2014高中物理实验(全)

并联分压电路——分压器
RX
RX C (D)
A
B
R
R
两种接法均可起到调压，限流作用， 但调节范围不同，功率损耗也不同．
实验：测量小灯泡的伏安特性曲线
（二）、测定金属的电阻率
伏安法测电阻率的原理说明
1．由电阻定律公式 R=ρL /S 知，电阻率ρ=RS/L 。因 此，要测定金属的电阻率，只须选择这种金属材料制成的
0.10mm
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
0 12 3 4 5 6 78 9 0
10.24mm
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
0 12 3 4 5 6 78 9 0
17.00mm
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
0 12 3 4 5 6 78 9 0
0.64mm
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
0 12 3 4 5 6 78 9 0
练习 某同学采用如图甲所示的电路测定电源电动势和内
阻，已知干电池的电动势约为1.5V，内阻约1Ω，电压
表(0-3V,3kΩ),电流表(0-0.6A,1.0Ω),滑动变阻器有
R1(10Ω 2A)和 R2(100Ω 0.1A)各一只; (1)实验中滑动变阻器应选用 R(1选填R1或R2). (2)在乙图中用笔画线代替导线连接实验电路.
四、重要注意事项
（1）本实验在电键闭合前，变阻器滑片位置
（2）使用旧电池
（3）实验中将电流不要太大，每次读完数后立即断电
（4）画U--I 图，描点连线时，应使图线通过尽可能多 的点，使不在直线上的点均匀分布在直线的两侧， 偏离直线太远的点可舍去。
（5）画U--I 图线时，纵轴的刻度可以不从零开始， 横坐标必须从0开始
原理：E=U+Ir
R
A
E U 1 I1r
V
E
U2
I2r
S
2、给你一节使用过的干电池、一个变阻箱、 一块电流表、一个电键和导线若干,如何测量这节 电池的电动势和内阻。
原理：E=I（R+r)
R A
K
E=I1(R1+r) E=I2 (R2+r)
3、给你一节使用过的干电池、一个变阻箱、 一块电压表、一个电键和导线若干,如何测量这节 电池的电动势和内阻。
要估读一位数）。读数时，特别要注意固定
刻度上表示0.5mm 的刻度线是否露出。
20
15 10
1.601mm
0
5
5
10
15
20
30
10
30
25
25
20
0
5
10
1155 20
20
0
5
10
1515 20
10
9.694mm
10
10.190mm
20
15
10
0
5
10
5
15
20
0 3.603mm
30
25
20
0
5
实验电路及其实物连线图
A
v
甲
返回
4、实验数据处理
① 平均值法
把所测量的数据代入U = E−Ir，
计算出 r1 U2 U1 ，E1I1U2U1I2
I1 I2
I1I2
同理，把其它几组 r2、r3、E2、E3算出来，
用公式， EE1E2E3 3
r r1 r2 r3 3
即为所测电源的电动势和内阻。
②图象法
1. 电流表内接法
V
(1)使用条件: RX ＞＞RA 时 (2)结论:
A
Rx
电流表内接法：电流为真实值，电压偏大
据R＝U/I，测量值大于真实值
V
2. 电流表外接法： (1)使用条件: RX ＜＜ RV 时
A
Rx
(2)结论:
电流表外接法：电压为真实值，电流偏大 据R＝U/I，测量值小于真实值
1.现在想用伏安法测电阻，若伏特表、 电流表、电阻的阻值（估计值）为以 下值，选择哪种接法？
导线，用“伏安法”测出金属导线的电阻R，用刻度尺测
出金属导线连入电路部分的长度 L，用螺旋测微器测出金
属导线的直径d，然后由S=πd2/4 算出金属导线的横截面 积S，即可求得金属的电阻率ρ。
2. 在用“伏安法” 测量金属导线的电阻R 时， 由于通
常选择待测金属导线的电阻约为数欧姆，实验室常用的安 培表（量程取0.6A）的内阻RA为 0.125Ω，伏特表（量程 取3V）的内阻RV为3KV，比较后，有RV>>R。因此必须采用 安培表外接法，才能使由于电表的接入引起的系统误差较 小。
3、开始时滑动变阻器的滑动触头 应该在接入电路电阻最大的一端.
4、本实验通过的电流不宜太大， 通电时间不能太长，以免电阻丝发 热后电阻率发生明显变化.
一、回顾：将电流表改装成电压表和大量程 的电流表
I
R
Ux
V
R串（ n-1） Rg
Ix
I
R
A
R并
n
1 1
Rg
二、理论探究：能否将电流表改装成直接
E=I2（R2+ RA+ r） ②
r真I2R I12 II21R1 RA
练习 在测定电源的电动势和内阻的实验中，待测电池、开关和
导线配合下列哪组仪器，可以达到测定目的 （ C D ）
A. 一只电流表和一个滑动变阻器 B. 一只电流表和一只电压表
C. 一只电流表和一个电阻箱
D. 一只电压表和一个电阻箱
课堂小结
A
U-I法:
V
甲
E测 <E真 r 测 < r真
V A
乙 E测 = E真
E E
U1 U2
I1r I2r
r 测 > r真
U-R法： I-R法：
V
R s
R
A
s
E
U1
U1 R1
r
E
U2
U2 R2
r
E测 <E真
r 测 < r真
E=I1(R1+r) E测 = E真 E=I2 (R2+r) r 测 > r真
电流表的改装及内接外接法
一、电流计
1 0
2 3
1、作用：测量微小电流和电压
mA
2. 三个主要参数
①内阻:电流计内阻Rg
②量程：满偏电流 Ig
③满偏电压Ug
Ug IgRg
3.电路图符号：
G
二、电压表 Rn1Rg
在表头串联一个阻值较大的电阻
例1:有一个电流表G，内阻Rg=10Ω，满偏电流 Ig=3mA。要把它改装为量程为0～3V的电压表，要 串联多大的电阻？改装后的电压表内阻多大？
1,游标卡尺，螺旋测微器读法 2、测定电源电动势和内阻 3、电流表的改装及内接外接法 4、用万用表测电阻 5、用打点计时器测速度
游标卡尺和千分尺的读数 方法
50分度游标卡尺
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
0 12 3 4 5 6 78 9 0
下面游标卡尺的读数是多少？
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
0 12 3 4 5 6 78 9 0
测量电阻的欧姆表呢?
例1.如图电源的电动势E=1.5V,内阻r=0.5Ω,电流
表满偏电流Ig=10 mA,电流表电阻7.5Ω,A、B为
接线柱.
(1)用导线把A、B直接连起来,此时应把可变电阻
R1调节为多少才能使电流表恰好达到满偏电流?
I
E
Rg r R1
Er
R1
A
B
R 1IE gR gr(0 1 ..0 5 17.50.5 ) 142
R
a
b
A
P
V
解：安培表示数变化显著，说明被测电阻较大，可跟伏特表
内阻相比。 因此采用内接法可以减小误差，P 应接在b 处。
而当伏特表示数变化显著，说明被测电阻较小可跟安培表
内阻相比。 因此采用外接法可以减小误差，P应接在a 处。
返回
三、滑动变阻器的使用 C
D
滑动变阻器的
两种主要连接方式：
A
B
串联限流电路
U
Ug
UR
Ig Rg R
R串=990 Ω
V U
Rv=1000 Ω
三、电流表 RRg n1
在表头上并联一个阻值较小的电阻
例有一个电流表G，内阻Rg=25 Ω ，满偏电流Ig=3mA。 要把把它改装为量程为0～0.6A的电流表，要并联多大的 电阻？改装后的电流表内阻多大？
U
I
Ig Rg
IR R
R并=0.126 Ω
(3)在实验中测得多组电压和电流值,得到如图丙所示的
U-I图线,由图线可较准确求出该电源电动势E= 1.50V;
内阻r= 0.85Ω.
U/V
1.5
1.4
V
1.3
A
1.2 1.1
1.0
图甲
0.9
I/A
图乙
0.8
0 0.1 0.2 0.3 0.4
图线的斜率为0.7/0.37=1.85Ω r=1.85-RA=0.85 Ω
b.电流表量程的扩大 ——并联一个小电阻
I-Ig R G
I Ig Rg
例. 若电流表的内阻Rg=1000Ω 满偏电流Ig=100μA 怎样把它改装成量程为10mA的电流表？
解：R= Ig Rg／(I-Ig) =0.1×1000 ／9.9=10.1Ω
一、伏安法测电阻的原理：RX=UX ／ IX .
6.18 mm
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
0 12 3 4 5 6 78 9 0
9.94 mm
F
B
千
分 尺
E
D
原理：精密螺纹的螺距为0.5mm，即D 每旋转一周， F前进或后退0.5mm。可 动刻度 E上的刻度为50等份，每一小格 表示0.01mm。
千分尺的读数方法：
测量时被测物体长度的整数部分有固定刻度 上读出，小数部分由可动刻度E读出（注意
10
1155
20
10
8.695mm
如果有系统误差怎么办？
10
5
0
0
545 10
15
20
40
20
15
10
0
55 10
15
20
0
下面测量的读数分别应该是多少？
20
15
10
0
5
5
10
15
20
10
1.615mm
1.511mm
复习回顾：
1、闭合电路欧姆定律
I E Rr
2、电源电动势与内、外电压关系
EU外U内UIr U/V
E
由U =E -Ir 可知，U
是I 的一次函数。
0
I短 I/A
（1）图象在纵轴上的截距为电源的电动势E （I=0）
（2）图象在横轴上的截距为短路电流I短 （U=0）
（3）图象斜率的绝对值为电源内阻
r E U I短 r
思考
1、给你一节使用过的干电池、一个滑动变阻 器、一块电流表、一块电压表、一个电键和导线 若干,如何测量这节电池的电动势和内阻。
原理：E=U+URr
V R
K
E
U1
U1 R1
r
E
U2
U2 R2
r
A V
R1
A
R2
R1 R2 V
一、伏安法测电源电动势和内阻实验
1、基本原理
闭合电路的欧姆定律：Ｅ＝Ｕ＋Ｉr
Ｕ：路端电压
Ｉ：通过电源的电流
只要测出几组（至少两组）U、I值就可求出E、r
2、实验基本电路 用电流表、电压表与滑动变阻器
A V
r测
r真 Rv Rv r真
E测
Rv Rvr真
E真
V
A 乙
U
E测
U2
.. .U A2
U1
.
U A1
0
I2 I1
I
E测 = E真
r 测 > r真
r测r真RA E测 E真
实验时采用甲图所示电路误差较小
仪器选择： 电流表： 0～0.6A
电压表: 0～3V
滑动变阻器:
由测量电流确定，一般电流在0.2A-0.4A, 选用阻值较小的，便于调节
由U =E -Ir 可知，U 是I 的一次函数。
U/V
E
图象在横轴上的截距
还是短路电流吗？
U0
0
I短 I/A
讨论:将图线延长,与横纵轴的交点各代表什么情况? （1）图象在纵轴上的截距为电源的电动势E （I=0）
（2）图象在横轴上的截距为短路电流I短 （U=0）
（3）图象斜率的绝对值为电源内阻
r E U I短 r
伏安法测电阻率的原理说明
3．由电阻率的计算式还可看出，金属导线d 的测量值
的准确程度对实验误差的影响较大。因此，本实验选用
螺旋测微器来测量金属导线的d。
实验电路图：
说明：1.被测电阻丝的电阻较小，
所以选用电流表外接法； 2、本实验不要求电压调节范围，
可选用限流电路.（除一些特殊情
况外或具体情况具体分析）
I
A
U
RA=0.125 ΩБайду номын сангаас
小结
1）若要将电流表G改装成一个量程
为Ug的n倍的电压表V，需要串联电 阻的阻值为
Rn1Rg
2）若要将电流表G改装成一个量程
为Ig的n倍的电流表A，需要并联的
电阻的阻值为
R并
Rg n 1
A. 电压表量程的扩大 ——串联一个大电阻
Ug
U-Ug
G
Rg
R
U
例. 若电流表的内阻Rg=1000Ω 满偏电流Ig=100μA 怎样把它改装成量程为U=3V的电压表？ 解：Ug=IgRg=0.1V ∴R=29 kΩ
（1）RV= 20000Ω RA=1Ω R=30Ω 电流表 外接法
（2）RV= 5000Ω RA=0.1 Ω R= 200Ω 电流表 内接法
利用伏安法测电阻时，若不知待测电阻。可采用下述方法
选择正确电路以减小误差。可将仪器按下图接好，并空出 伏特表的一个接头P，将P分别与a，b 两点接触一下，如
果安培表示数变化，则P 应接在——b——处，如果伏特表示 数显著变化，则P 应接在 a —处。
甲
V A
乙
误差分析：
E = U + Ir
E真
真实值
E测
0
测量值
E测 <E真
r 测 < r真
E测
真实值
0
E = U + Ir
E测 = E真
r 测 > r真
测量值
3、系统误差原因分析
A V
甲
U
E真
I V1
. . E 测
IV2
. . U
U
1 2
----------------
0 I1 I2
.
I
E测 <E真 r 测 < r真
(这时图线与横轴的交点不再是短路电流)
例2. 如图示的电路中，R1 、R2为标
R1
准电阻，测定电源的电动势和内阻时，
如果偶然误差可以忽略不计，则电动
R2
势的测量值
等真于实值，内阻的测
A
量值
偏真大实值，产生误差的原因
Er
是
电流表有内。阻
E=I1（R1+ RA+ r） ①
E真I1I1I2I2 (R2R1)