專題講解電學(xué)實(shí)驗(yàn)

1、專題講解：電學(xué)實(shí)驗(yàn)一、難點(diǎn)形成的原因1、對(duì)電流表、電壓表的讀數(shù)規(guī)則認(rèn)識(shí)模糊，導(dǎo)致讀數(shù)的有效數(shù)字錯(cuò)誤2、對(duì)滑動(dòng)變阻器的限流、分壓兩種控制電路的原理把握不準(zhǔn)，導(dǎo)致控制電路選用不當(dāng)3、對(duì)實(shí)驗(yàn)測(cè)量電路、電學(xué)儀器的選用原則把握不準(zhǔn)，導(dǎo)致電路、儀器選用錯(cuò)誤4、對(duì)電學(xué)實(shí)驗(yàn)的重點(diǎn)內(nèi)容“電阻的測(cè)量”方法無(wú)明確的歸類(lèi)，導(dǎo)致思路混亂5、對(duì)于創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)平時(shí)缺乏對(duì)實(shí)驗(yàn)思想方法（如模擬法，轉(zhuǎn)換法，放大法，比較法，替代法等）進(jìn)行歸納，在全新的實(shí)驗(yàn)情景下，找不到實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的原理，無(wú)法設(shè)計(jì)合理可行的方案。受思維定勢(shì)影響，缺乏對(duì)已掌握的實(shí)驗(yàn)原理，儀器的使用進(jìn)行新情境下的遷移利用，缺乏創(chuàng)新意識(shí)。 二、難點(diǎn)突破1、電流表、電壓表的

2、讀數(shù)規(guī)則：電流表量程一般有兩種0.10.6A，03A；電壓表量程一般有兩種03V，015V。如圖10-1所示：因?yàn)橥粋€(gè)電流表、電壓表有不同的量程，因此，對(duì)應(yīng)不同的量程，每個(gè)小格所代表的電流、電壓值不相同，所以電流表、電壓表的讀數(shù)比較復(fù)雜，測(cè)量值的有效數(shù)字位數(shù)比較容易出錯(cuò)。下面是不同表，不同量程下的讀數(shù)規(guī)則：電壓表、電流表若用03V、03A量程，其最小刻度（精確度）分別為0.1V、0.1A，為10分度儀表讀數(shù)，讀數(shù)規(guī)則較為簡(jiǎn)單，只需在精確度后加一估讀數(shù)即可。2、滑動(dòng)變阻器應(yīng)用分析滑動(dòng)變阻器是電學(xué)實(shí)驗(yàn)中常用的儀器，近幾年高考電學(xué)設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)命題對(duì)其應(yīng)用多次直接或滲透考查.如何選擇滑動(dòng)變阻器的接法設(shè)

3、計(jì)控制電路仍是歷屆考生應(yīng)考的難點(diǎn).圖10-2圖12-3滑動(dòng)變阻器的限流接法與分壓接法的特點(diǎn)：如圖10-2所示的兩種電路中，滑動(dòng)變阻器（最大阻值為R0）對(duì)負(fù)載RL的電壓、電流強(qiáng)度都起控制調(diào)節(jié)作用，通常把圖（a）電路稱為限流接法，圖（b）電路稱為分壓接法.負(fù)載RL上電壓調(diào)節(jié)范圍（忽略電源內(nèi)阻）負(fù)載RL上電流調(diào)節(jié)范圍（忽略電源內(nèi)阻）相同條件下電路消耗的總功率限流接法EULEILEIL分壓接法0ULE0ILE（IL+Iap）比較分壓電路調(diào)節(jié)范圍較大分壓電路調(diào)節(jié)范圍較大限流電路能耗較小限流法.如圖（a）所示，待測(cè)電阻上電壓調(diào)節(jié)范圍為.顯然，當(dāng)R0<<RL時(shí)，在移動(dòng)滑動(dòng)觸頭的過(guò)程中，電流的變化

4、范圍很小，總電流幾乎不變，UL也幾乎不變，無(wú)法讀取數(shù)據(jù)；當(dāng)R0>>RL時(shí)，滑動(dòng)觸頭在從b向a滑動(dòng)的過(guò)程中，先是電流表、電壓表的示數(shù)變化不大，后來(lái)在很小的電阻變化范圍內(nèi)，電流表、電壓表的讀數(shù)變化很快，也不方便讀數(shù)，只有當(dāng)RL與R0差不多大小時(shí)，才能對(duì)電流、電壓有明顯的調(diào)控作用.在同樣能達(dá)到目的的前提下，限流法較為省電，電路連接也較為簡(jiǎn)單.分壓法.如圖（b）所示，待測(cè)電阻上電壓調(diào)節(jié)范圍為0E，且R0相對(duì)于RL越小，R上的電壓變化的線性就越好.當(dāng)R0>>RL時(shí)，盡管UL變化范圍仍是0E，但數(shù)據(jù)幾乎沒(méi)有可記錄性，因?yàn)樵谶@種情況下，滑片從左端滑起，要一直快到右端時(shí)，電壓表上示數(shù)一

5、直幾乎為零，然后突然上升到E，對(duì)測(cè)量幾乎沒(méi)有用處.因此，分壓接法要用全阻值較小的滑動(dòng)變阻器?；瑒?dòng)變阻器的限流接法與分壓接法：兩種電路均可調(diào)節(jié)負(fù)載電阻電壓和電流的大小，但在不同條件下，調(diào)節(jié)效果大不一樣，滑動(dòng)變阻器以何種接法接入電路，應(yīng)遵循安全性、精確性、節(jié)能性、方便性原則綜合考慮，靈活選取.ü 1.下列三種情況必須選用分壓式接法（1）要求回路中某部分電路電流或電壓實(shí)現(xiàn)從零開(kāi)始可連續(xù)調(diào)節(jié)時(shí)（如：測(cè)定導(dǎo)體的伏安特性、校對(duì)改裝后的電表等電路），即大范圍內(nèi)測(cè)量時(shí)，必須采用分壓接法.（2）當(dāng)用電器的電阻RL遠(yuǎn)大于滑動(dòng)變阻器的最大值R0時(shí)，必須采用分壓接法.因?yàn)榘磮D（b）連接時(shí)，因RL>&g

6、t;R0Rap,所以RL與Rap的并聯(lián)值R并Rap，而整個(gè)電路的總阻值約為R0，那么RL兩端電壓UL=IR并=·Rap，顯然ULRap,且Rap越小，這種線性關(guān)系越好，電表的變化越平穩(wěn)均勻，越便于觀察和操作.（3）若采用限流接法，電路中實(shí)際電壓（或電流）的最小值仍超過(guò)RL的額定值時(shí)，只能采用分壓接法.ü 2.下列情況可選用限流式接法（1）測(cè)量時(shí)對(duì)電路中的電流或電壓沒(méi)有要求從零開(kāi)始連續(xù)調(diào)節(jié)，只是小范圍內(nèi)測(cè)量，且RL與R0相差不大或RL略小于R0，采用限流式接法.（2）電源的放電電流或滑動(dòng)變阻器的額定電流太小，不能滿足分壓式接法的要求時(shí)，采用限流式接法.（3）沒(méi)有很高的要求，僅

7、從安全性和精確性角度分析兩者均可采用時(shí)，可考慮安裝簡(jiǎn)便和節(jié)能因素優(yōu)先采用限流式接法.3、實(shí)驗(yàn)電路和電學(xué)儀器的選擇（1）電路的選擇安培表內(nèi)、外接電路的選擇由于電壓表的分流作用和電流表的分壓作用，造成表的示數(shù)與通過(guò)負(fù)載的電壓或電流真實(shí)值之間產(chǎn)生誤差，為減小此系統(tǒng)誤差，應(yīng)慎重選擇電流表的內(nèi)外接法，選擇方法如下：1、直接比較法：當(dāng)待測(cè)電阻阻值Rx<<RV時(shí)，伏特表分流很小，選擇安培表外接電路；當(dāng)待測(cè)電阻阻值Rx>>RA時(shí)，安培表分壓很小，選擇安培表內(nèi)接電路。2、臨界值計(jì)算比較法：當(dāng)待測(cè)電阻阻值與電壓表、電流表的阻值相差不多時(shí)，如何確定被測(cè)電阻R是較大還是較小呢？我們要計(jì)算兩種接

8、法的相對(duì)誤差，可用與相比較.當(dāng)即時(shí)，宜采用電流表外接法；當(dāng)即時(shí)，宜采用電流表內(nèi)接法；而時(shí)，電流表內(nèi)外接法效果是一樣的.此時(shí)的被測(cè)電阻值R我們稱為臨界電阻。3、測(cè)試判斷法（試觸法）若Rx、RA、RV的大小關(guān)系事先沒(méi)有給定，可借助試觸法確定內(nèi)、外接法.具體做法是:如圖10-6所示組成電路，其中電流表事先已經(jīng)接好，拿電壓表的一個(gè)接線柱去分別試觸M、N兩點(diǎn)，觀察先后兩次試觸時(shí)兩電表的示數(shù)變化情況。如果電流表的示數(shù)變化比電壓表示數(shù)變化明顯(即)，說(shuō)明接M點(diǎn)時(shí)電壓表分流作用引起的誤差大于接N點(diǎn)時(shí)電流表分壓作用引起的誤差，這時(shí)應(yīng)采用內(nèi)接法(即電壓表接N點(diǎn))。如果電壓表的示數(shù)變化比電流表示數(shù)變化明顯(即)，說(shuō)

9、明接N點(diǎn)時(shí)電流表分壓作用引起的誤差大于接M點(diǎn)時(shí)電壓表分流作用引起的誤差，這時(shí)應(yīng)采用外接法(即電壓表接M點(diǎn)).圖10-6（口決：“內(nèi)大外小”，即內(nèi)接法適合測(cè)大電阻且系統(tǒng)誤差偏大，即測(cè)量值大于真實(shí)值，外接法適合測(cè)小電阻且系統(tǒng)誤差偏小，即測(cè)量值小于真實(shí)值，）控制電路（即滑動(dòng)變阻器的接法）的選擇，見(jiàn)難點(diǎn)2（2）電路實(shí)驗(yàn)器材和量程的選擇，應(yīng)考慮以下幾點(diǎn)：電路工作的安全性，即不會(huì)出現(xiàn)電表和其它實(shí)驗(yàn)器材因過(guò)載毀壞現(xiàn)象。能否滿足實(shí)驗(yàn)要求（常常要考慮便于多次測(cè)量求平均值）。選擇器材的一般思路是：首先確定實(shí)驗(yàn)條件，然后按電源電壓表電流表變阻器順序依次選擇。根據(jù)不使電表受損和盡量減少誤差的原則選擇電表.首先保證流過(guò)

10、電流表的電流和加在電壓表上的電壓均不超過(guò)使用量程，然后合理選擇量程，務(wù)必使指針有較大偏轉(zhuǎn)（一般取滿偏度的左右），以減少測(cè)讀誤差.根據(jù)電路中可能出現(xiàn)的電流或電壓范圍需選擇滑動(dòng)變阻器，注意流過(guò)滑動(dòng)變阻器的電流不超過(guò)它的額定值，對(duì)大阻值的變阻器，如果是滑動(dòng)頭稍有移動(dòng)，使電流、電壓有很大變化的，不宜采用.應(yīng)根據(jù)實(shí)驗(yàn)的基本要求來(lái)選擇儀器，對(duì)于這種情況，只有熟悉實(shí)驗(yàn)原理，才能作出恰當(dāng)?shù)倪x擇.總之，最優(yōu)選擇的原則是：方法誤差盡可能小.b、實(shí)現(xiàn)較大范圍的靈敏調(diào)節(jié).c、在大功率裝置（電路）中盡可能節(jié)省能量；在小功率電路里，在不超過(guò)用電器額定值的前提下，適當(dāng)提高電流、電壓值，以提高測(cè)試的準(zhǔn)確度.根據(jù)以上原則，電學(xué)

11、儀器的選擇有如下建議：1、電源的選擇：選擇直流電源，應(yīng)根據(jù)用電器的需要來(lái)確定，一般考慮用電器所需的電壓、電路中的電流、電源電動(dòng)勢(shì)和允許電流等.在不超過(guò)待測(cè)器材所允許的最大電壓值的情況下，選擇電動(dòng)勢(shì)較大的電源（以獲得更多的測(cè)量數(shù)據(jù)）。在相同電動(dòng)勢(shì)情況下，通常選擇內(nèi)電阻較小的電源（以獲得較穩(wěn)定的路端電壓）,測(cè)電源內(nèi)阻除外。2、電表的選擇：在不超過(guò)電表量程的條件下，選擇量程較小的電表（以便測(cè)量時(shí)示數(shù)能在滿刻度的2/3左右）。3、滑動(dòng)變阻器的選擇:要由電路中所要求或可能出現(xiàn)的電流、電壓的范圍來(lái)選定變阻器，實(shí)際流過(guò)變阻器的電流不得超過(guò)其額定值；如要通過(guò)變阻器的電阻改變來(lái)讀取不同的電流、電壓值時(shí)，要注意避

12、免變阻器滑片稍有移動(dòng)電流或電壓就會(huì)有很大變化的出現(xiàn)，也要避免出現(xiàn)滑片從一頭滑到另一頭，電流或電壓幾乎沒(méi)有變化的情況.若控制電路確定為限流接法,則滑動(dòng)變阻器應(yīng)選用與實(shí)驗(yàn)電路中其它電阻的總阻值相差不大的;若控制電路三、關(guān)于電路實(shí)物連線的幾個(gè)易錯(cuò)點(diǎn)：1、電鍵必須控制全電路2、電表的量程和正負(fù)極3、滑動(dòng)變阻器的“兩端限流、三端分壓”接法，且要求在閉合電鍵前，必須保證限流接法中滑動(dòng)變阻器以最大電阻接入電路，分壓接法中滑動(dòng)變阻器輸出電壓端電壓為零。4、注意檢查安培表的內(nèi)外接法是否正確5、導(dǎo)線不能接在滑動(dòng)變阻器的支架或滑動(dòng)頭上，不能穿越用電器，不能有交叉線.提高練習(xí)1.某同學(xué)通過(guò)查找資料自己動(dòng)手制作了一個(gè)電

13、池。該同學(xué)想測(cè)量一下這個(gè)電池的電動(dòng)勢(shì)E 和內(nèi)電阻，但是從實(shí)驗(yàn)室只借到一個(gè)開(kāi)關(guān)、一個(gè)電阻箱（最大阻值為9.999，科當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)電阻用） 一只電流表（量程=0.6A,內(nèi)阻）和若干導(dǎo)線請(qǐng)根據(jù)測(cè)定電動(dòng)勢(shì)E內(nèi)電阻的要求，設(shè)計(jì)圖4中器件的連接方式，畫(huà)線把它們連接起來(lái)。 接通開(kāi)關(guān)，逐次改變電阻箱的阻值，讀處與對(duì)應(yīng)的電流表的示數(shù)I,并作記錄當(dāng)電阻箱的阻值時(shí)，其對(duì)應(yīng)的電流表的示數(shù)如圖5所示。處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)時(shí)首先計(jì)算出每個(gè)電流值I 的倒數(shù);再制作R-坐標(biāo)圖，如圖6所示，圖中已標(biāo)注出了（）的幾個(gè)與測(cè)量對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)點(diǎn)，請(qǐng)你將與圖5實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)點(diǎn)也標(biāo)注在圖6中上。在圖6上把描繪出的坐標(biāo)點(diǎn)練成圖線 根據(jù)圖6描繪出的圖線可得

14、出這個(gè)電池的電動(dòng)勢(shì)E= V,內(nèi)電阻 。）2. 圖示為簡(jiǎn)單歐姆表原理示意圖，其中電流表的偏電流=300A,內(nèi)阻Rg=100 ，可變電阻R的最大阻值為10 k，電池的電動(dòng)勢(shì)E=1.5 V,內(nèi)阻r=0.5 ，圖中與接線柱A相連的表筆顏色應(yīng)是 色，接正確使用方法測(cè)量電阻Rx的阻值時(shí)，指針指在刻度盤(pán)的正中央，則Rx= k.若該歐姆表使用一段時(shí)間后，電池電動(dòng)勢(shì)變小，內(nèi)阻變大，但此表仍能調(diào)零，按正確使用方法再測(cè)上述Rx其測(cè)量結(jié)果與原結(jié)果相比較 （填“變大”、“變小”或“不變”）。3. 在“測(cè)定金屬導(dǎo)體的電阻率”的實(shí)驗(yàn)中，待測(cè)金屬導(dǎo)線的電阻Rx 約為5實(shí)驗(yàn)室備有下列實(shí)驗(yàn)器材A電壓表V1(量程3V，內(nèi)阻約為15

15、K)B電壓表V2 (量程15V，內(nèi)阻約為75K)C電流表A1(量程3A，內(nèi)阻約為0.2)D電流表A2(量程600mA，內(nèi)阻約為1)E變阻器R1 (0100，0.3A)F變阻器R2 (02000，0.1 A)G電池E(電動(dòng)勢(shì)為3V，內(nèi)阻約為0.3)H開(kāi)關(guān)S，導(dǎo)線若干 (1)為提高實(shí)驗(yàn)精確度，減小實(shí)驗(yàn)誤差，應(yīng)選用的實(shí)驗(yàn)器材有                  。 (2)為減小實(shí)驗(yàn)誤差，應(yīng)選用下圖中 &

16、#160;        (填“a”或“b”)為該實(shí)驗(yàn)的電原理圖，并按所洗擇的電原理圖把實(shí)物圖用導(dǎo)線連接起來(lái) (3)若用刻度尺測(cè)得金屬絲長(zhǎng)度為60.00cm，用螺旋測(cè)微器測(cè)得導(dǎo)線的直徑為0.635mm，兩電表的示數(shù)分別如下圖所示，則電阻值為       ，電阻率為      _。·4. 某同學(xué)在實(shí)驗(yàn)室先后完成下面兩個(gè)實(shí)驗(yàn)：測(cè)定一節(jié)干電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻；描繪小燈泡的伏安特性曲線。（1）用實(shí)驗(yàn)測(cè)量得

17、到數(shù)據(jù)作出UI圖線如圖中a線，實(shí)驗(yàn)測(cè)得干電池電動(dòng)勢(shì)為      V，內(nèi)電阻為     。（2）在描繪小燈泡伏安特性曲線的實(shí)驗(yàn)中，為減小實(shí)驗(yàn)誤差，方便調(diào)節(jié)，請(qǐng)?jiān)诮o定的四個(gè)電路圖和三個(gè)滑動(dòng)變阻器中選取適當(dāng)?shù)碾娐坊蚱鞑?，并將它們的編?hào)填在橫線上. 應(yīng)選取的電路是      ，滑動(dòng)變阻器應(yīng)選取     。E. 總阻值15 ，最大允許電流2 A的滑動(dòng)變阻器F. 總阻值200 ，最大允許電流、2 A的滑動(dòng)變阻器G. 總阻值100

18、0 ，最大允許電流1 A的滑動(dòng)變阻器（3）將實(shí)驗(yàn)中得到的數(shù)據(jù)在實(shí)驗(yàn)中同一UI坐標(biāo)系內(nèi)描點(diǎn)作圖，得到如圖所示的圖線b，如果將實(shí)驗(yàn)中的電池與實(shí)驗(yàn)中的小燈泡組成閉合回路，此時(shí)小燈泡的實(shí)際功率為            W。5. 用伏安法測(cè)電阻時(shí)，由于電壓表、電流表內(nèi)阻的影響，不論使用電流表內(nèi)接法還是電流表外接法，都會(huì)產(chǎn)生系統(tǒng)誤差。為了消除系統(tǒng)誤差，某研究性學(xué)習(xí)小組設(shè)計(jì)了如圖所示的測(cè)量電路。    請(qǐng)完成下列操作過(guò)程：第一步：先將R2的滑動(dòng)頭調(diào)到最左端，單刀雙擲開(kāi)關(guān)

19、S2合向a，然后閉合電鍵S1，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器R1和R2，使電壓表和電流表的示數(shù)盡量大些（不超過(guò)量程），讀出此時(shí)電壓表和電流表的示數(shù)U1、I1。第二步：保持兩滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭位置不變，