高考電學(xué)實(shí)驗(yàn)專(zhuān)題

高考電學(xué)實(shí)驗(yàn)專(zhuān)題本實(shí)驗(yàn)通過(guò)改變小燈泡電壓和電流的大小，測(cè)量小燈泡的伏安特性曲線(xiàn)，從而了解小燈泡的電學(xué)性質(zhì)。實(shí)驗(yàn)步驟：1.將電源接入電路，用電壓表和電流表分別測(cè)量小燈泡的電壓和電流，并記錄數(shù)據(jù)。2.改變電壓大小，重復(fù)步驟1，記錄數(shù)據(jù)。3.根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)，繪制小燈泡的伏安特性曲線(xiàn)。實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)：1.在測(cè)量電壓和電流時(shí)，要注意安全，避免電擊。2.測(cè)量數(shù)據(jù)要準(zhǔn)確，避免誤差。3.繪制曲線(xiàn)時(shí)，要注意坐標(biāo)軸標(biāo)注和曲線(xiàn)平滑。實(shí)驗(yàn)結(jié)果：通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)量，得到小燈泡的伏安特性曲線(xiàn)如下圖所示。從圖中可以看出，小燈泡的電阻隨電壓的增加而增加，符合歐姆定律。同時(shí)，在電壓較低時(shí)，小燈泡的電阻較小，電流較大，而在電壓較高時(shí)，小燈泡的電阻較大，電流較小。這說(shuō)明小燈泡的電學(xué)性質(zhì)與電壓和電流的大小有關(guān)。由于電流增大，小燈泡的功率也會(huì)增大，導(dǎo)致溫度升高，電燈絲材料的電阻率增大，進(jìn)而導(dǎo)致燈絲電阻增大，因此燈絲電阻并不是一個(gè)定值。隨著電流的增大，燈絲電阻也隨之增大，其伏安特性曲線(xiàn)(I-U圖線(xiàn))也不是一條直線(xiàn)。在該曲線(xiàn)上，任意一點(diǎn)與原點(diǎn)連線(xiàn)的斜率表示該點(diǎn)(在此電壓與電流下)的電阻的倒數(shù)，斜率越小，電阻越大。實(shí)驗(yàn)器材包括“3.8V，0.3A”的小燈泡、4~6V學(xué)生電源(或3～4個(gè)電池組)、滑動(dòng)變阻器(阻值約為100Ω)、電壓表(電壓范圍約為15V)、電流表(電流范圍約為0.6A)、一個(gè)開(kāi)關(guān)和若干導(dǎo)線(xiàn)。實(shí)驗(yàn)電路如圖所示。實(shí)驗(yàn)步驟：1.選取適合的儀器按照電路連接好。2.將滑動(dòng)變阻器滑片調(diào)節(jié)到A端后，閉合開(kāi)關(guān)。3.調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，在燈泡額定電壓范圍內(nèi)讀取不同的電壓值和電流值，并制表記錄。4.斷開(kāi)開(kāi)關(guān)，拆下導(dǎo)線(xiàn)，將儀器恢復(fù)原樣。5.以I為縱軸，U為橫軸，畫(huà)出I-U曲線(xiàn)并進(jìn)行分析。注意事項(xiàng)：1.由于本實(shí)驗(yàn)要作出I—U圖線(xiàn)，所以要求測(cè)出一組包括零在內(nèi)的電壓、電流值，因此，變阻器要采用分壓接法。2.本實(shí)驗(yàn)中，因被測(cè)小燈泡電阻較小，因此實(shí)驗(yàn)電路必須采用電流表外接法。3.開(kāi)關(guān)閉合后，調(diào)節(jié)變阻器滑片的位置，使小燈泡的電壓逐漸增大，可在電壓表讀數(shù)每增加一個(gè)定值(如0.5V)時(shí)，讀取一次電流值。調(diào)節(jié)滑片時(shí)應(yīng)注意使電壓表的示數(shù)不要超過(guò)小燈泡的額定電壓。4.開(kāi)關(guān)閉合前變阻器滑片移到圖中的左端。5.坐標(biāo)紙上建立坐標(biāo)系，橫坐標(biāo)所取的分度例應(yīng)該適當(dāng)，盡量使測(cè)量數(shù)據(jù)畫(huà)出的圖線(xiàn)占滿(mǎn)坐標(biāo)紙。連線(xiàn)一定用平滑的曲線(xiàn)，不能畫(huà)成折線(xiàn)。誤差分析：1.測(cè)量電路存在系統(tǒng)誤差，未考慮電壓表的分流，造成測(cè)得的I值比真實(shí)值偏大。2.描繪I-U線(xiàn)時(shí)作圖不準(zhǔn)確造成的偶然誤差。知識(shí)延伸：滑動(dòng)變阻器的限流接法和分壓接法如下圖所示。分壓電路調(diào)節(jié)范圍大，通常用于保護(hù)負(fù)載電路，限流電路能耗小，電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，因此應(yīng)優(yōu)先考慮。但在不同情況下，限流接法和分壓接法的調(diào)節(jié)效果不同，需要根據(jù)實(shí)際情況選擇合適的接法。例如，要使某部分電路的電壓或電流從零開(kāi)始連續(xù)調(diào)節(jié)，只有分壓接法才能滿(mǎn)足。如果實(shí)驗(yàn)所提供的電表量程或其它元件允許通過(guò)的最大電流很小，采用限流接法會(huì)導(dǎo)致電路中實(shí)際電流（或電壓）超過(guò)電表量程或元件允許的最大電流（或電壓），必須采用分壓接法。在伏安法測(cè)電阻實(shí)驗(yàn)中，如果滑動(dòng)變阻器的阻值遠(yuǎn)小于待測(cè)電阻，采用限流接法待測(cè)電阻上的電流（或電壓）變化很小，不利于多次測(cè)量求平均值或用圖像處理數(shù)據(jù)，也無(wú)法保護(hù)用電器，應(yīng)選用分壓接法。測(cè)定電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的實(shí)驗(yàn)原理是根據(jù)閉合電路歐姆定律E=U+Ir，用電壓表測(cè)出路端電壓，電流表測(cè)出干路電流，通過(guò)滑動(dòng)變阻器觸頭的調(diào)節(jié)，得到方程組。在數(shù)據(jù)處理方面，有計(jì)算法和圖像法兩種方法。計(jì)算法雖然簡(jiǎn)單，但誤差可能很大。圖像法常用于求解電源電動(dòng)勢(shì)E和電源內(nèi)阻r，根據(jù)總坐標(biāo)軸U描述的電路的路端電壓和橫坐標(biāo)軸描述的電路中的干路電流，縱截距表示電路的開(kāi)路電壓，等于電源電動(dòng)勢(shì)E，橫截距表示電路的短路電流，斜率的絕對(duì)值表示電源的內(nèi)阻r，有r=E/I。根據(jù)實(shí)際情況，可以選擇不同的伏安法、安阻法和真伏阻法，以獲得更準(zhǔn)確的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。的阻值大小不同，量程也不同，5的量程較大．3．使用多用電表測(cè)量電路中的電流、電壓和電阻的方法(1)測(cè)量電流將電流表的選擇開(kāi)關(guān)撥到電流擋位，根據(jù)電路特點(diǎn)選擇合適的擋位，將測(cè)試筆分別接在電路中的兩個(gè)端點(diǎn)上，讀取電流表的示數(shù)即可得到電路中的電流值．(2)測(cè)量電壓將電流表的選擇開(kāi)關(guān)撥到電壓擋位，根據(jù)電路特點(diǎn)選擇合適的擋位，將測(cè)試筆分別接在電路中的兩個(gè)端點(diǎn)上，讀取電流表的示數(shù)即可得到電路中的電壓值．(3)測(cè)量電阻將電流表的選擇開(kāi)關(guān)撥到歐姆擋位，根據(jù)電路特點(diǎn)選擇合適的擋位，將測(cè)試筆分別接在電路中的兩個(gè)端點(diǎn)上，讀取電流表的示數(shù)，根據(jù)歐姆定律計(jì)算出電路中的電阻值．4．注意事項(xiàng)(1)使用多用電表時(shí)，要根據(jù)電路特點(diǎn)選擇合適的擋位，否則會(huì)燒壞電表．(2)在測(cè)量電路中的電流和電壓時(shí)，要注意測(cè)試筆的極性，以免讀數(shù)出錯(cuò)．(3)在測(cè)量電路中的電阻時(shí)，要將電路斷開(kāi)，以免影響測(cè)量結(jié)果．(4)使用歐姆擋時(shí)，要先將調(diào)零旋鈕旋到最左端，再將測(cè)試筆接觸在一起，使電流表的指針指向0，然后再進(jìn)行測(cè)量．5．實(shí)驗(yàn)步驟(1)接線(xiàn)：根據(jù)實(shí)驗(yàn)電路接線(xiàn)圖，在實(shí)驗(yàn)板上搭建電路．(2)測(cè)量電流：將多用電表的選擇開(kāi)關(guān)撥到電流擋位，根據(jù)電路特點(diǎn)選擇合適的擋位，將測(cè)試筆分別接在電路中的兩個(gè)端點(diǎn)上，讀取電流表的示數(shù)即可得到電路中的電流值．(3)測(cè)量電壓：將多用電表的選擇開(kāi)關(guān)撥到電壓擋位，根據(jù)電路特點(diǎn)選擇合適的擋位，將測(cè)試筆分別接在電路中的兩個(gè)端點(diǎn)上，讀取電流表的示數(shù)即可得到電路中的電壓值．(4)測(cè)量電阻：將多用電表的選擇開(kāi)關(guān)撥到歐姆擋位，根據(jù)電路特點(diǎn)選擇合適的擋位，將測(cè)試筆分別接在電路中的兩個(gè)端點(diǎn)上，讀取電流表的示數(shù)，根據(jù)歐姆定律計(jì)算出電路中的電阻值．(5)記錄數(shù)據(jù)：將測(cè)量得到的電流、電壓和電阻值記錄下來(lái)．(6)拆卸電路：實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，拆卸電路，清理實(shí)驗(yàn)器材，保持實(shí)驗(yàn)環(huán)境整潔．在實(shí)驗(yàn)中，我們需要使用多用電表來(lái)測(cè)量電路中的電流、電壓和電阻。為了防止小量程的電流表在直接串聯(lián)電路中被燒壞，需要并聯(lián)一個(gè)分流電阻來(lái)擴(kuò)大電流表的量程。根據(jù)并聯(lián)分流的原理，我們可以計(jì)算出應(yīng)該并聯(lián)的分流電阻的阻值，同時(shí)也可以得到改裝成電流表后的內(nèi)阻大小。同樣地，為了測(cè)量較大的電壓，我們需要給小量程的電流表串聯(lián)一個(gè)分壓電阻，將電流表的示數(shù)轉(zhuǎn)化為電壓值。根據(jù)串聯(lián)電路的分壓原理，我們可以計(jì)算出應(yīng)該串聯(lián)的分壓電阻的阻值，同時(shí)也可以得到改裝成電壓表后的內(nèi)阻大小。在使用多用電表測(cè)量電路中的電流、電壓和電阻時(shí)，我們需要根據(jù)電路特點(diǎn)選擇合適的擋位，否則會(huì)燒壞電表。在測(cè)量電路中的電流和電壓時(shí)，要注意測(cè)試筆的極性，以免讀數(shù)出錯(cuò)。在測(cè)量電路中的電阻時(shí)，要將電路斷開(kāi)，以免影響測(cè)量結(jié)果。使用歐姆擋時(shí)，要先將調(diào)零旋鈕旋到最左端，再將測(cè)試筆接觸在一起，使電流表的指針指向0，然后再進(jìn)行測(cè)量。在實(shí)驗(yàn)中，我們需要先根據(jù)實(shí)驗(yàn)電路接線(xiàn)圖，在實(shí)驗(yàn)板上搭建電路。然后，根據(jù)電路特點(diǎn)選擇合適的擋位，使用多用電表測(cè)量電路中的電流、電壓和電阻，并記錄下測(cè)量得到的數(shù)據(jù)。實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，需要拆卸電路，清理實(shí)驗(yàn)器材，保持實(shí)驗(yàn)環(huán)境整潔。高考物理電學(xué)實(shí)驗(yàn)專(zhuān)題電阻擋是根據(jù)閉合電路歐姆定律制成的，可直接讀出電阻之值。它的原理如圖3所示。其中G為靈敏電流表，滿(mǎn)偏電流Ig，線(xiàn)圈電阻Rg，電源電動(dòng)勢(shì)E，內(nèi)阻r，R為可變電阻，也叫調(diào)零電阻。當(dāng)紅黑表筆不接觸時(shí)，電流表示數(shù)為零，紅黑表筆間電阻為無(wú)限大。當(dāng)紅黑表筆短接時(shí)，調(diào)節(jié)R使指針滿(mǎn)偏，有Ig=Rg+r+R+E。當(dāng)紅黑表筆間接電阻Rx時(shí)，通過(guò)電流表電流I=E/(Rx+Rg+r+R)，每一個(gè)Rx對(duì)應(yīng)一個(gè)電流I，在刻度盤(pán)上標(biāo)出與Rx+Rg+r+R對(duì)應(yīng)的R的值，這樣即可讀出待測(cè)電阻阻值，但由上式看出，I與Rx不成比例，故歐姆表刻度不均勻。當(dāng)歐姆表指針指向表盤(pán)中央時(shí)，有I=11E/Ig，即Ig=22Rx+Rg+r+R，解得Rx=Rg+r+R=內(nèi)，即R中=R內(nèi)。二極管的單向?qū)щ娦跃w二極管是由半導(dǎo)體材料制成的，它有兩個(gè)極，一個(gè)叫正極，一個(gè)叫負(fù)極，它的符號(hào)如圖4甲所示。晶體二極管具有單向?qū)щ娦?符號(hào)上的箭頭表示允許電流通過(guò)的方向)。當(dāng)給二極管加正向電壓時(shí)，它的電阻很小，電路導(dǎo)通，如圖乙所示；當(dāng)給二極管加反向電壓時(shí)，它的電阻很大，電路截止，如圖丙所示。將多用電表的選擇開(kāi)關(guān)撥到歐姆擋，紅、黑表筆接到二極管的兩極上，當(dāng)黑表筆接“正”極，紅表筆接“負(fù)”極時(shí)，電阻示數(shù)較小，反之電阻示數(shù)很大，由此可判斷出二極管的正、負(fù)極。實(shí)驗(yàn)器材多用電表、干電池、電阻箱、定值電阻、開(kāi)關(guān)、小燈泡、二極管和導(dǎo)線(xiàn)。實(shí)驗(yàn)步驟1.觀(guān)察多用電表的外形，認(rèn)識(shí)選擇開(kāi)關(guān)的測(cè)量項(xiàng)目及量程。2.檢查多用電表的指針是否停在表盤(pán)刻度左端的零位置。若不指零，則可用小螺絲刀進(jìn)行機(jī)械調(diào)零。3.將紅、黑表筆分別插入“＋”“－”插孔。4.按如圖5甲所示連好電路，將多用電表選擇開(kāi)關(guān)置于直流電壓擋，測(cè)小燈泡兩端的電壓。5.按如圖乙所示連好電路，將選擇開(kāi)關(guān)置于直流電流擋，測(cè)量通過(guò)小燈泡的電流。6.利用多用電表的歐姆擋測(cè)三個(gè)定值電阻的阻值，比較測(cè)量值和真實(shí)值的誤差。用多用電表測(cè)電阻的步驟：①調(diào)整定位螺絲，使指針指向電流的零刻度。本文介紹了高考物理實(shí)驗(yàn)中的電學(xué)實(shí)驗(yàn)專(zhuān)題，包括測(cè)量電阻、電流、電壓等實(shí)驗(yàn)步驟和注意事項(xiàng)。在測(cè)量電阻時(shí)，應(yīng)選擇開(kāi)關(guān)并置于“Ω”擋的“×1”，短接紅、黑表筆，調(diào)節(jié)歐姆調(diào)零旋鈕，然后斷開(kāi)表筆，再使指針指向∞。接著將兩表筆分別接觸阻值為幾十歐的定值電阻兩端，讀出指示的電阻值，然后斷開(kāi)表筆，再與標(biāo)定值進(jìn)行比較。測(cè)量完畢后，將選擇開(kāi)關(guān)置于交流電壓最高擋或“OFF”擋。在研究二極管的單向?qū)щ娦詴r(shí)，可以利用多用電表的歐姆擋測(cè)二極管兩個(gè)引線(xiàn)間的電阻，確定正負(fù)極。同時(shí)，也可以探索黑箱內(nèi)的電學(xué)元件。在數(shù)據(jù)處理方面，應(yīng)根據(jù)實(shí)驗(yàn)需要選擇合適的擋位，如電壓擋、歐姆擋等。在測(cè)量電阻時(shí)，電阻值等于表針的示數(shù)與倍率的乘積，指針示數(shù)的讀數(shù)一般讀兩位有效數(shù)字。在測(cè)量電流和電壓時(shí)，讀數(shù)時(shí)應(yīng)注意表盤(pán)的最小刻度，讀到最小刻度的下一位或與最小刻度位數(shù)相同即可。誤差分析中指出，電池用舊