高考物理课件：如何选择电学仪器和实验电路
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恒定电流实验基础
考纲要求
实验能力：能独立完成“知识内容表”中所列的实验， 能明确实验目的，能理解实验原理和方法，能控制实 验条件，会使用仪器，会观察、分析实验现象，会记 录、处理实验数据，并得出结论。能灵活地运用已学 过的物理理论、实验方法和实验仪器去处理问题。
恒定电流分组实验
1.描绘小灯泡的伏安特性. 2.测定金属丝的电阻率（同时练习使用螺旋测器） 3.测定电池的电动势和内电阻. 4.电流表改装 (半偏法测定电表的内电阻 ) 5.用多用电表探测黑箱内的电学元件(测电流、电压、 电阻 ) 6.练习使用示波器． 7.传感器的简单应用 恒定电流部分要求会正确使用的仪器主要有： 螺旋测微器、电流表、电压表、滑动变阻器、电阻箱、 多用电表、示波器等
此题中变阻器也可采用分压作用。
四、实物连接：
实物连接以其考察的知识点较多和要求思考问题全面 等特点，成为高中物理实验的热点。然而学生在这种题上往 往失误太多。究其原因，就是没有建立起完整、细致、合理 的思维程序，使得连出的线路图出现错误或疏漏。我们可以 把解决实物连线的问题的思路建立一个程序如下：
例4：欲用伏安法测定一个阻值约12欧的电阻，要 求测量结果尽量准确，下列器材中应选用的是 _________，画出应采用的电路图。 A、电池组（6伏，内阻很小） B、电流表（0—3安，内阻0.0125欧） C、电流表（0—0.6安，内阻0.125欧） D、电压表（0—3伏，内阻3千欧） E、电压表（0—6伏，内阻6千欧） F、滑动变阻器（0—20欧，1安） G、滑动变阻器（0—200欧，0.3安） H、电键、导线 电表接入时，用电流表外接法。 变阻器可采用限流作用。
三、控制电路（滑动变阻器的接法）的选择： 比较项目 电路 限流式接法 分压式接法
电压调节的 范围 电流调节的 范围 电能损耗
EIR 电源负担轻 简便
E（IR+Iap） 电源负担重 复杂
电路连接
三、控制电路（滑动变阻器的接法）的选择： （1）若需要被测电阻R两端电压变化范围较大，或需 要从零开始连读可调电压，应选分压电路； （2）若采用限流电路时，如果电路中最小电流大于或 等于被测电阻Ｒ的额定电流，必须采用分压电路； （3）当R0<<R时．为使被测电阻中电流有明显变化， 也应选分压电路；
实验电路图如图１所示，实 验中要求多测几组电流、电 A2 压值．在实验中应选＿＿＿ 电流表和 R1 滑动变阻 器．
二、实验电路（电流表内外接法）选择的依据 比较项目 电路 电流表内接法 电流表外接法
误差来源 测量结果
适用条件
电流表的分压 R测＝U/I＞Rx 偏大
电压表的分流 R测＝U/I＜Rx 偏小
练习2:为了研究一个 “2.5V 0.2W”小灯泡的伏安特性,现 有蓄电池1只,电键1个,导线若干,其它可供选择的器材如下: (A).量程为0-3A,内阻为0.025Ω的电流表1只; (B).量程为0-0.6A,内阻为0.2Ω的电流表1只; (C).量程为0-100mA,内阻为5Ω的电流表1只; (D).量程为0-3V,内阻为10KΩ的电压表1只; (E). 量程为0-15V,内阻为50KΩ的电压表1只; (F). 额定电流为1A,阻值为0-5Ω的滑动变阻器1只; (1).要正确完成这个实验,电流表应选 C ,电压表应选 D (填相应器材的代号) (2). 画出实验的电路原理图.
器材选择的一般步骤是： ①找出唯一性的器材； ②草画电路图（暂不把电表接入）； ③估算最大值（在限流电路中把滑动变阻器触头推 向最小值）； ④考虑能否都使电表达到满偏的1/3以上。
例1 ：有一电阻R ，其阻值大约在40 Ω至50 Ω之 间，需进一步测定其阻值，现有下列器材：
电池组ε，电动势为9V，内阻忽略不计； 电压表Ｖ，量程为0至10Ｖ，内阻20Ω； 电流表A1，量程为0至50ｍＡ，内阻约20Ω； 电流表A2，量程为0至300mＡ，内阻约4Ω； 滑动变阻器R1，阻值范围为0至100Ω，额定电流1A； 滑动变阻器R2，阻值范围为0至1700Ω，额定电流0.３Ａ， 开关Ｓ及导线若干．
0.50
2.00
（1）画出实验电路图。可用的器材有：电压表、电流表、 滑线变阻器（变化范围0－10Ω）、电源、小灯泡、电键、 导线若干。 （2）画出小灯泡的U－I曲线。 （3）将小灯泡接在电动势是1.5V、内阻是2.0Ω的电池的 两端，小灯泡的实际功率是多少？（简要写出求解过程； 若需作图，可直接画在第(2)小题方格图中）
练习3．小灯泡灯丝的电阻会随温度的升高而变大。某 同学为研究这一现象，用实验得到如下数据（I 和U分 别表示小灯泡上的电流和电压）：
I 0.12 (A) U 0.20 (V)
0.21
0.40
0.29
0.60
0.34
0.80
0.38
1.00
0.42
1.20
0.45
1.40
0.47
1.60
0.49
1.80
但对某个实验来讲，精确程度够用即可，并不是精度越高越好。
方便性原则:实验时需考虑调节方便，便于操作，如滑动变
阻器的选择，既要考虑它的额定电流，又要考虑它的阻值范围， 在二者都能满足实验要求的情况下，还要考虑阻值大小对实验 操作中是否调节方便的影响。
根据教学大纲及高考考核的要求，选择电学实验仪器 主要是选择电表、滑动变阻器、电源等器件，通常可 以从以下三方面入手： 1．根据不使电表受损和尽量减少误差的原则选择电表．首先
Baidu Nhomakorabea
小
结
1、实验仪器和电路选择的基本原则:
安全性 精确性 方便性 误差小 仪器少 耗电少
2、实验仪器的选择:
估算最大值 电流表内接法 限流式接法 5、实物连接： 先并后串或先串后并 电表达到满偏的1/3以上 电流表外接法 3、实验电路（电流表内外接法）的选择 4、控制电路（滑动变阻器的接法）的选择： 分压式接法
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 的1/3-2/3左右），以减少测读的误差．
2．根据电路中可能出现的电流或电压范围需要选择滑 动受阻器，注意流过滑动变阻器的电流不超过它额定 值．对高阻值的变阻器，如果滑动头稍有移动，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．才能做出恰当的选择．
１．根据原理画出电路图 ２．根据要求选择器材及量程 ３．根据先并后串或先串后并的方法连接实物图 ４．连接时要注意：电流的方向、仪表的量程、 变阻器的接法及滑片的初位置
例5.试根据右图连接下列实物
五、电路图的设计：
比较下列实验的电路图，并思考分别属于哪一个分组实验。
练习1：在用伏安法测电阻的实验中，所用电压表 的内阻约为20千欧，电流表的内阻约为10欧，选择 能够尽量减小误差的电路图接线进行实验，读得的 各组数据用实心圆点标于坐标图上(如右图所示)。 (1)根据各点表示的数据描出I－U图线，由此求 2.5K 得该电阻的阻值Rx＝____ 欧(保留两位有效数字)。 (2)画出此实验的电路原理图。
R A RV
几 几十 例2 ：用伏安法测量阻值约为 几千 欧的线圈的电阻 Ｒ，己知所用电流表的量程为（0～0.6Ｖ），内阻 0.125Ω，电压表的量程为（0～15Ｖ），内阻为 15kΩ，蓄电池组电压为12Ｖ，问应采用哪一种连 接电路？ 分析与解因为R= =43Ω
若题目给出的被测电阻阻值约为几千欧，大于43Ω， 采用内接法 若题目给出的被测电阻阻值约为几欧，小于43Ω， 采用外接法 若题目给出的被测电阻阻值约为几十欧，可能大于 43Ω，也可能小于43Ω，内接法、外接法两种电路均 可采用。
如何选择电学仪器和实验电路？
基本原则: 安全性 精确性
方便性 误差小 仪器少 耗电少 综合考虑
一、实验仪器选择的基本原则:
使实验切实可行，能达到预期目标。另外还要注意测量仪器的量 程，电阻类器件的电流不能超过其最大允许电流等。
安全性原则:要能够根据实验要求和客观条件选用合适的仪器，
精确性原则:根据实验的需要，选用精度合适的测量工具，
（4）当R0>R时（或两者相差不多），虽然两种电路都 可以对负载电流有明显的调节和控制．或两种电路都满 足实验要求时．但限流电路具有节省电能、电源负担轻、 电路连接简便等优点，应选限流电路较好．
例3 ：有一小灯泡上标有“6V0.6Ｗ”的字样，现 在要用伏安法测量这个灯泡的I－U图线，已知所 用器材有：电流表（0～0.3Ａ，内阻1Ω）；电压 表（0～15Ｖ，内阻20kΩ）；滑动变阻器（0～ 30Ω，2Ａ）；学生电源（直流9Ｖ）；开关一只、 导线若干．为使实验误差尽量减小，画出合理的 实验电路图．
考纲要求
实验能力：能独立完成“知识内容表”中所列的实验， 能明确实验目的，能理解实验原理和方法，能控制实 验条件，会使用仪器，会观察、分析实验现象，会记 录、处理实验数据，并得出结论。能灵活地运用已学 过的物理理论、实验方法和实验仪器去处理问题。
恒定电流分组实验
1.描绘小灯泡的伏安特性. 2.测定金属丝的电阻率（同时练习使用螺旋测器） 3.测定电池的电动势和内电阻. 4.电流表改装 (半偏法测定电表的内电阻 ) 5.用多用电表探测黑箱内的电学元件(测电流、电压、 电阻 ) 6.练习使用示波器． 7.传感器的简单应用 恒定电流部分要求会正确使用的仪器主要有： 螺旋测微器、电流表、电压表、滑动变阻器、电阻箱、 多用电表、示波器等
此题中变阻器也可采用分压作用。
四、实物连接：
实物连接以其考察的知识点较多和要求思考问题全面 等特点，成为高中物理实验的热点。然而学生在这种题上往 往失误太多。究其原因，就是没有建立起完整、细致、合理 的思维程序，使得连出的线路图出现错误或疏漏。我们可以 把解决实物连线的问题的思路建立一个程序如下：
例4：欲用伏安法测定一个阻值约12欧的电阻，要 求测量结果尽量准确，下列器材中应选用的是 _________，画出应采用的电路图。 A、电池组（6伏，内阻很小） B、电流表（0—3安，内阻0.0125欧） C、电流表（0—0.6安，内阻0.125欧） D、电压表（0—3伏，内阻3千欧） E、电压表（0—6伏，内阻6千欧） F、滑动变阻器（0—20欧，1安） G、滑动变阻器（0—200欧，0.3安） H、电键、导线 电表接入时，用电流表外接法。 变阻器可采用限流作用。
三、控制电路（滑动变阻器的接法）的选择： 比较项目 电路 限流式接法 分压式接法
电压调节的 范围 电流调节的 范围 电能损耗
EIR 电源负担轻 简便
E（IR+Iap） 电源负担重 复杂
电路连接
三、控制电路（滑动变阻器的接法）的选择： （1）若需要被测电阻R两端电压变化范围较大，或需 要从零开始连读可调电压，应选分压电路； （2）若采用限流电路时，如果电路中最小电流大于或 等于被测电阻Ｒ的额定电流，必须采用分压电路； （3）当R0<<R时．为使被测电阻中电流有明显变化， 也应选分压电路；
实验电路图如图１所示，实 验中要求多测几组电流、电 A2 压值．在实验中应选＿＿＿ 电流表和 R1 滑动变阻 器．
二、实验电路（电流表内外接法）选择的依据 比较项目 电路 电流表内接法 电流表外接法
误差来源 测量结果
适用条件
电流表的分压 R测＝U/I＞Rx 偏大
电压表的分流 R测＝U/I＜Rx 偏小
练习2:为了研究一个 “2.5V 0.2W”小灯泡的伏安特性,现 有蓄电池1只,电键1个,导线若干,其它可供选择的器材如下: (A).量程为0-3A,内阻为0.025Ω的电流表1只; (B).量程为0-0.6A,内阻为0.2Ω的电流表1只; (C).量程为0-100mA,内阻为5Ω的电流表1只; (D).量程为0-3V,内阻为10KΩ的电压表1只; (E). 量程为0-15V,内阻为50KΩ的电压表1只; (F). 额定电流为1A,阻值为0-5Ω的滑动变阻器1只; (1).要正确完成这个实验,电流表应选 C ,电压表应选 D (填相应器材的代号) (2). 画出实验的电路原理图.
器材选择的一般步骤是： ①找出唯一性的器材； ②草画电路图（暂不把电表接入）； ③估算最大值（在限流电路中把滑动变阻器触头推 向最小值）； ④考虑能否都使电表达到满偏的1/3以上。
例1 ：有一电阻R ，其阻值大约在40 Ω至50 Ω之 间，需进一步测定其阻值，现有下列器材：
电池组ε，电动势为9V，内阻忽略不计； 电压表Ｖ，量程为0至10Ｖ，内阻20Ω； 电流表A1，量程为0至50ｍＡ，内阻约20Ω； 电流表A2，量程为0至300mＡ，内阻约4Ω； 滑动变阻器R1，阻值范围为0至100Ω，额定电流1A； 滑动变阻器R2，阻值范围为0至1700Ω，额定电流0.３Ａ， 开关Ｓ及导线若干．
0.50
2.00
（1）画出实验电路图。可用的器材有：电压表、电流表、 滑线变阻器（变化范围0－10Ω）、电源、小灯泡、电键、 导线若干。 （2）画出小灯泡的U－I曲线。 （3）将小灯泡接在电动势是1.5V、内阻是2.0Ω的电池的 两端，小灯泡的实际功率是多少？（简要写出求解过程； 若需作图，可直接画在第(2)小题方格图中）
练习3．小灯泡灯丝的电阻会随温度的升高而变大。某 同学为研究这一现象，用实验得到如下数据（I 和U分 别表示小灯泡上的电流和电压）：
I 0.12 (A) U 0.20 (V)
0.21
0.40
0.29
0.60
0.34
0.80
0.38
1.00
0.42
1.20
0.45
1.40
0.47
1.60
0.49
1.80
但对某个实验来讲，精确程度够用即可，并不是精度越高越好。
方便性原则:实验时需考虑调节方便，便于操作，如滑动变
阻器的选择，既要考虑它的额定电流，又要考虑它的阻值范围， 在二者都能满足实验要求的情况下，还要考虑阻值大小对实验 操作中是否调节方便的影响。
根据教学大纲及高考考核的要求，选择电学实验仪器 主要是选择电表、滑动变阻器、电源等器件，通常可 以从以下三方面入手： 1．根据不使电表受损和尽量减少误差的原则选择电表．首先
Baidu Nhomakorabea
小
结
1、实验仪器和电路选择的基本原则:
安全性 精确性 方便性 误差小 仪器少 耗电少
2、实验仪器的选择:
估算最大值 电流表内接法 限流式接法 5、实物连接： 先并后串或先串后并 电表达到满偏的1/3以上 电流表外接法 3、实验电路（电流表内外接法）的选择 4、控制电路（滑动变阻器的接法）的选择： 分压式接法
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 的1/3-2/3左右），以减少测读的误差．
2．根据电路中可能出现的电流或电压范围需要选择滑 动受阻器，注意流过滑动变阻器的电流不超过它额定 值．对高阻值的变阻器，如果滑动头稍有移动，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．才能做出恰当的选择．
１．根据原理画出电路图 ２．根据要求选择器材及量程 ３．根据先并后串或先串后并的方法连接实物图 ４．连接时要注意：电流的方向、仪表的量程、 变阻器的接法及滑片的初位置
例5.试根据右图连接下列实物
五、电路图的设计：
比较下列实验的电路图，并思考分别属于哪一个分组实验。
练习1：在用伏安法测电阻的实验中，所用电压表 的内阻约为20千欧，电流表的内阻约为10欧，选择 能够尽量减小误差的电路图接线进行实验，读得的 各组数据用实心圆点标于坐标图上(如右图所示)。 (1)根据各点表示的数据描出I－U图线，由此求 2.5K 得该电阻的阻值Rx＝____ 欧(保留两位有效数字)。 (2)画出此实验的电路原理图。
R A RV
几 几十 例2 ：用伏安法测量阻值约为 几千 欧的线圈的电阻 Ｒ，己知所用电流表的量程为（0～0.6Ｖ），内阻 0.125Ω，电压表的量程为（0～15Ｖ），内阻为 15kΩ，蓄电池组电压为12Ｖ，问应采用哪一种连 接电路？ 分析与解因为R= =43Ω
若题目给出的被测电阻阻值约为几千欧，大于43Ω， 采用内接法 若题目给出的被测电阻阻值约为几欧，小于43Ω， 采用外接法 若题目给出的被测电阻阻值约为几十欧，可能大于 43Ω，也可能小于43Ω，内接法、外接法两种电路均 可采用。
如何选择电学仪器和实验电路？
基本原则: 安全性 精确性
方便性 误差小 仪器少 耗电少 综合考虑
一、实验仪器选择的基本原则:
使实验切实可行，能达到预期目标。另外还要注意测量仪器的量 程，电阻类器件的电流不能超过其最大允许电流等。
安全性原则:要能够根据实验要求和客观条件选用合适的仪器，
精确性原则:根据实验的需要，选用精度合适的测量工具，
（4）当R0>R时（或两者相差不多），虽然两种电路都 可以对负载电流有明显的调节和控制．或两种电路都满 足实验要求时．但限流电路具有节省电能、电源负担轻、 电路连接简便等优点，应选限流电路较好．
例3 ：有一小灯泡上标有“6V0.6Ｗ”的字样，现 在要用伏安法测量这个灯泡的I－U图线，已知所 用器材有：电流表（0～0.3Ａ，内阻1Ω）；电压 表（0～15Ｖ，内阻20kΩ）；滑动变阻器（0～ 30Ω，2Ａ）；学生电源（直流9Ｖ）；开关一只、 导线若干．为使实验误差尽量减小，画出合理的 实验电路图．