路　　因滑動變阻器的全阻值R0大于被測電阻RX，故首先考慮變阻器的限流接法?！　∠蘖鹘臃ǎ篟X上限流取值范圍為：　　最小： 　　最大：I額=　那么，滑動變阻器的阻值（滑動頭移動時）不得小于 ?！踩尚??！　∪舨捎米冏杵鞯姆謮航臃ǎ騌0RX，會操作不方便，因此應(yīng)選擇變阻器的限流接法。電路如圖1012所示?！究偨Y(jié)】本題需要選擇電流表、電壓表量程以及測量電路和控制電路，解題時為避免混亂，可分步選擇，將題目分解，既明確，又不易遺漏。電阻測量的方法歸類在高中電學(xué)實驗中，涉及最多的問題就是電阻的測量，電阻的測量方法也比較多，最常用的有：（1）歐姆表測量：最直接測電阻的儀表。但是一般用歐姆表測量只能進行粗測，為下一步的測量提供一個參考依據(jù)。用歐姆表可以測量白熾燈泡的冷電阻。（2）替代法：替代法的測量思路是等效的思想，可以是利用電流等效、也可以是利用電壓等效。替代法測量電阻精度高，不需要計算，方法簡單，但必須有可調(diào)的標(biāo)準(zhǔn)電阻（一般給定的儀器中要有電阻箱）。替代法是用與被測量的某一物理性質(zhì)等效，從而加以替代的方法。圖1013如圖1013所示。先把雙刀雙擲開關(guān)S2扳到1，閉合S1，調(diào)整滑動變阻器，使電流表指針指到某一位置，記下此時的示數(shù)I（最好為一整數(shù)）。再把開關(guān)S2扳到2，調(diào)整電阻箱R0，使得電流表指針仍指到示數(shù)I。讀出此時電阻箱的阻值r，則未知電阻Rx的阻值等于r。說明：①在此實驗中的等效性表現(xiàn)在開關(guān)換位后電流表的示數(shù)相同，即當(dāng)電阻箱的阻值為r時，對電路的阻礙作用與未知電阻等效，所以未知電阻Rx的阻值等于r。②替代法是一種簡捷而準(zhǔn)確度很高的測量電阻的方法，此方法沒有系統(tǒng)誤差，只要電阻箱和電流表的精度足夠高，測量誤差就可以忽略。（3）伏安法：伏安法的測量依據(jù)是歐姆定律（包括部分電路歐姆定律和全電路歐姆定律），需要的基本測量儀器是電壓表和電流表，當(dāng)只有一個電表時，可以用標(biāo)準(zhǔn)電阻（電阻箱或給一個定值電阻）代替；當(dāng)電表的內(nèi)阻已知時，根據(jù)歐姆定律I=U/RV，電壓表同時可以當(dāng)電流表使用，同樣根據(jù)U=IRA，電流表也可以當(dāng)電壓表用。（4）比例法：如果有可以作為標(biāo)準(zhǔn)的已知電阻的電表，可以采用比例法測電表的電阻。用比例法測電表內(nèi)阻時，兩個電流表一般是并聯(lián)（據(jù)并聯(lián)分流原理），兩個電壓表一般是串聯(lián)（據(jù)串聯(lián)分壓原理）。所謂“比例法”是：要測量某一物體的某一物理量，可以把它與已知準(zhǔn)確數(shù)值的標(biāo)準(zhǔn)物體進行比較。例如，使用天平稱量物體的質(zhì)量，就是把被測物體與砝碼進行比較，砝碼就是質(zhì)量數(shù)準(zhǔn)確的標(biāo)準(zhǔn)物體。天平的結(jié)構(gòu)是等臂杠桿，因此當(dāng)天平平衡時，被測物體的質(zhì)量與標(biāo)準(zhǔn)物體的質(zhì)量是相等的，這就省去了進一步的計算。有很多情況下，被測物體與標(biāo)準(zhǔn)物體的同一物理量間的關(guān)系并不是相等，而是在滿足一定條件下成某種比例的關(guān)系，這種方法又稱為“比例法”。圖1014例如，測電流表和電壓表的內(nèi)阻，如果有可以作為標(biāo)準(zhǔn)的已知電阻的電表，都可以使用比例法。采用比例法測電阻的依據(jù)是：串聯(lián)電路電壓與電阻成正比，并聯(lián)電路電流與電阻成反比。電壓表可顯示電阻兩端的電壓值，電流表可顯示電阻中通過的電流，所以測電流表內(nèi)阻應(yīng)把兩電流表并聯(lián)，測電壓表內(nèi)阻應(yīng)把兩電壓表串聯(lián)，電路圖分別如圖1014（甲）、（乙）所示。測電流表內(nèi)阻時，應(yīng)調(diào)節(jié)滑動變阻器R01，使兩電流表的指針都有較大偏轉(zhuǎn)，記錄下兩電表的示數(shù)I1和I2，根據(jù)并聯(lián)電路分流原理，若已知電流表A1的內(nèi)阻為r1，則電流表A2的內(nèi)阻r2=。測電壓表內(nèi)阻時，應(yīng)調(diào)節(jié)滑動變阻器R02，使兩電壓表的指針都有較大偏轉(zhuǎn)，記錄下兩電表的示數(shù)U1和U2，根據(jù)串聯(lián)電路分壓原理，若已知電壓表V1的內(nèi)阻r1，則電流表V2的內(nèi)阻r2=。以上例子中，甲圖采用限流電路而乙圖采用分壓電路，這是由于電流表內(nèi)阻都較小，若采用分壓電路，則滑動變阻器的阻值必須更小，這時電路近似于短路，是不允許的；而電壓表內(nèi)阻都很大，若采用限流電路，則滑動變阻器的電阻必須更大，這在實際上行不通。（5）半值法（半偏法）。圖1015半值法是上面比例法的一個特例，測電流表內(nèi)阻和測電壓表內(nèi)阻都可以用半值法，電路圖如圖1015所示。甲圖實驗時先斷開開關(guān)S’，閉合S，調(diào)整滑動變阻器R01（限流法連接），使電流表A滿度（即指針指滿刻度處）；再閉合S’，調(diào)整電阻箱R1，使電流表A的指針恰好指到半滿度處，讀出此時電阻箱的阻值R，則電流表A的電阻rA=R。（測量結(jié)果偏?。┮覉D實驗時先閉合開關(guān)S’及S，調(diào)整滑動變阻器R02（分壓法連接），使電壓表V滿度；再斷開S’，調(diào)整電阻箱R2，使電壓表V的指針恰好指到半滿度處，讀出此時電阻箱的阻值R，則電壓表V的電阻rV=R。（測量結(jié)果偏大）例8： （至少3種），并標(biāo)明所選器材的規(guī)格或代號.備注：另有導(dǎo)線若干，各器材數(shù)目均只一個【審題】該題要求至少應(yīng)用3種設(shè)計方案，需要熟練掌握測電阻的原理和方法，列出所有的測電阻的基本方法，看題目中給出的儀器是否適合，靈活利用、變通，充分發(fā)揮題目中所給儀器的作用?！窘馕觥繄D1016方案一：應(yīng)用伏安法測電阻，見圖1016.選R2，還是選R1，可改裝成3V左右的電壓表；R1與G表，這樣小的電壓表既不能安全實驗，也不能進行精確測量.　　電流表外接而不內(nèi)接，，、A2誠然都能滿足安全的要求，但小量程表讀數(shù)相對誤差要小得多，顯然這是精確原則的應(yīng)用.圖1017　　R3作為控制線路的主元件，其控制電壓方便與否，與R為了線路簡單、經(jīng)濟，控制電路適宜用限流接法，這主要是出于實驗操作是否方便的考慮.　　方案二：.　　原理：令Rx短路，調(diào)R1，測得I1后，由全電路歐姆定律得E=I1（r+R1+0+RA）接著去掉短路線，可得I2，同理得E=I2（r+R1+Rx+RA）可求Rx.圖1018　　 討論：用R1為何不用R2？顯然是考慮了測量方便問題，，主要是考慮了節(jié)省器材原則，這也可以說是經(jīng)濟原則的應(yīng)用.　　方案三：歐姆表原理測電阻，見圖1018.　　原理：先讓ab短路，調(diào)R1使A1滿偏，接通S，測得I，則依據(jù)歐姆表原理，RX值為（E/I 5）Ω　　討論：用A1不用A2或G，其中值電阻為1Ω；若用G改裝為歐姆表，其中值電阻為10kΩ，與待測電阻比較，其讀數(shù)（或測量結(jié)果）.　【總結(jié)】本題處理過程相對復(fù)雜，但只要遵循前面所提出的各種選擇方法，題目也就迎刃而解了，因此說，基礎(chǔ)知識是關(guān)鍵，復(fù)雜題目只是基礎(chǔ)知識的合成。高考實驗設(shè)計型命題的求解策略所謂設(shè)計性實驗，是指根據(jù)現(xiàn)行物理大綱要求，在學(xué)生掌握的基本實驗原理基礎(chǔ)上，應(yīng)用基本測量儀器自行設(shè)計實驗方案的實驗，設(shè)計性實驗命題的考查內(nèi)容，涉及到對實驗原理的再認(rèn)識和加工，實驗方案的確定（包括實驗器材的選擇和遷移運用，實驗步驟的安排 ，實驗數(shù)據(jù)的處理方法，誤差的分析及對實驗的總結(jié)和評價等）.考生在應(yīng)試過程的缺陷通常表現(xiàn)在以下幾個方面：一方面：平時缺乏對實驗思想方法（如模擬法，轉(zhuǎn)換法，放大法，比較法，替代法等）進行歸納，在全新的實驗情景下，找不到實驗設(shè)計的原理，無法設(shè)計合理可行的方案.另一方面：受思維定勢影響，缺乏對已掌握的實驗原理，儀器的使用進行新情境下的遷移利用，缺乏創(chuàng)新意識. 實驗設(shè)計的基本方法，廣泛聯(lián)系題目要求測定什么物理量，或要求驗證、探索什么規(guī)律，這是實驗的目的，應(yīng)用所學(xué)知識，廣泛聯(lián)系，看看該物理量或物理規(guī)律在哪些內(nèi)容中出現(xiàn)過，與哪些物理現(xiàn)象有關(guān)，被測量通過什么規(guī)律需用哪些物理量來定量地表示；對于驗證型實驗，在相應(yīng)的物理現(xiàn)象中，怎樣的定量關(guān)系成立，才能達(dá)到驗證規(guī)律的目的；對于探索型實驗，在相應(yīng)的物理現(xiàn)象中， 涉及哪些物理量……這些都是應(yīng)首先分析的，以此來確定實驗的原理.，簡便精確對于同一個實驗?zāi)康?，都可能存在多種實驗原理，進而形成多種(可供選擇的)，依據(jù)不同的實驗原理選擇不同的實驗方案主要遵循四條原則： (1)科學(xué)性：設(shè)計的方案有科學(xué)的依據(jù)和正確的方式，符合物理學(xué)的基本原理. (2)可行性：按設(shè)計方案實施時，應(yīng)安全可靠不會對人身、器材造成危害；所需裝置和器材要易于置備，且成功率高.(3)精確性：在選擇方案時，應(yīng)對各種可能的方案進行初步的誤差分析，盡可能選用精確度高的方案.(4)簡便、直觀性：設(shè)計方案應(yīng)便于實驗操作，讀數(shù)，便于進行數(shù)據(jù)處理，便于實驗者直觀、明顯地觀察.，選定器材實驗方案選定后，考慮該方案需要哪些裝置，被測定量與哪些物理量有直接的定量關(guān)系，分別需用什么儀器來測定，以此來確定實驗所用器材.，合理有序?qū)嶒炛?，要做到心中有?shù)：如何組裝器材，哪些量先測，哪些量后測，應(yīng)以正確操作和提高效率的角度擬定一個合理而有序的實驗步驟.，誤差分析常用的數(shù)據(jù)處理方法(如：平均法、圖象法、描跡法、比較法等)和誤差分析方法(如絕對誤差、相對誤差等)是應(yīng)該掌握的，在設(shè)計實驗時也應(yīng)予以考慮. 例9： W， ，試設(shè)計適當(dāng)?shù)碾娐?，選擇合適的元件，較精確地測定其阻值.①電流表，量程0～300 μA，內(nèi)阻150 Ω；②電流表，量程0～1000 μA，內(nèi)阻45 Ω；③電壓表，量程0～3 V，內(nèi)阻6 kΩ；④電壓表，量程0～15 V，內(nèi)阻30 kΩ；⑤電壓表，量程0～50 V，內(nèi)阻100 kΩ；⑥干電池兩節(jié)， V；⑦直流穩(wěn)壓電源，輸出電壓6 V，額定電流3 A；⑧直流電源，輸出電壓24 V， A；⑨直流電源，輸出電壓100 V， A；⑩滑動變阻器，0～50 Ω，3 W；滑動變阻器，0～2 kΩ，1 W；電鍵一只，連接導(dǎo)線足量.【審題】考查綜合分析能力、推理能力及實驗設(shè)計的創(chuàng)新能力，審題過程見解析。圖1019【解析】由于現(xiàn)有器材中有電流表和電壓表，其估計阻值比現(xiàn)有電壓表的內(nèi)阻大或相近，因此，若用滑動變阻器調(diào)節(jié)待測電阻的電流和電壓，只能采用分壓接法，如圖1019（否則變阻器不能實現(xiàn)靈敏調(diào)節(jié)）.為了確定各儀表、元件的量程和規(guī)格，首先對待測電阻的額定電壓和電流作出估算：最大電流為Im＝A＝510－4 A＝500μA；最大電壓Um＝20 ，現(xiàn)有兩個電流表內(nèi)阻相近，由內(nèi)阻所引起的系統(tǒng)誤差相近，而量程0~1000 μA接入電路時，只能在指針半偏轉(zhuǎn)以下讀數(shù)，引起的偶然誤差較大，故選用量程為0~300 ，待測電阻上的最大實際電壓約為310－440103 V＝12 V，故應(yīng)選用量程為15 V的電壓表，由于在如圖所示的電路中，要實現(xiàn)變阻器在較大范圍內(nèi)靈敏調(diào)節(jié)，電源電壓應(yīng)比待測電阻的最大實際電壓高，故電源應(yīng)選輸出電壓為24 V一種（其額定電流也遠(yuǎn)大于電路中的最大實際電流，故可用）.關(guān)于變阻器的選擇，由于采用分壓接法，~50 Ω的變阻器接入電路，通過它的最小電流（對應(yīng)于待測電路斷開）約為24／50 A＝ A，50 W＝ W，遠(yuǎn)大于其額定功率；而0~2 kΩ的變阻器接入電路，其最大電流（對應(yīng)于滑動鍵靠近圖134中變阻器A端） A， ~2 kΩ的變阻器.【總結(jié)】本題處理過程相對復(fù)雜，但只要按照“儀器選擇測量電路選擇控制電路選擇”這樣的順序逐個突破，將復(fù)雜的過程逐一分解，遵循前面所提出的各種選擇方法，題目也就迎刃而解了，因此說，基礎(chǔ)知識是關(guān)鍵，復(fù)雜題目只是基礎(chǔ)知識的合成。實驗設(shè)計的基本思路明確目的→選擇方案→選定器材→擬定步驟數(shù)據(jù)處理→→誤差分析 附：對電學(xué)實驗中幾個點的強調(diào)說明：一、關(guān)于多用電表?(1)使用多用表的電壓、電流的方法，與單獨使用電壓表、電流表的方法基本上是一樣的，只不過在使用多用表前要根據(jù)待測量的情況(是電流還是電壓?是交流還是直流?)調(diào)整好選擇開關(guān)，并調(diào)整到合適的量程上，其他如正負(fù)接線柱的選用，串聯(lián)還是并聯(lián)到電路中去等，就和單獨使用電壓表、電流表時沒什么兩樣了.(2)使用多用表的歐姆擋.①機械調(diào)零:使用前先查看指針是否指在左端電阻為無窮大的位置，如不是，則要用螺釘旋具慢慢地調(diào)節(jié)定位螺釘使指針正確定位.②量程選擇:扳動選擇開關(guān)到合適的量程上