2015高三物理电学实验复习

电学实验复习基本知识的整理（一）电学基本仪器的使用《高考说明》中要求的电学实验仪器有：螺旋测微器、电压表、电流表、滑动变阻器、电阻箱、多用电表、温度计、示波器。

仪器的使用应从仪器构造原理、使用方法、读数方法三方面掌握。

1.螺旋测微器原理：测微螺杆F 与固定刻度B 之间的精密螺纹的螺距为0.5 mm ，即旋钮D 每旋转一周，F 前进或后退0.5 mm ，而可动刻度E 上的刻度为50等份，每转动一小格，F 前进或后退0.01 mm.即螺旋测微器的精确度为0.01 mm.读数时误差出现在毫米的千分位上，因此，螺旋测微器又叫千分尺．读数：测量时被测物体长度的整毫米数由固定刻度读出，小数部分由可动刻度读出． 测量值(mm)＝固定刻度数(mm)(注意半毫米刻度线是否露出)＋可动刻度数(估读一位)×0.01(mm)2.电压表、电流表（2）连接方式：电流表串联在电路中，电压表并联在电路中。

电流方向正入负出。

（3）量程选择：根据不使电表受损（安全）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。

（4）注意内阻：电流表和电压表本身也是测量电路中的一个电阻，对于理想电表．．．．一表一用，即电流表只能测量电流且串联在电路中，电压表只能测电压且只能并联在电路中。

但对非理想电表．．．．．可一表三用，即可当电阻、电压表、电流表使用。

3.滑动变阻器——供电电路的设计（1）供电电路的比较（注意滑动变阻器四个接线柱的位置，学生很容易错）（2）控制电路的选择：优先选用限流式．以下情况考虑分压式：(1)要求待测电路的U、I从零变化；(2)R滑<R x；(3)选用限流式时，U x、I x过大，超过电表量程，烧坏电表、电源或用电器等。

学生问题：限流时是否R滑越大越好？问题的解决：实验证明或理论证明。

（如上图R0为滑动变阻器的阻值，R为待测电阻的阻值）（3）电路图与实物连接电路分压电路图学生容易出错，多线或少线。

实物连线的原则①先串后并，接线到柱，注意量程和正负．②对限流电路，用笔画线代替导线，从电源正极开始，把电源、开关、滑动变阻器、“伏安法”四部分依次串联起来即可(注意电表的正负接线柱和量程，滑动变阻器应调到阻值最大处)．③对分压电路，应该先把电源、开关和滑动变阻器的全部电阻丝三部分用导线连接起来，然后在滑动变阻器电阻丝两端之中任选一个接头，比较该接头和滑动触头两点的电势高低，根据“伏安法”部分电表正负接线柱的情况，将“伏安法”部分接入该两点间．连接电路元件要按照：“逐环连接”的方法。

4．电阻箱：原理：串联...21++=R R R 使用：串联（没有极性）读数：各指针“读数×倍率”之和 注意：断电后再调整阻值。

5.多用电表（1）外部构造(如图所示)(2)欧姆表原理：闭合电路欧姆定律①当红、黑表笔短接时，I g ＝ER g ＋R ＋r ，欧姆表的0刻度。

②当被测电阻R x 接在红、黑表笔两端时，I ＝ER g ＋R ＋r ＋R x，A P③当I 中＝12I g 时，中值电阻R 中＝R g ＋R ＋r .（3）欧姆表的使用：机械调零——估测，换挡，欧姆调零——测量读数——拔出表笔，选择开光置于“OFF ”或交流电压的最大档。

注意区分机械调零和欧姆调零。

电流方向：红进黑出。

（4）多用电表的读数 ①测电阻时（欧姆档）：不用估读，电阻值等于指针示数与所选倍率的乘积。

由于欧姆挡刻度的非线性，使用欧姆挡测电阻时，表头指针偏转过大或过小都有较大误差．通常只使用表盘中间一段刻度范围，指针偏转角度在13满偏到23满偏之间为测量的有效范围．如当待测电阻约为2 kΩ时，应采用“×100”挡．②测电压、电流时的读数，要注意其量程，根据量程确定精确度，精确度是1时要估读到下一位，精确度是2和5等时，不用估读到下一位．【例题选取】例1：2005、2011年北京高考题——了解高考动向 例2：2015年丰台期末题——理解欧姆表的测量原理 例3：2014年重庆卷——电路故障判断 例4：2013年全国新课标1卷——能力提升电阻R 2 导线 15丰台6.示波器（1）示波器的构造和工作原理，（2）示波器波形的显示（3）练习使用示波器（实际操作）。

认识示波器的面板，熟悉各旋钮开关的名称、作用。

例1：北京2008年高考题例2：用示波器观察频率为900 Hz 的正弦电压信号。

把该信号接入示波器Y 输入。

①当屏幕上出现如下图所示的波形时，应调节 ＿＿钮。

如果正弦波的正负半周均超出了屏幕的范围，应调节 钮或 钮，或这两个钮配合使用，以使正弦波的整个波形出现在屏幕内。

②如需要屏幕上正好出现一个完整的正弦波形，应将 钮置于 位置，然后调节＿＿钮。

例3：某学生用示波器观察按正弦规律变化的电压图象时，他将衰减旋钮置于“∞”档，将旋钮置于第一档（10—100Hz ），把同步极性选择开关置于“+”位置，调节扫描微调旋钮，在屏幕上出现了如图甲所示的正弦曲线，后来他又进行了两步调节，使图象变成如图乙所示的曲线，这两步调节可能是（ ）A. 将衰减调节旋钮换档并调节标有“↑↓”的竖直位移旋钮B. 将衰减调节旋钮换档并调节Y 增益旋钮C. 调节扫描范围旋钮和调节Y 增益旋钮D. 将同步极性选择开关置于“－”位置并调节Y 增益旋钮示波管的结构乙甲（二）电学实验常用的测量原理和方法 1．待测电阻的粗测——欧姆表 2．伏安法（1）原理：部分电路欧姆定律R=U/I（3）大小电阻的判断：临界电阻V A R R R 0,若R x <R 0，则采用电流表外接法；若R x >R 0，则采用电流表内接法.（4）误差分析：由于电流表和电压表本身有内阻造成误差，属于系统误差。

（5）试触法：如果Rx 、R V 、R A 的阻值关系不知道，也无法粗略估计时，可应用试触法判定。

具体做法是：在如图所示的电路中，改变电表的连接方式，拿电压表的一个接线柱分别接触M 、N 两点，观察电流表和电压表的示数变化，如果电流表示数变化明显，说明电压表内阻对电路影响较大，应采用电流表内接法。

如果电压表示数变化明显，说明电流表内阻对电路影响较大，应采用电流表外接法。

【例】欲测量一未知电阻R x ，但不知其未知电阻约为多少，现采用如图3甲、乙所示两电路进行测试，闭合开关，甲图中电压表示数为2.9V ，电流表示数为4mA ，乙图中电压表示数为3V ，电流表示数为3mA ，则下面对于R x 的叙述正确的是（BCD ）A ．采用甲图误差较小，R x 的测量值为725ΩB ．采用乙图误差较小，R x 的测量值为1000ΩC ．R x 的真实值应在725Ω～1000Ω之间D ．若电源内阻不计，可知R x 的真实值为975Ω电学实验的直接测量是是电压和电流，伏安法是电学实验的基础。

图3 （乙）3.比较法（伏安法变形，不计电源内阻和电流表内阻）在上图中，S 接1，记下电流值I 1， S 接2，记下电流值为I 2，R I R I x 21= ，R I I R x 12=∴ 4．替代法（比较法的特例，等效思想）如下图，S 2接a ，记下电流表A 值 I ; S 2接b ，调节R ，使电流表2值仍为 I ，R x =R例：2004年北京、2012年广东卷 5.半偏法（1）恒流半偏法步骤：①按图方式连结电路；②先将变阻器R 1触头位置移至最右端，使其连入电路的电阻最大，然后闭合电键S 1断开S 2，移动触头位置，使电流表指针指在满偏刻度处，再闭合S 2，改变电阻箱R 2阻值，使电流表指针在21I g 刻度处，记下此时电阻箱的阻值R 。

③则R g =R 。

要求：R 1＞100 Rg误差分析：利用半偏法测电阻R g 时，由于闭合电键S 2后，电路的总阻减小，使干路电流大于电流表的满偏电流I g ，故当电流表半偏时，流过电阻箱的电流大于21I g ，此时，电阻箱阻值小于R g ，故R g 测<R g 。

属于系统误差。

恒流半偏法 恒压半偏法 （2）恒压半偏法 步骤：① 调R 2=0，闭和S ，调节R 1，使V 满偏；② 保持R 1不变，调节R 2， 使V 半偏，记录电阻箱R 2的值R 。

③ R V = R误差分析：R V 测>R v .S 16.测电源的电动势和内阻——闭合电路欧姆定律 （1）根据E=U+Ir 接法一：误差来源：电压表分流，图像法分析误差。

接法二：误差来源：电流表分压。

（2）根据E=I(R+r)，用电阻箱代替电压表。

误差来源：电流表分压，误差同接法二（3）根据r RUU E +=，用电阻箱代替电流表。

误差来源：电压表分流，误差同接法一。

（4）直接用电压表测E ，当R>>r 时，U ≈E（三）电路设计1.实验流程：实验目的 → 实验原理 → 实验器材→ 电路选择 → 实验方法→ 实验数据→实验结果2.电路结构完整的实验电路包括三个部分：①测量电路（由实验原理确定），②控制电路（变阻器、开关），③电源．3.设计思路4．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。

【例】为了测定一电阻约20Ω，额定电流为0.5A 的电阻器的电阻，现备有下列器材：(A)内阻不计的6v 电源；(B)量程为0～3A ，内阻约为0.06Ω的电流表A 1； (C)量程为0～0.6A ，内阻约为3Ω的电流表A 2； (D)量程为0～25V ，内阻约为5×104Ω的电压表V 1； (E)量程为0～5V ，内阻约为l04Ω的电压表V 2；(F)阻值为0～5Ω，额定电流为3A 的滑动变阻器R 1；(G)阻值为0～1000Ω，额定电流为0.5A 的滑动变阻器R 2； (H)电键和导线若干。

【学生问题】问什么滑动变阻器不选G ，用限流电路？R x【练习题】有一阻值在100Ω～200Ω之间，额定功率约为1/4W 电阻，现用伏安法较准确地测定它的电阻值，实验室中备有以下部分仪器：A ．量程为50mA 、内阻20Ω的电流表B ．量程为3A 、内阻为0.01Ω的电流表C ．量程为5V 、内阻为10k Ω的电压表D ．量程为10V 、内阻为20k Ω的电压表E ．最大阻值为50Ω，额定电流2A 的滑动变阻器F ．12V 低压直流电源G ．电键、导线等（1）为了保护电阻不被烧毁，实验中电阻两端电压应控制在 5 V 以下，电压表应选择 C 。