高中物理-电学实验知识点分析
电学实验
一、难点形成的原因
1、对电流表、电压表的读数规则认识模糊，导致读数的有效数字错误
2、对滑动变阻器的限流、分压两种控制电路的原理把握不准，导致控制电路选用不当
3、对实验测量电路、电学仪器的选用原则把握不准，导致电路、仪器选用错误
4、对电学实验的重点内容“电阻的测量”方法无明确的归类，导致思路混乱
5、对于创新型实验设计平时缺乏对实验思想方法（如模拟法，转换法，放大法，比较法，替代法等）进行归纳，在全新的实验情景下，找不到实验设计的原理，无法设计合理可行的方案。受思维定势影响，缺乏对已掌握的实验原理，仪器的使用进行新情境下的迁移利用，缺乏创新意识。
二、难点突破
1、电流表、电压表的读数规则：
图10-1
电流表量程一般有两种——0.1~0.6A，0~3A；电压表量程一般有两种——0~3V，0~15V。如图10-1所示：
因为同一个电流表、电压表有不同的量程，因此，对应不同的量程，每个小格所代表的电流、电压值不相同，所以电流表、电压表的读数比较复杂，测量值的有效数字位数比较容易出错。下面是不同表，不同量程下的读数规则：
电压表、电流表若用0~3V、0~3A量程，其最小刻度（精确度）分别为0.1V、0.1A，为10分度仪表读数，读数规则较为简单，只需在精确度后加一估读数即可。
如图所示，电压表读数为1.88V，电流表读数为0.83A。若指针恰好指在2上，则读数为2.00V（或A）。
电压表若用0~15V量程，则其最小刻度为0.5V，为2分度仪表读数，所读数值小数点后只能有一位小数，也必须有一位小数。
如图所示，若指针指在整刻度线上，如指在10上应读做10.0V，指在紧靠10刻度线右侧的刻度线上（即表盘上的第21条小刻度线）读数为10.5V，若指在这两条刻度线间的中间某个位置，则可根据指针靠近两刻度线的程度，分别读做10.1V，或10.2V，或10.3V，或10.4V，即使是指在正中央，也不能读做10.25V，若这样，则会出现两位不准确的数，即小数点后的2和5，不符合读数规则，如上图中所示，读数应为9.3V。
电流表若用0-0.6A量程，则其最小刻度为0.02A，为5分度仪表读数，其读数规则与0—15V电压表相似，所读数值小数点后只能有两位小数，也必须有两位小数。
如上图所示，电流表读数为0.17A，若指针指在第11条刻度线上，则读数为0.22A，指在第10条刻度线上，读数为0.20A，指在第12条刻度线上，读数为0.24A。
2、滑动变阻器应用分析
滑动变阻器是电学实验中常用的仪器，近几年高考电学设计性实验命题对其应用多次直接或渗透考查.如何选择滑动变阻器的接法设计控制电路仍是历届考生应考的难点.
滑动变阻器的限流接法与分压接法的特点：如图10-2所示的两种电路中，滑动变阻器（最大阻值为R0）对负载RL 的电压、电流强度都起控制调节作用，通常把图（a ）电路称为限流接法，图（b ）电路称为分压接法.
负载RL 上电压调节范围（忽
略电源内阻） 负载RL 上电流调节范围（忽略电源内阻） 相同条件下电路消耗的总功率 限流接法 0R R R L L
+E ≤UL ≤E 0R R E L +≤IL ≤L R E EIL
分压接法
0≤UL ≤E 0≤IL ≤L R E
E （IL+Iap ） 比较 分压电路调节范围较大 分压电路调节范围较
大 限流电路能耗较小
①限流法.如图（a ）所示，待测电阻上电压调节范围为0~L L R E E R R +.显然，当R0<
图10-2
②分压法.如图（b ）所示，待测电阻上电压调节范围为0～E ，且R0相对于RL 越小，R 上的电压变化的线性就越好.当R0>>RL 时，尽管UL 变化范围仍是0～E ，但数据几乎没有可记录性，因为在这种情况下，滑片从左端滑起，要一直快到右端时，电压表上示数一直几乎为零，然后突然上升到E ，对测量几乎没有用处.因此，分压接法要用全阻值较小的滑动变阻器。 滑动变阻器的限流接法与分压接法：两种电路均可调节负载电阻电压和电流的大小，但在不同条件下，调节效果大不一样，滑动变阻器以何种接法接入电路，应遵循安全性、精确性、节能性、方便性原则综合考虑，灵活选取.
1.下列三种情况必须选用分压式接法
（1）要求回路中某部分电路电流或电压实现从零开始可连续调节时（如：测定导体的伏安特性、校对改装后的电表等电路），即大范围内测量时，必须采用分压接法.
（2）当用电器的电阻RL 远大于滑动变阻器的最大值R0时，必须采用分压接法.因为按图（b ）连接时，因RL>>R0＞Rap,所以RL 与Rap 的并联值R 并≈Rap ，而整个电路的总阻值约为R0，那么RL 两端电压UL=IR 并=
0R U ·Rap ，显然UL ∝Rap,
且Rap 越小，这种线性关系越好，电表的变化越平稳均匀，越便于观察和操作. （3）若采用限流接法，电路中实际电压（或电流）的最小值仍超过RL 的额定值时，只能采用分压接法.
2.下列情况可选用限流式接法
（1）测量时对电路中的电流或电压没有要求从零开始连续调节，只是小范围内测量，且RL 与R0相差不大或RL 略小于R0，采用限流式接法.
（2）电源的放电电流或滑动变阻器的额定电流太小，不能满足分压式接法的要求时，采用限流式接法.
（3）没有很高的要求，仅从安全性和精确性角度分析两者均可采用时，可考虑安装简便和节能因素优先采用限流式接法.
例1：如图10-3所示，滑动变阻器电阻最大值为R ，负载电阻R1=R ，电源电动势为E,内阻不计.
（1）当K 断开，滑动头c 移动时，R1两端的电压范围是多少？
（2）当K 闭合，滑动头c 移动时，R1两端的电压范围是多少？
（3）设R 的长度ab=L,R 上单位长度的电阻各处相同，a 、c 间
长度为x ，当K 接通后，加在R1上的电压U1与x 的关系如何？ 【审题】电键断开或闭合导致电路出现两种截然不同的控制电路：限流和分压，把握限流和分压电路的原理是关键
【解析】（1）若K 断开，则该控制电路为滑动变阻器的限流接法，故2E
≤U1≤E
图10-3
（2）若K闭合，则该控制电路为滑动变阻器的分压接法，故0≤U1≤E
（3）U1=IR并，R并=
R
L
R
x
R
L
R
x
+
?
,I=L
R
x
L
R
E
)
(-
+
并
得：U1=Lx
x
L
ELx
+
-2
2
【总结】该题考察两种控制电路的原理即两者获取的控制电压范围不同
例2：用伏安法测量某一电阻Rx阻值，现有实验器材如下：待测电阻Rx（阻值约5 Ω,额定功率为1 W）；电流表A1（量程0~0.6 A,内阻0.2 Ω）;电流表A2（量程0~3 A，内阻0.05 Ω）;电压表V1（量程0~3 V，内阻3 kΩ）;电压表V2（量程0~15 V，内阻15 kΩ）;滑动变阻器R0（0~50 Ω）,蓄电池（电动势为6 V）、开关、导线.
为了较准确测量Rx阻值，电压表、电流表应选________，并画出实验电路图.
【审题】该题要求选择实验仪器、测量电路及控制电路，因为滑动变阻器的全阻值大于被测电阻Rx，故首先考虑滑动变阻器的限流接法
【解析】由待测电阻Rx额定功率和阻值的大约值，可以计算待测电阻Rx的额定电压、额定电流的值约为
U=
5
1?
≈
PR V≈2.2 V,I=5/1
/≈
R
P A=0.45 A.
则电流表应选A1，电压表应选V1.
又因
3000
2.0?
=
?
V
A
R
R
=24.5 Ω＞Rx，则电流表必须外接.
因为滑动变阻器的全阻值大于被测电阻Rx，故首先考虑滑动变阻器的限流接法，若用限流接法，则被测电阻Rx上的最小
电流为Imin=
50
5
6
+
=
+R
E
E
x=0.11 A＜I额，因该实验没有对电流、电压的调节范围未作特殊要求，故用限流电路.电路
如图10-4所示.
【总结】滑动变阻器全阻值相对待测电阻较大，用分压接法不便于调节，故限流接法是首选，只要能保证安全且有一定的调节范围即可。
图10-4
图
10-5
例3：用伏安法测量一个定值电阻的器材规格如下：待测电阻Rx （约100 Ω）;直流电流表（量程0~10 mA 、内阻50 Ω）;直流电压表（量程0~3 V 、内阻5 kΩ）;直流电源（输出电压4 V 、内阻不计）；滑动变阻器（0~15 Ω、允许最大电流1
A ）；开关1个，导线若干.根据器材的规格和实验要求画出实验电路图.
【审题】本题只需要判断测量电路、控制电路的接法，各仪器的量程和电阻都已经给出，只需计算两种接法哪种合适。
【解析】用伏安法测量电阻有两种连接方式，即电流表的内接法和外接法，由于Rx ＜v A R R ，故电流表应采用外接法.
在控制电路中，若采用变阻器的限流接法，当滑动变阻器阻值调至最大，通过负载的电流最小，Imin=x A R R R E
++=24 mA
＞10 mA,此时电流仍超过电流表的量程，故滑动变阻器必须采用分压接法.如图10-5所示.
【总结】任一种控制电路必须能保证电路的安全，这是电学实验的首要原则 ，限流接法虽然简洁方便，但必须要能够控制电路不超过电流的额定值，同时，能够保证可获取一定的电压、电流范围，该题中，即便控制电流最小值不超过电流表的量程，因滑动变阻器全阻值相对电路其它电阻过小，电流、电压变化范围太小，仍不能用限流接法。
3、实验电路和电学仪器的选择
（1）电路的选择
①安培表内、外接电路的选择
由于电压表的分流作用和电流表的分压作用，造成表的示数与通过负载的电压或电流真实值之间产生误差，为减小此系统误差，应慎重选择电流表的内外接法，选择方法如下：
1、直接比较法：
当待测电阻阻值Rx< 当待测电阻阻值Rx>>RA 时，安培表分压很小，选择安培表内接电路。 2、临界值计算比较法： 当待测电阻阻值与电压表、电流表的阻值相差不多时，如何确定被测电阻R 是较大还是较小呢？我们要计算两种接法的相对误差，可用R R V 与A R R 相比较. 当A V R R R R >即A V R R R <时，宜采用电流表外接法； 当A V R R R R <即A V R R R >时，宜采用电流表内接法； 而A V R R R =时，电流表内外接法效果是一样的.此时的被测电阻值R 我们称为临界电阻。 3、测试判断法（试触法） 若Rx 、RA 、RV 的大小关系事先没有给定，可借助试触法确定内、外接法.具体做法是: 如图10-6所示组成电路，其中电流表事先已经接好，拿电压表的一个接线柱去分别试触M 、N 两点，观察先后两次试触时两电表的示数变化情况。 如果电流表的示数变化比电压表示数变化明显(即U U I I ?>?)，说明接M 点时电压表分流作用引起的误差大于接N 点时电流表分压作用引起的误差，这时应采用内接法(即电压表接N 点)。 如果电压表的示数变化比电流表示数变化明显(即 U U I I ? （口决：“内大外小”，即内接法适合测大电阻且系统误差偏大，即测量值大于真实值，外接法适合测小电阻且系统误差偏小，即测量值小于真实值，） ②控制电路（即滑动变阻器的接法）的选择，见难点2 （2）电路实验器材和量程的选择，应考虑以下几点： ①电路工作的安全性，即不会出现电表和其它实验器材因过载毁坏现象。 ②能否满足实验要求（常常要考虑便于多次测量求平均值）。 图10-6 ③选择器材的一般思路是：首先确定实验条件，然后按电源—电压表—电流表—变阻器顺序依次选择。根据不使电表受损和尽量减少误差的原则选择电表.首先保证流过电流表的电流和加在电压表上的电压均不超过使用量程，然后合理选择量程，务必使指针有较大偏转（一般取满偏度的32 左右），以减少测读误差.根据电路中可能出现的电流或电压范围需选择滑动变阻器，注意流过滑动变阻器的电流不超过它的额定值，对大阻值的变阻器，如果是滑动头稍有移动，使电流、电压有很大变化的，不宜采用.应根据实验的基本要求来选择仪器，对于这种情况，只有熟悉实验原理，才能作出恰当的选择.总之，最优选择的原则是： 方法误差尽可能小. b 、实现较大范围的灵敏调节. c 、在大功率装置（电路）中尽可能节省能量；在小功率电路里，在不超过用电器额定值的前提下，适当提高电流、电压值，以提高测试的准确度. 根据以上原则，电学仪器的选择有如下建议： 1、电源的选择：选择直流电源，应根据用电器的需要来确定，一般考虑用电器所需的电压、电路中的电流、电源电动势和允许电流等.在不超过待测器材所允许的最大电压值的情况下，选择电动势较大的电源（以获得更多的测量数据）。在相同电动势情况下，通常选择内电阻较小的电源（以获得较稳定的路端电压）,测电源内阻除外。 2、电表的选择：在不超过电表量程的条件下，选择量程较小的电表（以便测量时示数能在满刻度的2/3左右）。 3、滑动变阻器的选择:要由电路中所要求或可能出现的电流、电压的范围来选定变阻器，实际流过变阻器的电流不得超过其额定值；如要通过变阻器的电阻改变来读取不同的电流、电压值时，要注意避免变阻器滑片稍有移动电流或电压就会有很大变化的出现，也要避免出现滑片从一头滑到另一头，电流或电压几乎没有变化的情况. 若控制电路确定为限流接法,则滑动变阻器应选用与实验电路中其它电阻的总阻值相差不大的;若控制电路确定为分压接法，则应选用在额定电流允许的条件下阻值较小的滑动变阻器。 例4： 图10-7为用伏安法测量一个定值电阻阻值的实验所需器材实物图，器材规格如下： （1）待测电阻Rx （约100Ω） （2）直流电源（输出电压4V ，内阻可不计） （3）直流毫安表（量程0~10mA ，内阻50Ω） （4）直流电压表（量程0~3V ，内阻5K Ω） （5）滑动变阻器（阻值范围0~15Ω，允许最大电流1A ） （6）电键一个，导线若干条 图10-7 根据器材的规格和实验要求，在实物图上连线。并用“↓”标出在闭合电键前，变阻器的滑动触点应处的正确位置。 【审题】本题不要求选择仪器，只是对已有的仪器进行电路的选择合成，从一定程度上降低了难度，由已知条件，待测电阻与电压表阻值相差较多，滑动变阻器阻值相对较小。 【解析】因滑动变阻器阻值小于待测电阻Rx 的阻值，所以滑动变阻器应选用分压接 法；待测电阻与电表相比，Rx 的阻值和电压表的阻值相差较多，所以应选用安培表 外接电路，实物连接如图10-8所示。滑动变阻器分压接法时，在闭合电键前，变阻 器的滑动触点应置于使负载电压为零处，如图箭头所示。 【总结】（1）设计测量电阻的电路必须考虑两个方面，首先要确定滑动变阻器是分 压电路还是限流电路，再考虑是安培表外接电路还是安培表内接电路。 （2）连接实物图时，应该先干路，再支路。滑动变阻器分压接法是要注意电键能控制全电路电流，即断开电键后，电路中无电学仪器仍处于通电状态，电键对支路不起作用是滑动变阻器分压接法时经常出现的错误。 例5：某电压表的内阻在20～50K Ω之间，现要测量其内阻，实验室提供下列可选用的器材: 待测电压表V(量程3V)，电流表A1(量程200μA)，电流表A2(量程5mA)，电流表A3(量程0.6A)，滑动变阻器R(最大阻值1kΩ)，电源E(电源电压为4V)，开关S. (1)所提供的电流表中应选用 (填字母代号). (2)为了尽量减小误差，要求多测几组数据，试在图10-9方框中画出符合要求的实验电路(其中 电源和开关及连线已画出). 【审题】测量电压表的内阻，从已知条件看，需测量通过电压表的电流，因此，需估算通过电压 表的最大电流来判断所用电流表的量程。同时，滑动变阻器的全阻值远小于电压表内阻，控制电 路应采用分压接法。 【解析】电压表的示数等于通过电压表的电流与本身内阻的乘积，估算电路中的最大电流为 A A R U I V m μ150102033 =?== 所以应选电流表A1，与电压表串联在电路中. 滑动变阻器的电阻远小于电压表内阻.如果用滑动变阻器连成限流电路，一则它对电路的调控作用很不明显，二则是待测电压表分得的最小电压约为 V V U R R R U V V 8.341020101020'333 =??+?=+= 大于电压表的量程，变阻器明显不能组成限流电路，这样变阻器应作为分压器接在电路中，图10-8 图10-9 E 图10-10 就不会出现上述问题，电路如图10-10所示. 【总结】对于电表的选择，必须先根据已知条件估算电路中的最大电压或电流值，以此确定选用略大于且量程最小的电表。 例6：有一改装的电流表A1需要与一标准电流表A2进行校对，采用如图所示10-11的电路，其中E 为电源，R0为一限流电阻，R 为一可变电阻，S 为电键，限流电阻能够限制电路中的最大电流，使之不超出电流表的量程过多，从而对电流表起保护作用。实验中已有的器材及其规格如下： 蓄电池E （电动势6v ，内阻约为0.3Ω）， 改装电流表A1（量程0~0.6A, 内阻约为0.1Ω） 标准电流表A2 ( 量程0~0.6A~3A, 内阻不超过0.04Ω） 实验中备有的电阻器规格如下： A ．固定电阻（阻值8Ω，额定电流2A ） B ．固定电阻（阻值15Ω，额定电流2A ） C ．滑动变阻器（阻值范围0~20Ω，额定电流2A ） D ，滑动变阻器（阻值范围0~200Ω，额定电流2A ） 已知两个表的刻度盘上都将量程均匀分为6大格，要求从0.1A 起对每条刻线一一进行核对，为此，从备用的电阻器中，R0应选用 ，R 应选用 。（用字母代号填写） 【审题】本题中给出了固定限流电阻的选择，首先要明确其作用，实验要求电流范围在0.1~0.6A 之间，即电路中仅有限流电阻时的电流要略大于0.6A ，同时要配合滑动变阻器，保证电路中的最小电流不超过0.1A 。 【解析】已知改装表量程为0~0.6A ，要求从0.1A 起对每条刻线进行核对，所以，电路中最大电流不能小于0.6A ，最小电流不能大于0.1A 。电源电动势为6v ，根据欧姆定律I R ε=总，电路中最小总电阻不能大于10Ω，电路中除固定电阻和滑动变阻器外，其它电阻总阻值等于0.44Ω，所以固定电阻R0应选用A （8Ω）；又因最大总电阻不能小于60Ω，滑动变阻器应选用D （200Ω）。 【总结】（1）要正确理解限流电阻的限流作用—-使电路中的电流不超过电流表的量程过多，应理解为：在保证电流表能达到满量程的条件下，通过电流表的电流不过大。所以限流电阻的阻值不能大于使电流表达到满偏时的阻值。 （2）注意区分限流电阻与滑动变阻器的作用，限流电阻的作用是使电路中的电流不要过小（不小于0.6A ），而滑动变阻器的作用是使电路中的电流要达到足够小（不大于0.1A ）。 图10-11 例7：用伏安法测量某一电阻Rx的阻值，现有实验器材如下： A、待测电阻Rx（阻值大约为5Ω，额定功率为1W） B、电流表A1（0~0.6A，内阻0.2Ω） C、电流表A2（0~3A，内阻0.05Ω） D、电压表V1（0~3V，内阻3KΩ） E、电压表V2（0~15V，内阻15KΩ） F、滑动变阻器R0（0~50Ω） G、蓄电池（电动势为6V） H、电键、导线 为了较准确测量Rx的阻值，保证器材的安全，以便操作方便，电压表、电流表应选择________，并画出实验电路图。【审题】本题中待侧电阻的额定功率、电阻估计值已知，可估算通过电阻的电流及其两端电压，是选择电流表、电压表量程的关键，另外，电流表的内外接法及滑动变阻器的接法也需要计算确定。 【解析】1、确定电流表、电压表的量程。被测电阻Rx的额定电压、额定电流分别为 则电流表选用A1，电压表选用V1 2、确定电流表的内、外接法 图10-12 计算临界电阻，RX 3、确定控制电路 因滑动变阻器的全阻值R0大于被测电阻RX，故首先考虑变阻器的限流接法。 限流接法：RX上限流取值范围为： 最小： 最大：I额=0.45A 那么，滑动变阻器的阻值（滑动头移动时）不得小于。RX的电压变化范围为0.55V～2.25V，安全可行。 若采用变阻器的分压接法，因R0>RX，会操作不方便，因此应选择变阻器的限流接法。电路如图10-12所示。 【总结】本题需要选择电流表、电压表量程以及测量电路和控制电路，解题时为避免混乱，可分步选择，将题目分解，既明确，又不易遗漏。 4、电阻测量的方法归类 在高中电学实验中，涉及最多的问题就是电阻的测量，电阻的测量方法也比较多，最常用的有： （1）欧姆表测量：最直接测电阻的仪表。但是一般用欧姆表测量只能进行粗测，为下一步的测量提供一个参考依据。用欧姆表可以测量白炽灯泡的冷电阻。 （2）替代法：替代法的测量思路是等效的思想，可以是利用电流等效、也可以是利用电压等效。替代法测量电阻精度高，不需要计算，方法简单，但必须有可调的标准电阻（一般给定的仪器中要有电阻箱）。 替代法是用与被测量的某一物理性质等效，从而加以替代的方法。 如图10-13所示。先把双刀双掷开关S2扳到1，闭合S1，调整滑动变阻器，使电流表指针指到某一位置，记下此时的示数I（最好为一整数）。再把开关S2扳到2，调整电阻箱R0，使得电流表指针仍指到示数I。读出此时电阻箱的阻值r，则未知电阻Rx的阻值等于r。 说明：①在此实验中的等效性表现在开关换位后电流表的示数相同，即当电阻箱的阻值为 r时，对电路的阻碍作用与未知电阻等效，所以未知电阻Rx的阻值等于r。 ②替代法是一种简捷而准确度很高的测量电阻的方法，此方法没有系统误差，只要电阻箱 和电流表的精度足够高，测量误差就可以忽略。 图10-13 （3）伏安法：伏安法的测量依据是欧姆定律（包括部分电路欧姆定律和全电路欧姆定律），需要的基本测量仪器是电压表和电流表，当只有一个电表时，可以用标准电阻（电阻箱或给一个定值电阻）代替；当电表的内阻已知时，根据欧姆定律I=U/RV，电压表同时可以当电流表使用，同样根据U=IRA，电流表也可以当电压表用。 （4）比例法：如果有可以作为标准的已知电阻的电表，可以采用比例法测电表的电阻。用比例法测电表内阻时，两个电流表一般是并联（据并联分流原理），两个电压表一般是串联（据串联分压原理）。 所谓“比例法”是：要测量某一物体的某一物理量，可以把它与已知准确数值的标准物体进行比较。例如，使用天平称量物体的质量，就是把被测物体与砝码进行比较，砝码就是质量数准确的标准物体。天平的结构是等臂杠杆，因此当天平平衡时，被测物体的质量与标准物体的质量是相等的，这就省去了进一步的计算。 有很多情况下，被测物体与标准物体的同一物理量间的关系并不是相等，而是在满足一定条件下成某种比例的关系，这种方法又称为“比例法”。 例如，测电流表和电压表的内阻，如果有可以作为标准的已知电阻的电表，都可以使用比例法。采用比例法测电阻的依据是：串联电路电压与电阻成正比，并联电路电流与电阻成反比。电压表可显示电阻两端的电压值，电流表可显示电阻中通过的电流，所以测电流表内阻应把两电流表并联，测电压表内阻应把两电压表串联，电路图分别如图10-14（甲）、（乙）所示。 图10-14 测电流表内阻时，应调节滑动变阻器R01，使两电流表的指针都有较大偏转，记录下两电表的示数I1和I2，根据并联电 路分流原理，若已知电流表A1的内阻为r1，则电流表A2的内阻r2= 1 2 1r I I 。 测电压表内阻时，应调节滑动变阻器R02，使两电压表的指针都有较大偏转，记录下两电表的示数U1和U2，根据串联电 路分压原理，若已知电压表V1的内阻r1，则电流表V2的内阻r2= 1 1 2r U U 。 以上例子中，甲图采用限流电路而乙图采用分压电路，这是由于电流表内阻都较小，若采用分压电路，则滑动变阻器的阻值必须更小，这时电路近似于短路，是不允许的；而电压表内阻都很大，若采用限流电路，则滑动变阻器的电阻必须更大，这在实际上行不通。 （5）半值法（半偏法）。 半值法是上面比例法的一个特例，测电流表内阻和测电压表内阻都可 以用半值法，电路图如图10-15所示。 甲图实验时先断开开关S’，闭合S，调整滑动变阻器R01（限流法连 接），使电流表A满度（即指针指满刻度处）；再闭合S’，调整电 阻箱R1，使电流表A的指针恰好指到半满度处，读出此时电阻箱的阻 值R，则电流表A的电阻rA=R。（测量结果偏小） 乙图实验时先闭合开关S’及S，调整滑动变阻器R02（分压法连接），使电压表V满度；再断开S’，调整电阻箱R2，使电压表V的指针恰好指到半满度处，读出此时电阻箱的阻值R，则电压表V的电阻rV=R。（测量结果偏大） 例8：测量某电阻Rx的阻值.已知Rx约为5Ω左右.下表给出可供选择器材.请画出你所设计的实验原理图（至少3种），并标明所选器材的规格或代号. 备注：另有导线若干，各器材数目均只一个 图10-15 【审题】该题要求至少应用3种设计方案，需要熟练掌握测电阻的原理和方法，列出所有的测电阻的基本方法，看题目中给出的仪器是否适合，灵活利用、变通，充分发挥题目中所给仪器的作用。 【解析】 方案一：应用伏-安法测电阻，见图10-16. 选R2，还是选R1，就是出于对实验安全方面的考虑.R2与G 表，可改装成3V 左右的电压表； R1与G 表，只能改装成0.3V 左右电压表，这样小的电压表既不能安全实验，也不能进行精确 测量. 电流表外接而不内接，是出于对实验结果精确程度的考虑.因为改装后的电压表内阻远大 于Rx ，这样测量系统误差较小.选A1表，而不选A2表是出于精确读数的考虑.A1、A2诚然都能满足安全的要求，但小量程表读数相对误差要小得多，显然这是精确原则的应用. R3作为控制线路的主元件，其控制电压方便与否，与R3、Rx 值相对大小有关.当两电阻相近时，为了线路简单、经济，控制电路适宜用限流接法，这主要是出于实验操作是否方便的考虑. 方案二：应用全电路欧姆定律测电阻.见图10-17. 原理：令Rx 短路，调R1，测得I1后，由全电路欧姆定律得 E=I1（r+R1+0+RA ）接着去掉短路线，可得I2，同理得 E=I2（r+R1+Rx+RA ）可求Rx. 讨论：用R1为何不用R2？显然是考虑了测量方便问题，是方便原则的应用.因为R1调节时能用到0.1Ω变化，对电流调整是有利的.图2设计较图1，主要是考虑了节省器材原则，这也可以说是经济原则的应用. 方案三：欧姆表原理测电阻，见图10-18. 原理：先让ab 短路，调R1使A1满偏，此时内阻为5Ω.去掉短路线，接通S ，测得I ，则 依据欧姆表原理，RX 值为（E/I -5）Ω 讨论：用A1不用A2或G ，主要是考虑了测量结果的精确问题.若用A2改装为欧姆表，其中 值电阻为1Ω；若用G 改装为欧姆表，其中值电阻为10k Ω，与待测电阻比较，测量误差太大.欧姆表特点是当测量值在其中值电阻附近时，其读数（或测量结果）比较准确.这是精确原则的应用.且整个方案三操作上是很方便的. 【总结】本题处理过程相对复杂，但只要遵循前面所提出的各种选择方法，题目也就迎刃而解了，因此说，基础知识是关键，复杂题目只是基础知识的合成。 5、高考实验设计型命题的求解策略 图10-16 图10-17 图10-18 所谓设计性实验，是指根据现行物理大纲要求，在学生掌握的基本实验原理基础上，应用基本测量仪器自行设计实验方案的实验，设计性实验命题的考查内容，涉及到对实验原理的再认识和加工，实验方案的确定（包括实验器材的选择和迁移运用，实验步骤的安排，实验数据的处理方法，误差的分析及对实验的总结和评价等）. 考生在应试过程的缺陷通常表现在以下几个方面： 一方面：平时缺乏对实验思想方法（如模拟法，转换法，放大法，比较法，替代法等）进行归纳，在全新的实验情景下，找不到实验设计的原理，无法设计合理可行的方案. 另一方面：受思维定势影响，缺乏对已掌握的实验原理，仪器的使用进行新情境下的迁移利用，缺乏创新意识. 实验设计的基本方法 1.明确目的，广泛联系 题目要求测定什么物理量，或要求验证、探索什么规律，这是实验的目的，是实验设计的出发点.实验目的明确后，应用所学知识，广泛联系，看看该物理量或物理规律在哪些内容中出现过，与哪些物理现象有关，与哪些物理量有直接的联系.对于测量型实验，被测量通过什么规律需用哪些物理量来定量地表示；对于验证型实验，在相应的物理现象中，怎样的定量关系成立，才能达到验证规律的目的；对于探索型实验，在相应的物理现象中，涉及哪些物理量……这些都是应首先分析的，以此来确定实验的原理. 2.选择方案，简便精确 对于同一个实验目的，都可能存在多种实验原理，进而形成多种(可供选择的)设计方案.一般说来，依据不同的实验原理选择不同的实验方案主要遵循四条原则： (1)科学性：设计的方案有科学的依据和正确的方式，符合物理学的基本原理. (2)可行性：按设计方案实施时，应安全可靠不会对人身、器材造成危害；所需装置和器材要易于置备，且成功率高. (3)精确性：在选择方案时，应对各种可能的方案进行初步的误差分析，尽可能选用精确度高的方案. (4)简便、直观性：设计方案应便于实验操作，读数，便于进行数据处理，便于实验者直观、明显地观察. 3.依据方案，选定器材 实验方案选定后，考虑该方案需要哪些装置，被测定量与哪些物理量有直接的定量关系，分别需用什么仪器来测定，以此来确定实验所用器材. 4.拟定步骤，合理有序 实验之前，要做到心中有数：如何组装器材，哪些量先测，哪些量后测，应以正确操作和提高效率的角度拟定一个合理而有序的实验步骤. 5.数据处理，误差分析 常用的数据处理方法(如：平均法、图象法、描迹法、比较法等)和误差分析方法(如绝对误差、相对误差等)是应该掌握的，在设计实验时也应予以考虑. 例9：一电阻额定功率为0.01 W ，阻值不详.用欧姆表粗测其阻值约为40 k Ω.现有下列仪表元件，试设计适当的电路，选择合适的元件，较精确地测定其阻值. ①电流表，量程0～300 μA ，内阻150 Ω； ②电流表，量程0～1000 μA ，内阻45 Ω； ③电压表，量程0～3 V ，内阻6 k Ω； ④电压表，量程0～15 V ，内阻30 k Ω； ⑤电压表，量程0～50 V ，内阻100 k Ω； ⑥干电池两节，每节电动势为1.5 V ； ⑦直流稳压电源，输出电压6 V ，额定电流3 A ； ⑧直流电源，输出电压24 V ，额定电流0.5 A ； ⑨直流电源，输出电压100 V ，额定电流0.1 A ； ⑩滑动变阻器，0～50 Ω，3 W ； ○ 11滑动变阻器，0～2 k Ω，1 W ； ○ 12电键一只，连接导线足量. 【审题】考查综合分析能力、推理能力及实验设计的创新能力，审题过程见解析。 【解析】由于现有器材中有电流表和电压表，故初步确定用伏安法测定此电阻的阻值.又因待测电 阻为一大电阻，其估计阻值比现有电压表的内阻大或相近，故应该采用电流表内接法.由于现有滑 动变阻器最大阻值比待测电阻小得多，因此，若用滑动变阻器调节待测电阻的电流和电压，只能 采用分压接法，如图10-19（否则变阻器不能实现灵敏调节）.为了确定各仪表、元件的量程和规 格，首先对待测电阻的额定电压和电流作出估算：最大电流为Im ＝400001.0/ R P A ＝5×10－4 A ＝500μA ；最大电压Um ＝20 V.由于实验中的电流和电压可以小于而不能超过待测电阻的额定电 流和额定电压，现有两个电流表内阻相近，由内阻所引起的系统误差相近，而量程0~1000 μA 接 入电路时，只能在指针半偏转以下读数，引起的偶然误差较大，故选用量程为0~300 μΑ的电流表.这样选用电流表后，待测电阻上的最大实际电压约为3×10－4×40×103 V ＝12 V ，故应选用量程为15 V 的电压表，由于在如图所示的电路中，图10-19 要实现变阻器在较大范围内灵敏调节，电源电压应比待测电阻的最大实际电压高，故电源应选输出电压为24 V 一种（其额定电流也远大于电路中的最大实际电流，故可用）. 关于变阻器的选择，由于采用分压接法，全部电源电压加在变阻器上.若是把0~50 Ω的变阻器接入电路，通过它的最小电流（对应于待测电路断开）约为24／50 A ＝0.5 A ，最小功率约为0.25×50 W ＝12.5 W ，远大于其额定功率；而0~2 k Ω的变阻器接入电路，其最大电流（对应于滑动键靠近图13-4中变阻器A 端）约为并联电路总电流0.0136 A ，小于其额定电流0.2024 A.故应选0~2 k Ω的变阻器. 【总结】本题处理过程相对复杂，但只要按照“仪器选择-测量电路选择-控制电路选择”这样的顺序逐个突破，将复杂的过程逐一分解，遵循前面所提出的各种选择方法，题目也就迎刃而解了，因此说，基础知识是关键，复杂题目只是基础知识的合成。 实验设计的基本思路 附：对电学实验中几个点的强调说明： 一、关于多用电表 1.使用多用表时要注意什么? (1)使用多用表的电压、电流挡.使用多用表测量电压、电流的方法，与单独使用电压表、电流表的方法基本上是一样的，只不过在使用多用表前要根据待测量的情况(是电流还是电压?是交流还是直流?)调整好选择开关，并调整到合适的量程上，其他如正负接线柱的选用，串联还是并联到电路中去等，就和单独使用电压表、电流表时没什么两样了. (2)使用多用表的欧姆挡. ①机械调零:使用前先查看指针是否指在左端电阻为无穷大的位置，如不是，则要用螺钉旋具慢慢地调节定位螺钉使指针正确定位. ②量程选择:扳动选择开关到合适的量程上，尽可能使正式测量时指针停留在中间位置附近，也就是要尽可能利用中中 R R 4~4中这一范围内，以减少测量误差. ③欧姆调零:短接两表笔，调整欧姆档的调零旋钮，使指针指在零欧姆处，注意每改变一次量程，就要重新调零一次. ④数据读取:数据读取时，一要注意到欧姆刻度不是均匀的，不然估读会不正确；二要注意读得的数据还应乘以量程的倍率；三是测量电路中的某一电阻阻值时，应该先把电源切断，再把待测电阻和其他元件断开，之后再行测量；四是要注意手不要碰到表笔的金属杆，以免人体电阻与待测电阻并联造成误差. ⑤结束工作:测量完毕后，一定要把选择开关切换到交流高压挡或切换到"OFF"挡上，以避免漏电或误操作. 2.欧姆表上的刻度为什么是不均匀的?刻度时有什么规律吗? 对于磁电式的电流计，其指针偏转的角度和电流成正比，改装成电流表或电压表时，表盘刻度是均匀的；但用磁电式电流计做欧姆表的表头后，由欧姆表内部电路构造及全电路欧姆定律可知，当两表短接和接上待测电阻Rx 后，分别有 内R E R r R E I g g =++=0 ① x x g x R R E R R r R E I +=+++=内0 ② 由②式可知，待测电阻Rx 与通过表头的电流Ix 不成线性关系，这就是造成表盘刻度不均匀的原因. 那么，怎样对欧姆表的表盘进行刻度呢? 设指针偏转满刻度的m n (m≥n)时，指针所指的电阻值为Rx ，则应有 x g I I m n = ③ 把①②式代人③式，整理，得内R n n m R x -=， ④ ④式便是把表盘改为欧姆刻度的依据了. 这里顺便指出，当Rx ＝R 内时，21= m n ，此时指针指中，称此值为中值电阻，显然，中值电阻恰好等于此时的欧姆表内阻. 3.测量时怎样正确选择欧姆表的倍率? 在实际测量时，可以通过改变倍率使指针指在中中R R 4~4的范围内，例如，开始时，如发现指针向右偏得过多，说明原倍率选得太大，可改选倍率小一些的再试试，直到指针落在中中 R R 4~4的范围内为止. 也可先估测出应该选用的倍率用来选挡，换挡时，可利用公式Rx ＝nR 指进行，关系式中Rx 为待测电阻的阻值，n 为所选的倍率挡(如选×100，则n ＝100)，R 指则表示从表盘上直接读得的数字. 例如欧姆表中值电阻值为15Ω，待测电阻约为1800Ω，要较准确地测定该电阻应选用哪一个倍率，可题设条件知Rx ＝1800Ω，而R 中＝15Ω，为使测量较准确，R 指宜取18，1800＝n×18，n ＝100，所以应选×100挡. 再如用欧姆表的×100挡测一电阻，发现指针偏角太小，偏角太小，即R 指太大，为使指针指示在R 中附近，应增大偏角，即使R 指变小，由Rx ＝nR 指可知，n 必增大，故应选×1k 挡. 4.用欧姆表测量电阻前和换挡后，为什么一定要先进行欧姆调零? 欧姆表的表盘刻度是按照标准电动势和内阻进行设计和刻度的，实际应用时，内装电池与标准总有差异，同时，电池用久了，E 和r 都可能变化，这就会影响指针的偏转转角，可能指不到指定刻度处而造成误差，所以使用前必须进行欧姆调零. 在倍率改变后，欧姆表的内阻电路就发生了相应变化，这时只有通过欧姆调零，才有可能使测量示数与电阻值相符，故每改变一次倍率，都应重新进行调零. 二、关于用U —I 线修正法定性分析测电源电动势和内阻的测量误差 用伏安法测量电源电动势、内电阻的学生实验中,有两种可供选择的实验电路。在两种电路中，由于伏特表的分流和安培表的分压引起的误差是不同的，我们可以用图线修正法简洁明快的分析两种电路引起的测量误差。 第一种测量电路：如图10-20和10-21中的a 线，分别为测量电路和由此电路测出的数值画出的路端电压与电流强度的关系图线。误差分析方法如下： ①根据测量电路分析误差原因：本测量电路产生误差的原因是由于伏特表的分流使得安培表的读数I 小 于干路总电流所致。考虑伏特表的内阻RV,全电路的欧姆定律的方程Ir U +=ε应修正为 //()U U I r Rv ε=++……① ②根据①式寻找图线的准确点：因电流的修正值为 U R U I =?，可见当U=0时，电流误差为零。因此，图线与横轴的交点P 为准确点，不须修正。 图10-20 图10-21 ③在图线上任选一点Q 进行修正：如图1—2，Q 点的纵坐标UQ 不变，把(IQ+ U Q R U )做为Q 点修正后的Q/点的横坐标，连接 P 和Q/得修正后的U —I 图线为b 线。. ④比较两条图线的纵截距和斜率：因图线的纵截距等于电源电动势，图线斜率的绝对值等于电源内阻。所以，ε＜/ε,r ＜r/.可见电动势和内阻的测量值均小于真实值。 第二种测量电路：如图10-22和10-23中的a 线,分别为测量电路和由此测量电路画出的路端电压与电流强度的关系图线，误差分析方法如下： ①根据测量电路分析误差原因：本测量电路产生误差的原因是由于安培表的分压使得伏特表的读数小 于电源的路端电压所致。考虑安培表的内阻RA,全电路的欧姆定律的方程Ir U +=ε应修正为)(//A R r I U ++=ε……② ②根据②式寻找图线的准确点：因电压的修正值为A IR U =?，可见当I=0时，电压修正值为零. 所以,图线与纵轴的交点P 准确。 ③在图线上任选一点Q 进行修正：如图2—2，Q 点的横坐标IQ 不变，（UQ+IQRA ）做为修正后Q/ 点的纵坐标，连接P 和Q/得修正后的U —I 图线为b 线。 ④比较两条图线的纵截距和斜率：得ε=/ε，r ＞r/。可见，电动势的测量值与真实值相等，而内阻的测量值大于真值。 三、关于电路实物连线的几个易错点： 1、电键必须控制全电路 2、电表的量程和正负极 3、滑动变阻器的“两端限流、三端分压”接法，且要求在闭合电键前，必须保证限流接法中滑动变阻器以最大电阻接入电路，分压接法中滑动变阻器输出电压端电压为零。 4、注意检查安培表的内外接法是否正确 5、导线不能接在滑动变阻器的支架或滑动头上，不能穿越用电器，不能有交叉线. 图10-22 图10-23 高中物理电学实验专题 知识点回顾 一、描绘小灯泡的伏安特性曲线： 二、电流表和电压表的改装： 三、测定电源电动势和内阻： 四、测定金属电阻和电阻率： 五、器材选择： 六、电路纠错： 七、示波器的使用： 八、用多用电表探索黑箱内的电学元件 九、传感器 知识点和考点 一、描绘小灯泡的伏安特性曲线 原理：欧姆定律IR U= 处理方法：内接和外接（都有误差） 例1、某研究性学习小组为了制作一种传感器，需要选用一电器元件。图Array 为该电器元件的伏安特性曲线，有同学对其提出质疑，先需进一步验证该伏安特性曲线，实 验室备有下列器材： ①为提高实验结果的准确程度，电流表应选用 ；电压表应选用 ；滑动变阻器应选用 。（以上均填器材代号） ②为达到上述目的，请在虚线框内画出正确的实验电路原理图，并标明所用器材的代号。 ③若发现实验测得的伏安特性曲线与图中曲线基本吻合，请说明该伏安特性曲线与小电珠的伏安特性曲线有何异同点？ 相同点： ， 不同点： 。 二、电压表和电流表 （1）电流表原理和主要参数 电流表G 是根据通电线圈在磁场中受磁力矩作用发生偏转的原理制成的，且指什偏角θ与电流强度I 成正比，即θ＝kI ，故表的刻度是均匀的。电流表的主要参数有，表头内阻R g ：即电流表线圈的电阻；满偏电流I g ：即电流表允许通过的最大电流值，此时指针达到满偏；满偏电压U ：即指针满偏时，加在表头两端的电压，故U g ＝I g R g （2）半偏法测电流表内阻Rg ： 方法：合上S1，调整R 的阻值，使电转到满流表指针刻度 再合上开关S2，调整R ′的阻值（不可再改变R ），使电流表指针偏转到正好是满刻度的一半，可以认为Rg = R ′。 条件: 当 R 比R ′大很多 （3）电流表改装成电压表 方法：串联一个分压电阻 R ，如图所示，若量程扩大n 倍，即n ＝ g U U ，则根据分压原理，需串联的电阻值 g g g R R n R U U R )1(-== ，故量程扩大的倍数越高，串联的电阻值越大。 高中物理电学实验总结 电学实验是高考考察的重要内容，几乎每年都涉及到，有时侧重： 1、电子仪器的选用共和读书 2、电路的设计 3、数据的处理和误差分析 一． 专题要点 1. 测定金属的电阻率 2. 描绘小灯泡的伏安特性曲线 3. 电表的改装 4. 测电源电动势和内阻 5. 多用表探索黑箱内的电学原件 二． 重点摘要 1. 测定金属的电阻率 实验目的： 用伏安法间接测定某种金属导体的电阻率；练习使用螺旋测微器。 实验原理： 根据电阻定律公式R=S l ，只要测量出金属导线的长度l 和它的直径d ，计算出导线的横截 面积S ，并用伏安法测出金属导线的电阻R ，即可计算出金属导线的电阻率。 实验器材：被测金属导线，直流电源（4V ），电流表(0-0.6A)，电压表（0-3V ），滑动变阻器（50Ω），电键，导线若干，螺旋测微器，米尺。 实验步骤： ①用螺旋测微器在被测金属导线上的三个不同位置各测一次直径，求出其平均值d ，计算出导线的横截面积S 。 ②按如图所示的原理电路图连接好用伏安法测电阻的实验电路。 ③用毫米刻度尺测量接入电路中的被测金属导线的有效长度，反复测量3次，求出其平均值l 。 ④把滑动变阻器的滑动片调节到使接入电路中的电阻值最大的 位置，电路经检查确认无误后，闭合电键S 。改变滑动变阻器滑动片的位置，读出几组相应的电流表、电压表的示数I 和U 的值，断开电键S ，求出导线电阻R 的平均值。 ⑤将测得的R 、l 、d 值，代入电阻率计算公式lI U d l RS 42 πρ= =中，计算出金属导线的电 阻率。 ⑥拆去实验线路，整理好实验器材。 注意事项： ①本实验中被测金属导线的电阻值较小，因此实验电路必须采用电流表外接法。 ②在用伏安法测电阻时，通过待测导线的电流强度I 的值不宜过大（电流表用0~0.6A 量程），通电时间不宜过长，以免金属导线的温度明显升高，造成其电阻率在实验过程中逐渐增大。 2.测定电源电动势和内阻 实验目的： ⑴经历实验过程，掌握实验方法，学会根据实验合理外推进行数据处理的方法。 ⑵进行电源电动势和内阻测量误差的分析，了解测量减小误差的方法。 实验原理： 电源电动势和内阻不能直接进行测量，但电源在电路中，路端电压和电流与电动势和内阻可以通过闭合电路欧姆定律建立联系，因此，通过测量路端电压和电流，可以计算电动势和内阻。由于有电动势和内阻两个未知量，所以要改变路端电压和电流至少获得两组数据，才能利用闭合电路欧姆定律（E=U+Ir)建立两个方程，解得电动势和内阻。 实验方法： ⑴由（E=U+Ir)可知，测量器材为一个电压表、一个电流表、一个滑动变阻器、电源、导线、开关 ⑵由（E=U+Ir)变形（E=IR+Ir)可知，测量器材为一个变阻箱、一个电流表、电源、导线、开关 ⑶由（E=U+Ir)变形（E=U+Ur/R)可知，测量器材为一个变阻箱、一个电压表、电源、导线、开关 3.练习使用多用电表 实验目的： 练习使用多用电表测电阻 实验原理：多用电表由表头、选择开关和测量线路三部分组成（如图）， 表头是一块高灵敏度磁电式电流表，其满度电流约几十到几百μA ， 恒定电流实验复习题 一、电阻的测量 2.1利用“安安”法测电流表的内阻 1、从下列器材中选出适当的实验器材，设计一个电路来测量电流表A1的内阻r1，要求方法简捷，有尽可能高的精确度，并测量多组数据。 （1）画出实验电路图：标明所用器材的代号。 （2）若选取测量中的一组数据来计算r1，则所用的表达式r1= ，式中各符号的意义是：。器材（代号）与规格如下： 电流表A1，量程10mA，内阻待测（约40Ω）； 电流表A2，量程500μA，内阻r2=750Ω； 电压表V，量程10V，内阻r2=10kΩ 电阻R1，阻值约为100Ω； 滑动变阻器R2，总阻值约50Ω； 电池E，电动势1.5V，内阻很小； 电键K，导线若干。 2.2利用“安安”法测定值电阻的阻值 2、用以下器材测量一待测电阻的阻值。器材（代号）与规格如下： 电流表A1（量程250mA，内阻r1为5Ω）； 标准电流表A2（量程300mA，内阻r2约为5Ω）； 待测电阻R1（阻值约为100Ω），滑动变阻器R2（最大阻值10Ω）； 电源E（电动势约为10V，内阻r约为1Ω），单刀单掷开关S，导线若干。 （1）要求方法简捷，并能测多组数据，画出实验电路原理图，并标明每个器材的代号。 （2）实验中，需要直接测量的物理量是，用测的量表示待测电阻R1的阻值的计算公式是R1= 。 3、用以下器材测量待测电阻R x的阻值 待测电阻R x，阻值约为100Ω 电源E（电动势约为6V，内阻不计） 电流表A1（量程0-50mA，内阻r1=20Ω） 电流表A2（量程0-300mA，内阻r2约为4Ω） 定值电阻R0（20Ω） 滑动变阻器R（总阻值10Ω） 单刀单掷开关S，导线若干 （1）测量中要求两块电流表的读数都不小于其量程的的1/3，请画出实验电路图， （2）若某次测量中电流表A1的示数为I1，电流表A2的示数为I2。则由已知量和测得的量计算R x表达式为R x= ㈡“伏伏”法 1.1利用“伏伏”法测电压表的内阻 4、为了测量量程为3V的电压表V的内阻（内阻约2000Ω），实验室可以提供的器材有： 电流表A1，量程为0.6A，内阻约0.1Ω； 电压表V2，量程为5V，内阻约3500Ω； 变阻箱R1阻值范围为0-9999Ω； 变阻箱R2阻值范围为0-99.9Ω； 滑动变阻器R3，最大阻值约为100Ω，额定电流1.5A； 电源E，电动势6V，内阻约0.5Ω； 单刀单掷开关K，导线若干。 （1）请从上述器材中选择必要的器材，设计一个测量电压表V的内阻的实验电路，画出电路原理图（图中的元件要用题中相应的英文字母标注），要求测量尽量准确。 （2）写出计算电压表V的内阻R V的计算公式为R V= 。 高中物理电学实验 高中物理电学实验是物理实验高考的重点，是高考的必考内容。电学实验共有6个，可归纳为四二三，即知道四种测量电路（描绘小灯泡的伏安特性曲线及分压电路、伏安法测电阻电路、半偏法测电表内阻和电表的校对电路、测定电源电动势和内阻电路），会画二种曲线（电阻或小灯泡的伏安特性曲线、电源的伏安特性曲线），掌握三类仪器（多用电表、螺旋测微器和游标卡尺、电压表电流表电阻箱等）的读数 2.在半偏法测电流表内阻实验中，串联在电路中的可变电阻R应选择最大阻值远大于电流 表内阻的滑动变阻器，在能够满足电流表满偏的条件下，电源电动势尽可能选择大的测量误 差小。选择电源电动势的方法是：滑动变阻器的最大阻值与电流表满偏电流的乘积等于或稍 大于电源电动势。半偏法测电流表内阻实验中，当闭合与电流表并联支路中的电键时，电路 中总电阻减小，电流增大，调节电阻箱的电阻值使电流表半偏，与电流表并联的电阻箱R1 中电流将大于电流表中的半偏电流，R1小于电流表内阻r g，所以测量值R1与r g的真实值相 比偏小。电表的校对电路由于需要从零刻度开始校对，所以采用分压电路。 3. 测定电源电动势和内阻实验采用电流表和电压表测出外电路的几组电流和电压值， 为了消除偶然误差，一般采用图像法处理实验数据。由闭合电路欧姆定律可知电源路端电压 U=E—Ir，电源的伏安特性曲线应该是一直线，所以将图像中数据点连线时一定要画成直线， 直线与纵轴（U轴）的交点纵坐标值等于电源电动势，图线斜率的绝对值等于电源内阻。 4. 多用电表是一种可以用来测量电流、电压、电阻等的磁电式测量仪表，直流电流档、 电压档刻度是均匀的。多用电表欧姆档（欧姆表）是根据闭合电路欧姆定律制成的，由于电 流I与待测电阻R是非线性关系，且电流为零时电阻值为无限大，所以多用电表欧姆档（欧 姆表）的刻度不均匀，且电流零刻度处对应电阻值为无限大，电流满偏处对应电阻值为零。 用多用电表欧姆档（欧姆表）测量电阻时首先要选档、调零，将电阻从电路中断开然后测量。 高中物理电磁学知识点公式总结大全 来源:网络作者:佚名点击:1524次 高中物理电磁学知识点公式总结大全 一、静电学 1.库仑定律，描述空间中两点电荷之间的电力 ，， 由库仑定律经过演算可推出电场的高斯定律。 2.点电荷或均匀带电球体在空间中形成之电场 ， 导体表面电场方向与表面垂直。电力线的切线方向为电场方向，电力线越密集电场强度越大。 平行板间的电场 3.点电荷或均匀带电球体间之电位能。本式以以无限远为零位面。 4.点电荷或均匀带电球体在空间中形成之电位。 导体内部为等电位。接地之导体电位恒为零。 电位为零之处，电场未必等于零。电场为零之处，电位未必等于零。 均匀电场内，相距d之两点电位差。故平行板间的电位差。 5.电容，为储存电荷的组件，C越大，则固定电位差下可储存的电荷量就越大。电容本身为电中性，两极上各储存了+q与-q的电荷。电容同时储存电能，。 a.球状导体的电容，本电容之另一极在无限远，带有电荷-q。 b.平行板电容。故欲加大电容之值，必须增大极板面积A，减少板间距离d，或改变板间的介电质使k变小。 二、感应电动势与电磁波 1.法拉地定律：感应电动势。注意此处并非计算封闭曲面上之磁通量。 感应电动势造成的感应电流之方向，会使得线圈受到的磁力与外力方向相反。 2.长度的导线以速度v前进切割磁力线时，导线两端两端的感应电动势。若v、B、互相垂直，则 3.法拉地定律提供将机械能转换成电能的方法，也就是发电机的基本原理。以频率f 转动的发电机输出的电动势，最大感应电动势。 变压器，用来改变交流电之电压，通以直流电时输出端无电位差。 ，又理想变压器不会消耗能量，由能量守恒，故 4.十九世纪中马克士威整理电磁学，得到四大公式，分别为 a.电场的高斯定律 b.法拉地定律 c.磁场的高斯定律 d.安培定律 马克士威由法拉地定律中变动磁场会产生电场的概念，修正了安培定律，使得变动的电场会产生磁场。e.马克士威修正后的安培定律为 a.、 b.、 c.和修正后的e.称为马克士威方程式，为电磁学的基本方程式。由马克士威方程式，预测了电磁波的存在，且其传播速度。 。十九世纪末，由赫兹发现了电磁波的存在。 劳仑兹力。 右手定则：右手平展，使大拇指与其余四指垂直，并且都跟手掌在一个平面内。把右手放入磁场中，若磁力线垂直进入手心（当磁感线为直线时，相当于手心面向N极），大拇指指向导线运动方向，则四指所指方向 高中电学实验第一讲：电阻的测量方法及原理 一、伏安法测电阻 1、电路原理 “伏安法”就是用电压表测出电阻两端的电压U，用电流表测出通过电阻的电流I,再根据欧姆定律求出电阻 R= U/I 的测量电阻的一种方法。 电路图如图一所示。 如果电表为理想电表，即 R V=∞，R A=0用图一（甲）和图一（乙）两种接法测出的电阻相等。但实际测量中所用电表并非理想电表，电压表的内阻并非趋近于无穷大、电流表也有内阻，因此实验测量出的电阻值与真实值不同，存在误差。如何分析其误差并选用合适的电路进行测量呢？ 若将图一（甲）所示电路称电流表外接法，（乙）所示电路为电流表内接法，则“伏安法”测电阻的误差分析和电路选择方法可总结为四个字：“大内小外”。 2、误差分析 （1）、电流表外接法 由于电表为非理想电表，考虑电表的内阻，等效电路如图二所示，电压表的测量值 U 为ab间电压，电流表的测量值为干路电流，是流过待测电阻的电流与流过电压表的电流之和，故：R测 = U/I = Rab = (Rv∥R)= (Rv×R)/(Rv+R) < R(电阻的真实值) 可以看出，此时 R测的系统误差主要来源于 Rv 的分流作用，其相对误差为δ外= ΔR/R = (R-R测)/R = R/(Rv+R) （ 2）、电流表内接法 其等效电路如图三所示，电流表的测量值为流过待测电阻和 电流表的电流，电压表的测量值为待测电阻两端的电压与电流表两端的电压之和， 故：R测 = U/I = RA+R > R 此时R测的系统误差主要来源于RA的分压作用，其相对误差为: δ内= ΔR/R = (R测-R)/R = RA/R 综上所述，当采用电流表内接法时，测量值大于真实值，即" 大内"；当采用电流表外接法时，测量值小于真实值，即“小外”。 3、电路的选择 （一）比值比较法 高中物理电学公式总结 一.电场 1.两种电荷、电荷守恒定律、元电荷： 2.库仑定律：F＝kQ1Q2/r2（在真空中） 3.电场强度：E＝F/q（定义式、计算式) 4.真空点（源）电荷形成的电场E＝kQ/r2 5.匀强电场的场强E＝U AB/d 6.电场力：F＝qE 7.电势与电势差：U AB＝φA-φB，U AB＝W AB/q＝-ΔE AB/q 8.电场力做功：W AB＝qU AB＝Eqd 9.电势能：E A＝qφA 10.电势能的变化ΔE AB＝E B-E A 11.电场力做功与电势能变化ΔE AB＝-W AB＝-qU AB (电势能的增量等于电场力做功的负值) 12.电容C＝Q/U(定义式,计算式) 13.平行板电容器的电容C＝εS/4πkd 14.带电粒子在电场中的加速(V o＝0)：W＝ΔE K或qU＝mV t2/2，V t＝(2qU/m)1/2 15.带电粒子沿垂直电场方向以速度V o进入匀强电场时的偏转(不考虑重力作用的情况下) 类平垂直电场方向:匀速直线运动L＝V o t(在带等量异种电荷的平行极板中：E＝U/d) 抛运动平行电场方向:初速度为零的匀加速直线运动d＝at2/2，a＝F/m＝qE/m 二、恒定电流 1.电流强度：I＝q/t 2.欧姆定律：I＝U/R 3.电阻、电阻定律：R＝ρL/S 4.闭合电路欧姆定律：I＝E/(r+R)或E＝Ir+IR 5.电功与电功率：W＝UIt，P＝UI 6.焦耳定律：Q＝I2Rt 7.纯电阻电路中:由于I＝U/R,W＝Q，因此W＝Q＝UIt＝I2Rt＝U2t/R 8.电源总动率、电源输出功率、电源效率：P总＝IE，P出＝IU，η＝P 出/P总 9.电路的串/并联串联电路(P、U与R成正比) 并联电路(P、I与R成 反比) 电阻关系(串同并反) 10.欧姆表测电阻(1)电路组成(2)测量原理(3)使用方法(4)注意事项 11.伏安法测电阻电流表内接法：电流表外接法： 三、磁场 1.磁感应强度是用来表示磁场的强弱和方向的物理量,是矢量，单 位:(T),1T＝1N/A 2.安培力F＝BIL； 3.洛仑兹力f＝qVB(注V⊥B);质谱仪 4.在重力忽略不计(不考虑重力)的情况下,带电粒子进入磁场的运动 情况(掌握两种)：（1）带电粒子沿平行磁场方向进入磁场:不受洛仑兹 力的作用,做匀速直线运动V＝V0 (2)带电粒子沿垂直磁场方向进入磁场:做匀速圆周运动, 四、电磁感应 1.感应电动势的大小计算公式: 1)E＝nΔΦ/Δt（普适公式）｛法拉第电 磁感应定律， 2)E＝BLV垂(切割磁感线运动) 3)E m＝nBSω（交流发电机最大的感应电动势） 4)E＝BL2ω/2（导体一端固定以ω旋转切割） 2.磁通量Φ＝BS 电学实验(经典) 实验设计的基本思路 （一）电学实验中所用到的基本知识 电学实验中，电阻的测量（包括变形如电表内阻的测量）、测电源的电动势与内电阻是考查频率较高的实验。它们所用到的原理公式为： Ir U E I U R +== ,。 可见，对于电路中电压U 及电流I 的测量是实验的关键所在，但这两个量的直接测量和间接测量的方法却多种多样，在此往往也是高考试题的着力点之处。 1．电路设计原则：正确地选择仪器和设计电路的问题，解决时应掌握和遵循一些基本的原则，即“安全性”、“方便性”、“精确性”原则，兼顾“误差小”、“仪器少”、“耗电少”等各方面因素综合考虑，灵活运用。 （1）正确性：实验原理所依据的原理应当符合物理学的基本原理。 （2）安全性：实验方案的实施要安全可靠，实施过程中不应对仪器及人身造成危害。要注 意到各种电表均有量程、电阻均有最大允许电流和最大功率，电源也有最大允许电流，不能烧坏仪器。 （3）方便性：实验应当便于操作，便于读数，便于进行数据处理。 （4）精确性：在实验方案、仪器、仪器量程的选择上，应使实验误差尽可能的小。 2．电学实验仪器的选择： （1）选择电表：首先保证流过电流表的电流和加在电压表上的电压均不超过使用量程，然后合理选择量程，务必使指针有较大偏转（一般要大于满偏度的1/3），以减少测读误差。 （2）选择滑动变阻器：注意流过滑动变阻器的电流不超过它的额定值，对大阻值的变阻器，如果是滑动头稍有移动，使电流、电压有很大变化的，不宜采用。 （3）应根据实验的基本要求来选择仪器，对于这种情况，只有熟悉实验原理，才能作出恰当的选择。总之，最优选择的原则是：方法误差尽可能小；间接测定值尽可能有较多的有效数字位数，直接测定值的测量使误差尽可能小，且不超过仪表的量程；实现较大范围的灵敏调节；在大功率装置（电路）中尽可能节省能量；在小功率电路里，在不超过用电器额定值的前提下，适当提高电流、电压值，以提高测试的准确度。 高中物理电学公式总结大全 一.电场 1.两种电荷、电荷守恒定律、元电荷： 2.库仑定律：F＝kQ1Q2/r2（在真空中） 3.电场强度：E＝F/q（定义式、计算式) 4.真空点（源）电荷形成的电场E＝kQ/r2 5.匀强电场的场强E＝U AB/d 6.电场力：F＝qE 7.电势与电势差：U AB＝φA-φB，U AB＝W AB/q＝-ΔE AB/q 8.电场力做功：W AB＝qU AB＝Eqd 9.电势能：E A＝qφA 10.电势能的变化ΔE AB＝E B-E A 11.电场力做功与电势能变化ΔE AB＝-W AB＝-qU AB (电势能的增量等于电场力做功的负值)0 12.电容C＝Q/U(定义式,计算式) 13.平行板电容器的电容C＝εS/4πkd 14.带电粒子在电场中的加速 (V o＝0)：W＝ΔE K或qU＝mV t2/2，V t＝(2qU/m)1/2 15.带电粒子沿垂直电场方向以速度V o进入匀强电场时的偏转(不考虑重力作用的情况下) 类平垂直电场方向:匀速直线运动L＝V o t(在带等量异种电荷的平行极板中：E＝U/d) 抛运动平行电场方向:初速度为零的匀加速直线运动d＝at2/2，a＝F/m＝qE/m 二、恒定电流 1.电流强度：I＝q/t 2.欧姆定律：I＝U/R 3.电阻、电阻定律：R＝ρL/S 4.闭合电路欧姆定律：I＝E/(r+R)或E＝Ir+IR 5.电功与电功率：W＝UIt，P＝UI 6.焦耳定律：Q＝I2Rt 7.纯电阻电路中:由于I＝U/R,W＝Q，因此W＝Q＝UIt＝I2Rt＝U2t/R 8.电源总动率、电源输出功率、电源效率：P总＝IE，P出＝IU，η＝P出/P总 电学实验：1.描绘小灯泡的伏安特性曲线 2.改表 3.伏安法测电阻 4.测电阻率（游标卡尺、螺旋测微器的使用） 5.测电池的阻与电动势 一. 基本电路 1. 滑动变阻器的分压、限流接法： 分压与限流的选择依据： 1） 题目中明确要求待测电阻两端的电压U ，通过待测电阻的电流I 从零开始连续可调 2） 若用限流式接法，电路中的最小电流仍大于某个串连在电路中的用电器（比如安培 表）的额定电流（或最大量程），则必须用分压式接法。 3） ·待测电阻Rx 与变阻器R 相比过大，这时，我们可以认为如果采用限流式，变阻器 电阻的改变对电路的影响十分微弱，从而起不到改变电流的作用。 ·与之相反，如果待测电阻Rx 与变阻器R 相比过小，则应采用限流式。 有些题目中采用试触的办法来判断。如果电流表变化较大（这里的变化指的事变化率），说明电压表分压作用明显，说明待测电阻阻值和电压表接近，说明是大电阻。反之，如果电压表变化明显，说明电流表分流作用明显，说明待测电阻是小电阻。 2. 电流表的接与外接 原因：大电阻接，测安培表（电阻小）的分压效果不明显，小电阻用外接，则电压表（阻值很大）的分流效果不明显 ·当待测电阻R x 二.实验器材的选择 标准：安全（这里所指的应该是用电器的最值，而不是电源与元件的）、达到要求 顺序：电源----电压表----电流表----变阻器 ·电源：不超过最大即可 ·电表：如果示数不超过量程的1/3，则选用较小的 ·滑动变阻器：安全、确定围是否足够，参考电路（分压与限流对其要求不同） 分压式： 如图1所示，在滑动变阻器分压式接法中待测部分电压随滑动变阻器调节滑动距离变化图像，图中的k表示滑动变阻器总阻值与待测电阻的比例。 从图中可以看出当滑动变阻器与待测电阻的比值越大时，滑动变阻器先移动较长距离时待测电阻电压变化较小，而后移动很小距离时待测电阻电压却急剧上升，这在实验操作中是难以控制待测电阻取适当电压的；而当滑动变阻器与待测电阻的比值越小，待测电阻上电压随滑动变阻器调节距离变化越接近线性关系。 因此，分压式电路中滑动变阻器的阻值应选用阻值较小的（小于待测电阻）。 2、限流式接法中应选择阻值与待测电路电阻接近的滑动变阻器 如图2所示，在滑动变阻器限流式接法中待测部分电压随滑动变阻器调节滑动距离变化图像，图中的k表示滑动变阻器总阻值与待测电阻的比例。 从图2中可以看出：滑动变阻器与待测电阻比值越小，待测电阻上电压随滑动变阻器调节距离变化越接近线性变化，但电压变化幅度却很小，不便于取多组有明显差别的数据多次测量；而当滑动变阻器与待测电阻比值越大时，虽然待测电阻上的电压变化幅度很大，但滑动变阻器先移动较长距离电压变化幅度较小，而后移动很小距离电压却急剧上升，这在实验操作中是难以控制待测电阻取适当电压的；而当滑动变阻器与待测电阻阻值相接近时，待测电阻上电压随滑动变阻器调节距离变化接近线性关系，且待测电阻上的电压变化幅度较大。 因此，限流式电路中滑动变阻器的阻值应选用阻值与待测电阻相接近的。 电学实验 测定金属的电阻率 1.在“测定金属的电阻率”的实验中，所测金属丝的电阻大约为5，先用伏安法测出该金属丝的电阻，然后根据电阻定律计算出该金属材料的电阻率。用米尺测出该金属丝的长度L，用螺旋测微器测量该金属丝直径时的刻度位置如图所示。 (1)从图中读出金属丝的直径为______________mm。 (2)实验时，取来两节新的干电池、开关、若干导线和下列器材： A．电压表0～3 V，内阻10 k B．电压表0～15 V，内阻50 k C．电流表0～0.6A，内阻0.05 D．电流表0～3 A，内阻0.01 E．滑动变阻器，0～10 F．滑动变阻器，0～100 ①要较准确地测出该金属丝的电阻值，电压表应选_______________，电流表应选______________，滑动变阻器选_____________(填序号)。 ②实验中，某同学的实物接线如图所示，请指出该实物接线中的两处明显错误。 错误l：_____________________________； 错误2：_____________________________。 2.为了测量某根金属丝的电阻率，根据电阻定律需要测量长为L的金属丝的直径D.电阻R。某同学进行如下几步进行测量： （1）直径测量：该同学把金属丝放于螺旋测微器两测量杆间，测量结果如图，由图可知，该金属丝的直径d= 。 （2）欧姆表粗测电阻，他先选择欧姆×10档，测量结果如图所示，为了使读数更精确些，还需进行的步骤是。 A.换为×1档，重新测量 B.换为×100档，重新测量 C.换为×1档，先欧姆调零再测量 D.换为×100档，先欧姆调零再测量 （3）伏安法测电阻，实验室提供的滑变阻值为0～20Ω，电流表0～0.6A（内阻约0.5Ω），电压表0～3V（内阻约5kΩ），为了测量电阻误差较小，且电路便于调节，下列备选电路中，应该选择。 3.在测定金属电阻率的实验中，某同学连接电路如图（a）所示．闭合开关后，发现电路有故障（已知电源、电表和导线均完好，电源电动势为E）： 电学实验图象问题归纳 物理图象是物理知识重要的组成部分，利用图象提取物理信息解决物理问题是近几年高高考考查的热点问题。对于图象获取信息主要有这样几方面：一看轴二看点三看斜率四看线五看截距六看面（积）。在电学实验中对图象的考查尤为突出。 一.I U 图象 此类图象主要看斜率和图线交点的物理意义 例1．某同学通过实验研究小灯泡的电流与电压的关系．可用的器材如下：电源（电动势3V ，内阻1Ω）、电键、滑动变阻器（最大阻值20Ω）、电压表、电流表、小灯泡、导线若干． （1）实验中移动滑动变阻器滑片，得到了小灯泡的U -I 图象如图a 所示，则可知小灯泡的电阻随电压增大而 （填“增大”、“减小”或“不变”）． （2）根据图a ，在图b 中把缺少的导线补全，连接成实验的电路（其中电流表和电压表分别测量小灯泡的电流和电压）。 （3）若某次连接时，把AB 间的导线误接在AC 之间，合上电键，任意移动滑片发现都不能使小灯泡完全熄灭，则此时的电路中，小灯泡可能获得的最小功率是 W 。（电压表和电流表均为理想电表） 答案：（1）增大……2分 （2）如图……3分（3）0.32W （0.30~0.34都对）…… U 图a A B C － + 图b U 图a A B C － + 二.I I -图象 此类图象多为I U -图象的变式,需认清斜率和截距的含义 例2.某同学对实验室的一个多用电表中的电池进行更换时发现，里面除了一节1.5V 的干电池外，还有一个方形的电池（层叠电池）。为了测定该电池的电动势和内电阻，实验室中提供有下列器材： A ．电流表G （滿偏电流10mA ，内阻10Ω） B ．电流表A （0～0.6 A ～3A ，内阻未知） C ．滑动变阻器R 0（0～100Ω，1A ） D ．定值电阻R （阻值990Ω） E ．开关与导线若干 （1）该同学根据 现有的实验器材，设计了如图甲所示的电路，请你按照电路图在乙图上完成实物连线． （2）丙图为该同学根据上述设计的实验电路利用测出的数据绘出的I 1-I 2图线（I 1为电流表G 的示数，I 2为电流表A 的示数），则由图线可以得到被测电池的电动势E ＝ V ，内阻r = Ω。 答案：图略，10.02 , 1.02 三. R U 1 1-图象 根据闭合电路欧姆定律导出斜率和截距的含义 例3.某同学利用DIS ，定值电阻0R 、电阻箱1R 等实验器材测量电池a 的电动势和内阻，实验装置如图1所示，实验时多次改变电阻箱的阻值，记录外电路的总电阻阻值R ，用电压传感器测得端电压U ，并在计算机上显示出如图2所示的1/1/U R -关系图线a ，重复上述实验方法测量电池b 的电动势和内阻，得到图2中的图线b. 2019高中物理电学公式汇总 高中物理电学公式 高中物理恒定电流公式 1.电流强度：I=q/t{I:电流强度(A)，q:在时间t内通过导体横载面的电量(C)，t:时间(s)｝ 2.欧姆定律：I=U/R {I:导体电流强度(A)，U:导体两端电压(V)，R:导体阻值(Ω)｝ 3.电阻、电阻定律：R=ρL/S{ρ:电阻率(Ω?m)，L:导体的长度(m)，S:导体横截面积(m2)｝ 4.闭合电路欧姆定律：I=E/(r+R)或E=Ir+IR也可以是E=U内+U 外{I:电路中的总电流(A)，E:电源电动势(V)，R:外电路电阻(Ω)，r:电源内阻(Ω)｝; 5.电功与电功率：W=UIt，P=UI{W:电功(J)，U:电压(V)，I:电流 (A)，t:时间(s)，P:电功率(W)｝; 6.焦耳定律：Q=I2Rt{Q:电热(J)，I:通过导体的电流(A)，R:导体的电阻值(Ω)，t:通电时间(s)｝; 7.纯电阻电路中:由于I=U/R,W=Q，因三此W=Q=UIt=I2Rt=U2t/R; 8.电源总动率、电源输出功率、电源效率：P总=IE，P出=IU，η=P出/P总{I:电路总电流(A)，E:电源电动势(V)，U:路端电压(V)，η：电源效率｝ 9.电路的串/并联串联电路(P、U与R成正比) 并联电路(P、I与R成反比) 电阻关系(串同并反) R串=R1+R2+R3+ 1/R并=1/R1+1/R2+1/R3+ 电流关系I总=I1=I2=I3 I并=I1+I2+I3+ 电压关系U总=U1+U2+U3+ U总=U1=U2=U3 功率分配P总=P1+P2+P3+ P总=P1+P2+P3+ 10.欧姆表测电阻：(1)电路组成(2)测量原理 两表笔短接后,调节R0使电表指针满偏，得Ig=E/(r+Rg+R0);接入被测电阻Rx后通过电表的电流为 Ix=E/(r+Rg+R0+Rx)=E/(R中+Rx);由于Ix与Rx对应，因此可指示被测电阻大小 (3)使用方法:机械调零、选择量程、欧姆调零、测量读数{注意挡位(倍率)｝、拨off挡。 (4)注意:测量电阻时，要与原电路断开,选择量程使指针在中央附近,每次换挡要重新短接欧姆调零。 11.伏安法测电阻 电流表内接法：电压表示数：U=UR+UA;电流表外接法：电流表示数：I=IR+IV RX的测量值=U/I=(UA+UR)/R=RA+RX>R真;RX的测量值 =U/I=UR/(IR+IV)=RVRX/(RV+R) 物理电学实验专题 一、伏安法测电阻及拓展 1.下表中选出适当的器材，试设计一个测量阻值约为15k Ω的电阻的电路。要求方法简捷，R X 两端电压能从0开始变化，要求有尽可能高的精确度。 电流表A 1：量程1mA 内阻约50Ω； 电流表A 2：量程300A μ 内阻约300Ω 电流表A 3：量程100A μ 内阻约500Ω；电压表V 1：量程10V 内阻约15K Ω 固定电阻：R 0=9990Ω； 电流表G ：I g =300A μ、R g =10Ω。 滑动变阻器R 1： 阻值约50Ω；额定电流为1A 滑动变阻器R 2： 阻值约100K Ω 额定电流为0.001A 电池组：E=3V ；内阻小但不可忽略； 开关，导线若干 2. 两块电压表测电阻 用以下器材测量一待测电阻R x 的阻值（900～1000Ω）： 电源E ，具有一定内阻，电动势约为9.0V ； 电压表V 1，量程为1.5V ，内阻r 1＝750Ω； 电压表V 2，量程为5V ，内阻r 2＝2500Ω； 滑线变阻器R ，最大阻值约为100Ω； 单刀单掷开关K ，导线若干。 （1）测量中要求电压表的读数不小于其量程的3 1 ，试画出测量电阻R x 的 一种实验电路原理图（原理图中的元件要用题图中相应的英文字母标注）。 （2）根据你所画的电路原理图在题给的实物图上画出连线。 （3）若电压表V 1的读数用U 1表示，电压表V 2的读数用U 2表示，则由已知量和测得量表示R x 的公式为R x ＝_________________。 3. 两块电流表测电阻 从下表中选出适当的实验器材，设计一电路来测量电流表A 1的内阻r 1。要求方法简捷，有尽可能高的测量精度，器材代号 规格 电流表（A 1） 量程100mA ，内阻r 1待测（约40Ω） 电流表（A 2） 量程500uA ，内阻r 2＝750Ω 电压表（V ） 量程10V ，内阻r 3=10k Ω 电阻（R 1） 阻值约100Ω，作保护电阻用 滑动变阻器（R 2） 总阻值约50Ω 电池（E ） 电动势1.5V ，内阻很小 开关（K ） 导线若干 （2）若选测量数据中的一组来计算r 1，则所用的表达式r 1＝________________，式中各符号的意义是____________________________________。 4.现有实验器材如下： 电池E ，电动势约10V ，内阻约1Ω 电流表A 1，量程300mA ，内阻r 1约为5Ω 电流表A 2，量程10A ，内阻r 2约为0.2Ω 电流表A 3，量程250mA ，内阻r 3约为5Ω 电阻箱R 0，最大阻值999.9Ω，阻值最小改变量为0.1Ω 滑动变阻器R 1，最大阻值100Ω，开关及导线若干 要求用图1所示电路测定图中电流表A 的内阻 （1）在所给的三个电流表中，哪几个可用此电路精确测定其电阻？ （2）在可测的电流表中任选一个作为测量对象，简要写出按电路图的主要连接方法． A A ′ R 1 R 0 欢迎阅读 电学实验重要知识点归纳 学好物理要记住：最基本的知识、方法才是最重要的。 秘诀：“想” 1.关于实验要注意： 描图要时分析点的走势，确定直线或曲线；用直线或圆滑曲线连线，点不一定都在线上； 反比关系常画成一个量与另一个量倒数成正比 用多次测量求平均值的方法能减小偶然误差 2.测量仪器的读数方法 需要估读的仪器：在常用的测量仪器中，刻度尺、螺旋测微器、电流表、电压表、天平、弹簧秤等读数时都需要估读。 根据仪器的最小分度可以分别采用1/2、1/5、1/10的估读方法，一般： 最小分度是2的，（包括0.2、0.02等），采用1/2估读，如安培表0～0.6A 档； 最小分度是5的，（包括0.5、0.05等），采用1/5估读，如安培表0～15V 档； 最小分度是1的，（包括0.1、0.01等），采用1/10估读，如刻度尺、螺旋测微器、安培表0～3A 档、电压表0～3V 档等 不需要估读的测量仪器：游标卡尺、秒表、电阻箱在读数时不需要估读；欧姆表刻度不均匀，可以不估读或按半刻度估读。 3.游标卡尺的读数量游标卡尺的读数方法是：以游标零刻度线为准在主尺上读出整毫米数L 1，再看游标尺上哪条刻度线与主尺上某刻度线对齐，由游标上读出毫米以下的小数L 2，则总的读数为：L 1+ L 2。 螺旋测微器的读数:螺旋测微器的读数方法是：______________________________________ 试读出下列螺旋测微器的读数（工作原理及读数方法与双缝干涉测波长中的测微目镜手轮的读数相同） 〖解析〗从左到右测微目镜手轮的读书分别为：0.861mm ；3.471mm ；7.320mm ；11.472mm 按照有效数字规则读出下列电表的测量值。 ⑴ ⑵ 接0~3V 量程时读数为________V 。 接0~3A 量程时读数为_______A 。 接0~15V 量程时读数为_______V 。 接0~0.6A 量程时读数为______A 。 〖解析〗⑴2.17；10.8；⑵0.80；0.16 4微安表改装成各种表：关健在于原理 首先要知：微安表的内阻、满偏电流、满偏电压。 (1)改为V 表：串联电阻分压原理 g g g g g g 1)R -(n R )u u -u (R R u -u R u ==?= (n 为量程的扩大倍数) (2)改为A 表：并联电阻分流原理 g g g g g g g R 1 -n 1 R I -I I R )R I -I (R I = = ?= (n 为量程的扩大倍数) 5．电学实验仪器的选择： ⑴根据不使电表受损和尽量减少误差的原则选择电表。首先保证流过电流表的电流和加在电压表上的电压均不超过使用量程，然后合理选择量程，务必使指针有较大偏转（一般要大于满偏度的1/3），以减少测读误差。 0 1 2 3 0 5 10 15 V 0 0.2 0.4 0.6 0 1 2 3 A 重点高中物理电学实验总结 ————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期： 电学实验：1.描绘小灯泡的伏安特性曲线 2.改表 3.伏安法测电阻 4.测电阻率（游标卡尺、螺旋测微器的使用） 5.测电池的内阻与电动势 一. 基本电路 1. 滑动变阻器的分压、限流接法： 分压与限流的选择依据： 1） 题目中明确要求待测电阻两端的电压U ，通过待测电阻的电流I 从零开始连续可调 2） 若用限流式接法，电路中的最小电流仍大于某个串连在电路中的用电器（比如安培表） 的额定电流（或最大量程），则必须用分压式接法。 3） ·待测电阻Rx 与变阻器R 相比过大，这时，我们可以认为如果采用限流式，变阻器电 阻的改变对电路的影响十分微弱，从而起不到改变电流的作用。 ·与之相反，如果待测电阻Rx 与变阻器R 相比过小，则应采用限流式。 有些题目中采用试触的办法来判断。如果电流表变化较大（这里的变化指的事变化率），说明电压表分压作用明显，说明待测电阻阻值和电压表接近，说明是大电阻。反之，如果电压表变化明显，说明电流表分流作用明显，说明待测电阻是小电阻。 2. 电流表的内接与外接 连接方式 误差来源 测量值与真实值关系 适用范围 外接法 电压表分流 电流表的读数大于流过待测的电流，故：R 测 高中物理电学公式归纳整理 电力是我们生活中必不可缺的一部分，电学也是很难学的，下面是整理的高中物理电学公式归纳整理，希望大家喜欢。 高中物理电学公式归纳整理 1. I=U/R(欧姆定律:导体中的电流跟导体两端电压成正比,跟导体的电阻成反比) 2. I=I1=I2=…=In (串联电路中电流的特点：电流处处相等) 3. U=U1+U2+…+Un (串联电路中电压的特点：串联电路中,总电压等于各部分电路两端电压之和) 4. I=I1+I2+…+In (并联电路中电流的特点：干路上的电流等于各支路电流之和) 5. U=U1=U2=…=Un (并联电路中电压的特点：各支路两端电压相等.都等于电源电压) 6. R=R1+R2+…+Rn (串联电路中电阻的特点：总电阻等于各部分电路电阻之和) 7. 1/R=1/R1+1/R2+…+1/Rn (并联电路中电阻的特点：总电阻的倒数等于各并联电阻的倒数之和) 8. R并= R/n(n个相同电阻并联时求总电阻的公式) 9. R串=nR (n个相同电阻串联时求总电阻的公式) 10. U1：U2=R1：R2 (串联电路中电压与电阻的关系：电压之比等于它们所对应的电阻之比) 11. I1：I2=R2：R1 (并联电路中电流与电阻的关系：电流之比等于它们所对应的电阻的反比) 12.P=UI (经验式,适合于任何电路) 13.P=W/t (定义式,适合于任何电路) 14.Q=I2Rt (焦耳定律,适合于任何电路) 15.P=P1+P2+…+Pn (适合于任何电路) 16.W=UIt (经验式,适合于任何电路) 17.P=I2R (复合公式,只适合于纯电阻电路) 18.P=U2/R (复合公式,只适合于纯电阻电路) 19.W=Q (经验式,只适合于纯电阻电路.其中W是电流流过导体所做的功,Q是电流流过导体产生的热) 20.W=I2Rt (复合公式,只适合于纯电阻电路) 21.W=U2t/R (复合公式,只适合于纯电阻电路) 电学实验重要知识点归纳 学好物理要记住：最基本的知识、方法才是最重要的。秘诀：“想” 1.关于实验要注意： 描图要时分析点的走势，确定直线或曲线；用直线或圆滑曲线连线，点不一定都在线上；反比关系常画成一个量与另一个量倒数成正比 用多次测量求平均值的方法能减小偶然误差 2.测量仪器的读数方法 需要估读的仪器：在常用的测量仪器中，刻度尺、螺旋测微器、电流表、电压表、天平、弹簧秤等读数时都需要估读。 根据仪器的最小分度可以分别采用1/2、1/5、1/10的估读方法，一般： 最小分度是2的，（包括0.2、0.02等），采用1/2估读，如安培表0～0.6A档； 最小分度是5的，（包括0.5、0.05等），采用1/5估读，如安培表0～15V档； 最小分度是1的，（包括0.1、0.01等），采用1/10估读，如刻度尺、螺旋测微器、安培表0～3A档、电压表0～3V档等 不需要估读的测量仪器：游标卡尺、秒表、电阻箱在读数时不需要估读；欧姆表刻度不均匀，可以不估读或按半刻度估读。 3.游标卡尺的读数量游标卡尺的读数方法是：以游标零刻度线为准在主尺上读出整毫米数L1，再看游标尺上哪条刻度线与主尺上某刻度线对齐，由游标上读出毫米以下的小数L2，则总的读数为：L1+ L2。 螺旋测微器的读数:螺旋测微器的读数方法是：______________________________________试读出下列螺旋测微器的读数（工作原理及读数方法与双缝干涉测波长中的测微目镜手轮的读数相同） 〖解析〗从左到右测微目镜手轮的读书分别为：0.861mm；3.471mm；7.320mm；11.472mm 按照有效数字规则读出下列电表的测量值。 ⑴⑵ 接0~3V量程时读数为________V。接0~3A量程时读数为_______A。 接0~15V量程时读数为_______V。接0~0.6A量程时读数为______A。 〖解析〗⑴2.17；10.8；⑵0.80；0.16 4微安表改装成各种表：关健在于原理 首先要知：微安表的内阻、满偏电流、满偏电压。 (1)改为V表：串联电阻分压原理 g g g g g g1)R - (n R) u u-u ( R R u-u R u = = ? = (n为量程的扩大倍数) (2)改为A表：并联电阻分流原理 1 2 3 5 10 15 V 0.2 0.4 0.6 1 2 3 A高中物理电学实验专题总结
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