高中物理电学实验
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
1、“大内”：当 R >> RA 时，，选择电流表内接法测量，误差更小。
“小外”：当 R << Rv 时，，选择电流表外接法测量，误差更小。
2、“大内”：当R>时，应选择电流表内接法进行测量。
“小外”：当R< 时，应选择电流表外接法进行测量。
证明：电流表内、外接法的相对误差分别为δ内 = RA/R 和δ外 = R/(Rv+R)，则：
（1）若δ内<δ外，RA/R < R/(Rv+R)即
R2>R A R v+R A R≈R A R v， R>此时，电流表内接法的相对误差小于电流表外接法的相对误差，故实验电路应选择电流表内接法，即“大内”。
（2）同上分析可知，当R<时，δ内>δ外，实验电路应选择电流表外接法，即“小外”。
3、试触法
当待测电阻的阻值完全未知时，常采用试触法，观察电流表和电压表的示数变化情况： "大内"：当ΔI/I>ΔU/U 时，电流表的示数的相对变化大，说明电压表的分流作用显著，待测电阻的阻值与电压表的内阻可以相比拟，误差主要来源于电压表，应选择电流表内接法。 "小外"：当ΔI/I<ΔU/U 时，电流表的示数的相对变化小，
说明电流表的分压作用显著，待测电阻的阻值与电流表的内阻可以相比拟，误差主要来源于电流表，应选择电流表外接法。
例：某同学用伏安法测一个未知电阻R ，用图一所示甲、乙电路各测一次，依甲图测得的数据是U=2.9V 、I=4.0mA ，依乙图测得的数据是3.0V 、3.0mA ，由此可知 所示的电路测量误差小些，测得的R 为____Ω 。
分析：对电流表所测数据，ΔI/I=(4.0-3.0)/4.0=1/4 ；对电压表所测数据,ΔU/U=(3.0-2.9)/2.9=1/29 ，此时ΔI/I>ΔU/U ，由"大内"有，电流表内接法的测量误差小，即乙图所示电路，测得的R= U/I=3.0/3.0×10-3Ω=1.0×103Ω
二、替代法测电阻
（1）电路如图
2、实验原理
本实验利用闭合电路欧姆定律，当电流表示数相同时的R1值即等于待测电阻R X的阻值大小
误差分析：
实验中的误差主要来源于电阻箱接触电阻的存在，一般测量电路时选择图1所示的电路图，主要原因是，电阻箱在测量过程中不允许流过的电流过大。
三、半偏法测电阻
（一）实验电路
1、限流式半偏法，
图九为限流式半偏法（因变阻器采用的是限流接法）原理为：
首先闭合K1、断开K2，调节R1使电流表满偏，再保持K1不变，
R1不变，调节器节R2使电流表半偏，则此时变阻器R2的示数即为要测
量的电流表的阻值。
原因，当R1》》R g时，R2的引入对于干路电流影响极小，可以忽略
不计，可认为电路中I=Ig不变，所以电流表的电流与流过变阻器的
电流相同，据并联电路分流关系可得，R2=R g。
适用条件：本电路仅适用于测量小电阻电流表的内阻。
误差分析：
电路中，E、r不变，R1不变，R2的引入导致电路的总电阻略有减小，电路中总电流略有增大，从而使得流过变阻器R2的电流比流过电流表的电流稍大些，因此变阻器的电阻略小于电表内阻。所以测量值比真实值偏小。
减小误差的方法：
电路中电源电动势要大一些，从而使得变阻器R1的阻值尽可能大些。
2、分压式半偏法
图十为分压式半偏法（因变阻器采用的是分压式连接法）
实验原理：
如图闭合K1闭合K2，调节器节R1，使电压表满偏，保持R1不变，断开K2，调节R2使电压表半偏，当R V》R1时，接入R2，时可认为分压电路部分电压不变，据串联电路的分压特点可得，R V=R2。
应用条件：本电路仅适用于测量大阻值电表内电阻。
误差分析：
接入R2时，导致分压电路总电阻略有增大，从而使分压电路分压略有增大，而电压表的示数仅为U/2则R2两端的电压应略大于U/2，所以R2﹥R V。即电压表的测量值略大于真实值。
减小误差的方法：
1、U g》R1，R1越小，U g越大误差越小
2、电源电动势E大，则分压电阻越小，误差越小。
四、电桥电路测电阻（2017全国二卷）
1、电路原理如图
2、电路原理
当电路中灵敏电流计的示数为零时则有电阻=
2
1
R
R
4
3
R
R
利用此关系可进行电阻的测量，在测量时可把电路转换为如下图所示。
即把R3、R4换成一根长直均匀电阻丝，R X为待测电阻，R0为标准电阻，R0和R X间接入一灵敏电流计，滑动触头P可在电阻丝AB上任意移动，且接触良好，当电流表中I=0时
测出AP、BP两段电阻丝的长度，由下式
2
1
x
x
R
R
X
=
可得出R x的阻值大小。
3、误差分析：
该设计电路中的误差主要决定于电流表的灵敏度和电路中的接触电阻的大小。
五、利用电表的非常规接法测电阻
电表的非常规接法一般是指利用电流表与电阻的并联来测量低值电阻，或是电压表与电阻的串联来测量高值电阻。此种接法在近几年的高考中经常出现，应引起重视。
电路如图
1、电流表的非常规接法
此种接法实质是伏安法测电阻：但在测量时要求知道电表的内阻
图1中
1
2
1
1
I
I
R
I
R
x-
=电路中要求知道电流表A1的内阻；
图2中
2
2
2
1
1
I
R
I
R
I
R
x
-
=电路中要求知道两只电流表的内阻；
适用范围：
在测量电路中由于电流表的内阻一般较小，故本电路一般仅适用于测量低值电值。
2、电压表的非常规接法
图1中()11
121112U R U U R U U U R X -=
-=
式中R 1电压表U 1的内阻 图1中2
2
112
R U
R U U R X -=
式中R 1、R 2为电压表U 1、U 2的内阻
该设计电路中由于电压表一般内阻较大，故本电路一般用于测量高阻值电阻阻值。
六、利用欧姆表原理测电阻 1、欧姆表原理电路图：
2、原理：利用闭合电路欧姆定律。
x
g R r R R R E
I ++++=
10
（1）首先将红黑表笔短接，调节R 1使电流表满偏I=I g ，
g g I r
R R R E
I =+++=
10
令R 内=R 0+R 1+R g + r
保持R 1不变，接入待测电阻R X ，则每一个R X 对应于一个电流值I ，即
x
R R E
I +=
内
利用I 与I g 的比值关系可得出表盘上每一刻度所对应的电阻值，即为改装后的欧姆表。其中当I=2
1
I g 时R X =R 即中值电阻等于内阻。对于欧姆表在测量电阻时待测电阻阻值在中值电阻附近时测量值较准确，误差较小，所以一般要求在测量时，阻值在中值电阻附近，可通过换档调零来调节。
3、误差分析：
欧姆表引入的误差主要在于两点： i.
由于电池用久以后会导致电源的电动势下降，而内阻增大，导致中值电阻阻值增大，不能调零，从而导致测量值大于真实值。 ii.
由于表盘的刻度不均匀，读数误差大，只能用于粗略地测量电阻的阻值。
二、 控制电路分析
一般在高中物理电学实验中控制电路有两种：变阻器的限流式接法、变阻器的分压式接法 对变阻器的两种接法分析如下：
(一) 变阻器的限流式接法 1、 电路如图十八
2、
电路分析：
在限流式电路中当变阻器阻值R 比待测电阻R x 大得多时，变阻器对电路的控制作用明显。待测电阻R x 两端的电压范围为
U R
R U
R U X X →+=
电流范围为：
X
X R U
R R U I →+=
电路特点：由于电路中变阻器的阻值较大，所以在同等条件下电路中的总电流较小，电路发热较小，功率损耗较小。
电路设计选用要求：
电流小，功耗小或给出条件R>R X 时选且R 越大其限流作
用越明显
（二）变阻器的分压连接法 1、电路如图十九
2、电路分析
在限流式电路中当变阻器阻值R 比待测电阻R x 小得越多时，变阻器对电路的控制作用越明显。待测电阻R x 两端的电压范围为
U U →=0
通过待测电阻的电流范围为：
x
R U I →
=0 电路特点：
○
1 R ○ 2电路中电压的调节范围较大且连续可调， ○ 3由于电路中的总电阻较小，电路中通过的电流相对较大，电路功率消耗较大，发热较多。 电路设计选用要求： ○ 1当电路仪器，电表等的最大量程不够时 ○ 2电路中要求电压范围大且连续可调时 ○3 R 电器元件的选择和实验电路的选择与连接 一、电阻的测量方法 3、测量电阻的基本方法： 二、控制电路原理与分析及选用条件 1、限流式连接法： 特点：○1R>R X时选且R越大其限流作用越明显 ○2电路中通过的电流较小，电源的功率较小，电路中功率损耗较小，节能 选用要求：○1电流小，功耗小 ○2 R>R X时选且R越大其限流作用越明显 1、分压式连接法： 特点：○1 R ○2电路中电压的调节范围较大且连续可调， ○3由于电路中的总电阻较小，电路中通过的电流相对较大，电路功率消耗较大，发热较多。 选用要求：○1当电路仪器，电表等的最大量程比电源电动势小得多时 ○2电路中要求电压范围大且由0开始连续可调时 ○3 R （1）安全性原则：如通过电源和内阻和电流不能超过基允许的最大值；电路中电器元件上的电流、电压、电功率不能超过额定值，电表的量程等 （2）精确性原则：在实验条件和所给的电路元件中选择满足实验要求的器材，使实验原理更完善，实验过程尽可能简单，误差尽可能小结果尽可能精确。如：电表的偏转要求，导体对温度的要求，电表内阻的影响等： （3）可操作性：指操作要方便简单，读数准确误差小，数据 处理简便。可对于滑动变阻器在电路中的应用。 此外：在实际的电路设计中考虑电路尽可能简单，所需要电路元件少，消耗的电能要少等因素。 注：以上只是电学实验设计中的一些基本原则，在实际的实验设计中应充分理解题意，根据实际需要，在原则允许的条 件下来进行仪器的选择与电路的设计、连接。 例3、欲用伏安法测定一段阻值约为5Ω左右的金属导线的电阻，要求测量结果尽量准确，现备有以下器材： A、电池组（3V，内阻1Ω） B、电流表（0—3A，内阻0。0125Ω） C、电流表（0—0。6A，内阻0。125Ω） D、电压表（0—3V，内阻3KΩ） E 、 电压表（0—15V ，内阻15K Ω） F 、 滑动变阻器（0—20Ω，额定电流1A ） G 、 滑动变阻器（0—2000Ω，额定电流0。3A ） H 、 开关，导线若干； （1）上述实验器材中应选用的是：———————————— （2）试画出实验电路，并连接实物图 分析：由题分析可知，本题是用伏安法测电阻， 待测电阻阻值为5Ω，电源只有A 必选，故电压表只能选D ，而电流范围在0—0。6A 之间，故电流表只能选用C ，再依据伏安法测电阻的比值 比较原则可得只能选用电流表外接法。而变阻器最小为20Ω比待测电阻大，从实际看一般选用限流式控制电路。 答案：A 、C 、D 、E 、H 测量电路：如右图所示 例4：要用伏安法来测定一个阻值在25k Ω左右的电阻Rx 的较准确的阻值，备用的器材如表格所示。 A V 为了要使测量的结果达到较高的准确度，则 （1）测量电路应选择（填安培表内接法或安培表外接法）（2）控制电路应采用（填限流电路或分压电路） （3）电流表应选用（填代号）电压表应选用（填代号）（4）画出实验电路图。（其中电源和电键及其连线已画出） 例5、实验室中现有器材如下： 电池E：电动势约6V，内阻约1Ω 电压表：量程30V，内阻约为30kΩ 电压表：量程3V，内阻约为3kΩ 电压表：量程2.5V，内阻约为2.5kΩ 电阻箱：最大阻值为9999.9Ω，阻值最小改变量为0.1Ω 滑动变阻器：最大阻值为50Ω电键S，导线若干． 要求用图甲所示的电路测定电压表的内阻． (1)用此电路可以精确测量所给三块电压表中哪几块的内阻？ ________． (2)在可测的电压表中任选一个作为测量对象，在实物图乙上连成测量电路． (3)实验中，你除了要读出电阻箱的阻值外，还需要读出________．用所测数据表示待测电压表内阻的计算公式是________． 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。 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 ， 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 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(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。 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 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。 高中物理电学实验教学设计 [教学目标] 知识目标： 1、了解各种实验的基本原理和基本方法。 2、会正确地选择分析各种实验所需的器材、线路，正确地进行测量以及数据运算。 3、能根据题目要求设计出合理的实验线路，并选择器材、连接实验线路及测量数据。 能力目标；指导学生辨证地分析问题、合理地解决问题 德育目标：培养学生的创新思维能力。 [教学过程] 说明教学中的问题： 电学实验中涉及的主要问题有：器材的选择、测量电路的选择、控制电路的选择。 解决问题的方法： 解决好上述问题的关键是做好以下五个步骤， （1）选择好合适的实验原理。 （2）设计好合适的电路。 （3）选择好规格合适的实验仪器。 （4）选择好电流表的合理接法。 （5）选择好滑动变阻器的合理接法。 正确地选译议器和电路的问题，有一定的灵活性．解决时应掌握和遵循一些基本的原则、即“安全性”、“精确性”、“方便性”和“误差小”、“仪器少”、“耗电少”等各方面要综合考虑．灵活运用 具体内容为： 一、选择好合适的实验原理。 （1）、利用所学知识，寻找所测物理量与其他量的关系，每一种关系即为一种实验原理。例1、给你一只电阻，例2、你有哪些方法知道其电阻？ 分析本题实际上是要寻找测量电阻的实验原理。 方法一：利用欧姆定律：R= 方法二：利用串联电路电压分配规律：= 方法三、利用并联电路电流分配规律：I1R1=I2R2 方法四、若是色环电阻，可以利用色环的规定辨认其阻值。 ---------- （2）、根据题目给定条件，选择某一合适原理 如例1中，若给定的器材是电压表、电流表、电源、滑动变阻器等，则用其中的方法一。若给定的器材是变阻箱、电压表、电源等，则先考虑其中的方法二。。。。。。 实验室有如下一些器材，请设计一个实验测定某一未知电阻的阻值。 A、待测电阻（阻值约几百欧左右） B、电源E（内阻不可忽略） 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. 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 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 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 高中物理电学实验大全———含最全知识点和典型例题 知识点一： 误差与有效数字 1、误差 1．以下说法中，正确的是( ) A．采用伏安法测电阻时，只要仪器选得正确，可保证没有系统误差 B．用伏安法测电阻，不论是用电流表外接法，还是电流表内接法，都存在系统误差 C．用欧姆表测电阻，既准确又方便 D．伏安法测电阻，存在系统误差的原因是由于电流表的分压 答案 B 解析伏安法测电阻不可能没有系统误差，只能减小，故B正确、A错误；欧姆表测电阻方便但由于刻度不均匀读数误差较大，电池用久了误差更大，因而C错误；不同的测量电路引起误差的原因不同，故D错误。 2、有效数字： 从数字的左边起第一个不为零的数字算起：如0.0125为3位有效数字 知识点二： 不需要估读的仪器：游标卡尺、欧姆表、电阻箱等 需要估读的仪器：刻度尺、螺旋测微器、弹簧秤、电压表、电流表等一、测量规范 游标卡尺的读数方法： d=主尺读数（mm）+游标尺上对齐刻度线的数值（mm）*精度注意：20分度的游标卡尺，其读数要精确的0.05mm，读数的最后一位为0或5；50分度的游标卡尺，其读数要精确到0.02mm，读数的最后一位为0，2，4，6，8 1．如图为10分度的游标卡尺测量钢管内径时的示数，其示数为________mm。 答案22.7 解析22 mm(主尺)＋7(游尺)×0.1 mm＝22.7 mm。 2．下图游标卡尺的读数为________cm。 答案 1.340 螺旋测微器的读数方法： 测量值=固定刻度值+可动刻度(估读一位)*0.01（mm） 1、螺旋测微器的读数为________ mm。 答案8.117(8.116～8.118均正确) 解析固定刻度8 mm 可动刻度11.7×0.01 mm， 8 mm＋11.7×0.01 mm＝8.117 mm。 3．某同学利用游标卡尺和螺旋测微器分别测量一圆柱体工件的直径和高度，测量结果如图甲和乙所示。该工件的直径为________cm，高度为________mm。 八、电学实验题集粹（33个） 1．给你一只内阻不计的恒压电源，但电压未知，一只已知电阻Ｒ，一只未知电阻Ｒｘ，一只内阻不计的电流表但量程符合要求，以及开关、导线等，用来测Ｒｘ接在该恒压电源上时的消耗功率Ｐｘ，画出测量线路图并写出简要测量步骤，以及Ｐｘ的表达式． 2．如图3－94所示是研究闭合电路的内电压、外电压和电源电动势间关系的电路．（1）电压表Ｖ的（填“正”或“负”）接线柱应接在电源正极Ａ上，电压表Ｖ′的（填“正”或“负”）接线柱应接在探针Ｄ上．（2）当滑片Ｐ向右移动时，Ｖ′的示数将（填“变大”、“变小”或“不变”）． 图3－94 图3－95 3．有一只电压表，量程已知，内阻为ＲＶ，另有一电池（电动势未知，但不超过电压表的量程，内阻可忽略）．请用这只电压表和电池，再用一个开关和一些连接导线，设计测量某一高值电阻Ｒｘ的实验方法．（已知Ｒｘ的阻值和ＲＶ相差不大） （1）在如图3－95线框内画出实验电路． （2）简要写出测量步骤和需记录的数据，导出高值电阻Ｒｘ的计算式． 4．在“测定金属的电阻率”的实验中，用电压表测得金属丝两端的电压Ｕ，用电流表测得通过金属丝中的电流I，用螺旋测微器测得金属的直径ｄ，测得数据如图3－96（1）、（2）、（3）所示．请从图中读出Ｕ＝Ｖ，Ｉ＝Ａ，ｄ＝ｍｍ． 图3－96 5．如图3－97所示，是一根表面均匀地镀有很薄的发热电阻膜的长陶瓷管，管长Ｌ约40ｃｍ，直径Ｄ约8ｃｍ．已知镀膜材料的电阻率为ρ，管的两端有导电箍Ｍ、Ｎ，现有实验器材：米尺、游标卡尺、电压表、电流表、直流电源、滑动变阻器、开关、导线若干根，请你设计一个测定电阻膜膜层厚度ｄ的实验，实验中应该测定的物理量是，计算镀膜膜层厚度的公式是． 图3－97 6．用万用表的欧姆挡测电阻时，下列说法中正确的是．（填字母代号） Ａ．万用电表的指针达满偏时，被测电阻值最大 Ｂ．万用电表的指针指示零时，说明通过被测电阻的电流最大 高中物理电学实验讲义（精简版） 前言：既然是讲电学实验，自然都离不开电表的使用，所以，我们打破教材、教辅常规顺序，从电表的内部结构和工作原理开始，由浅入深逐节讲解近些年高考试题中涉及的电学系列实验知识要点，并将实验结论、误差的产生和控制等复杂的逻辑推理过程尽量归纳为公式、模板或口诀的形式予以简化，并烂熟于心，以便同学们在答题时，提高解题效率，减少不必要的思考和推导过程。另外，在每一小节单元模块后都附有近十年全国高考实验真题索引，以便于同学们对照学习或自我检查测试。 一、电表的改装 1.电表的内部结构及工作原理 我们在实验室中使用的电表，如：电流表（安培表）、电压表（伏特表）都是由量程较小的电流表（又称表头G）经过改装而来。 表头G的内部结构主要由两块永久磁铁、金属线圈、螺旋弹簧、指针和表盘等构成。其工作原理是利用通电金属线圈在磁场中受到安培力的作用发生旋转而制成。 2．表头G的三个参数之间的关系 表头的三个参数是指表头线圈电阻Rg 、满偏电流Ig和满偏电压Ug。三者的关系符合欧姆定律，即：Ig=Ug/Rg 3.将小量程的表头G改装为大量程的电流表（安培表） 若使扩大后的电流表量程为原来表头满偏电流的n倍（即：n=I/ Ig），则必须给表头G并联 ．．一个小电阻R来分流多余的电流I R, 如下图。 由并联电路的特点，知：Ig*Rg=（I-Ig）*R 又 n=I/ Ig 所以，解得：R= Rg/（n-1）…………………公式①（必须熟记） 4.将小量程的表头G改装为大量程的电压表（伏特表） 若使扩大后的电压表量程为原来表头满偏电压的n倍（即：n=U/Ug），则必须给表头G 串联 ．．一个大电阻R来分担多余的电压U R,如图： 由串联电路的特点，知：U = Ug +（Ug /Rg）*R 又 n=U/ Ug 所以，解得：R=（n-1）Rg…………………公式②（必须熟记） 以上公式①、②很重要，也很好记。 口诀：并小串大（必须熟记） （附：关于“电表改装”相关高考题，如：2019全国Ⅰ卷23题； 2018全国Ⅱ卷22题； 2016海南卷12题； 2015全国Ⅰ卷23题； 2013全国Ⅱ卷23题； 2010北京卷21题） 【知识点】高中物理电学实验满分知识点总结，速度收藏！ 在物理的学习过程中，电学实验是必考题，很多同学是“遇到就怕”。今天小编就为大家梳理电学实验的学习总结！快学起来！ 1 实验的考查内容 （1）测定金属的电阻率（练习使用螺旋测微器）； （2）描绘小灯泡的伏安特性曲线； （3）测定电源的电动势和内阻； （4）练习使用多用电表； （5）传感器的简单使用； （6）设计型实验。 2 电学实验命题走向 （1）给定条件，进行实验设计; （2）给定测量数据，选择处理方法; （3）给定原理、器材，设计实验方案; （4）给出实验过程情景，判断过程、方法的合理性。 3 电学实验的基础和核心 （1）伏安法测电阻 “外接法”的系统误差是由电压表的分流引起的，电阻测量值总小于真实值，小电阻应采用外接法，可记为“外小小”。 “内接法”的系统误差是由电流表的分压引起的，电阻测量值总大于真实值，大电阻应采用内接法，可记为“内大大” （2）滑动变阻器的连接（限流法/分压法） 分压接法时，题中常出现这样的字眼：要求电压从零开始调节，或是要求测量尽可能精确等被测电阻上电压的调节范围大。用分压接法时，滑动变阻器应该选用阻值小的；用限流接法时，滑动变阻器应该选用阻值和被测电阻接近的。 （3）其他常用测电阻方法 ①内阻已知的电流表、电压表可看成能读出它们电流、电压大小的电阻来使用； ②电流表可通过串联定值电阻来扩大量程，当成大量程电流表来使用；也可以并联定值小电阻来当成电压表来使用。 ③替代法测电阻 ④半偏法测电阻 4 选取电学仪器和实验电路 （1）安全：在电流表和电压表测量值不超量程,滑动变阻器、电源中通过的电流小于额定电流。解决方法是依据欧姆定律算出实验电路调节中过程的电流范围，再和某器材的最大电压和给定值进行选择。 电学实验经典模型总结 实验设计的基本思路 （一）电学实验中所用到的基本知识 在近年的电学实验中，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 +== ,。由此可见，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。因此复习中应熟练掌握基本实验知识及方法，做到以不变应万变。 1．电路设计原则：正确地选择仪器和设计电路的问题，有一定的灵活性，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。 ⑴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。 ⑵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。 ⑶方便性：实验应当便于操作，便于读数，便于进行数据处理。 ⑷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： 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。 ⑵根据电路中可能出现的电流或电压范围选择滑动变阻器，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。 ⑶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。 明确目的 →选择方案 → 选定器材 → 拟定步骤 数据处理 → →误差分析高中物理电学实验专题总结
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