高中物理電學實驗基礎的復習

張桂蘭

高中物理電學實驗是高考的必考內容，也是學生失分較多的知識點之一，靈活多變的考查方式令學生有無從下手的感覺，因此電學實驗的復習思路方法就顯得尤為重要。

復習電學實驗做到明確要求，熟悉器材，梳理方法，構建模型。

一、明確要求：

物理實驗能力要求——《課程標準》

1.按說明書進行實驗操作，會使用基本的實驗儀器

2.嘗試選擇實驗方法及所需要的裝置與器材

3.考慮實驗的變量及其控制方法

4.知道實驗目的和已有條件，制定實驗方案

5.具有安全操作的意識

6.對實驗數據進行分析處理

7.嘗試根據實驗現象和數據得出結論

8.嘗試分析假設與實驗結果間的差異

9.注意探究活動中未解決的矛盾，發現新的問題。

10..吸取經驗教訓，改進實驗探究方案。

綜上所述，學生會正確操作使用實驗器材，根據要求設計實驗方案，能發現問題并改進實驗解決問題。

二.熟悉器材，抓住電學實驗的四條主線——原理，器材，方法，模型。

1實驗原理

（1）部分電路歐姆定律與閉合電路歐姆定律

（2）其他電路相關規律

2 實驗器材

滑動變阻器? ?電表（及改裝）? 多用電表? ? 游標卡尺及螺旋測微器

3實驗數據的處理方法

列表法、解析法、圖像法

4電學實驗中注重建立物理模型——高中物理實驗究其本質只有三個

a.電阻Rx的測量（伏安法、等效替代法、半偏法、電橋法、歐姆表法），小燈泡的伏安特性曲線，測金屬絲的電阻率也都是屬于電阻的測量。

b.測電源電動勢和內阻

c.多用電表的使用

三、電學實驗必備基礎知識和基本技能：

（1）控制電路——滑動變阻器的分壓、限流接法的選擇

控制電路——滑動變阻器的分壓限流的選擇：電壓或電流從0取值，要求電壓（電流）連續取值或者調節范圍盡可能大，滑動變阻器的總阻值小于被測電阻，具備以上任何一個條件就選擇分壓接法，否則選擇限流接法，二者都可以時，從能量角度考慮選限流。

（2） 測量電路——安培表的內外接法的選擇：

內接法適合測大電阻，測量誤差偏大;外接法適合測小電阻，測量結果偏小。對于是大電阻還是小電阻并不很明顯的，用比值法或者試觸法判斷。

要求用部分電路歐姆定律可以熟練分析以上問題。

高考實例

[2012·四川卷] 例1.某學習小組的同學擬探究小燈泡L的伏安特性曲線，可供選用的器材如下：

小燈泡L，規格“4.0 V，0.7 A”;電流表A1，量程3 A，內阻約為0.1 Ω;電流表A2，量程0.6 A，內阻r2=0.2 Ω;電壓表V，量程3 V，內阻rV=9 kΩ標準電阻R1，阻值1Ω;標準電阻R2，阻值3 kΩ;

滑動變阻器R，阻值范圍0～10Ω;學生電源E，電動勢6 V，內阻不計;

開關S及導線若干.

①甲同學設計了如圖l所示的電路來進行測量，當通過L的電流為0.46 A時，電壓表的示數如圖2所示，此時L的電阻為________Ω.

②乙同學又設計了如圖3所示的電路來進行測量，電壓表指針指在最大刻度時，加在L上的電壓值是________V.

③學習小組認為要想更準確地描繪出L完整的伏安特性曲線，需要重新設計電路.請你在

乙同學的基礎上利用所供器材，在圖4所示的虛線框內補畫出實驗電路圖.并在圖上標明

所選器材代號.

（2）電表的改裝

首先復習恒流半偏法測電流表的表頭電阻，熟練畫出電路圖，并做出誤差分析。進而遷移到設計恒壓半偏法電路，測大內阻的電壓表。

其次，應用部分電路歐姆定律，將小量程電流表改裝成大量程的電壓表電流表。

高考實例

電壓表滿偏時通過該表的電流是半偏時通過該表的電流的兩倍.某同學利用這一事實測量電壓表的內阻（半偏法），實驗室提供材料器材如下：

待測電壓表（量程3V，內阻約為3000Ω），電阻箱R0（最大阻值為99999.9Ω），滑動變阻器R1（最大阻值100Ω，額定電壓2A），電源E（電動勢6V，內阻不計），開關兩個，導線若干.

（1）虛線框內為同學設計的測量電壓表內阻的電路圖的一部分，將電路圖補充完整.

（2）根據設計的電路，寫出步驟：

（3）將這種方法測出的電壓表內阻記為RV，與電壓表內阻的真實值RV相比，RV ______ RV（填“>”“=”或“<”），主要理由是_______。

以上既是電學實驗的理論基礎，也是電學實驗的靈魂，所有實驗都是圍繞這些點考察的，所謂磨刀不誤砍柴功，急于做大量的題目，不如踏踏實實把上述問題一 一落實，從原理、到操作、到誤差的分析方法，只有達到這部分知識的要求，才可以將電學實驗題歸到上述的模型和基本方法之下，做到有理論依托，擺脫做實驗題________________的盲目性。

實驗題的做法關鍵在于原理先行：設計電路、實驗步驟、實驗誤差分析都是以弄清實驗為前提的，原理是核心。

以測量電源電動勢和內阻為例：

熟練掌握四種方法的電路圖、函數式、圖像、誤差分析

高考實例

例2某同學為了測量一節電池的電動勢和內阻，從實驗室找到以下器材：一個滿偏電流為100μA，內阻為2500Ω的表頭，一個開關，兩個電阻箱（0—999.9Ω）和若干導線。

（1）由于表頭量程偏小，該同學首先需將表頭改裝成量程為50mA的電流表，則應將表頭與電阻箱（填“串聯”或“并聯”），并將該電阻箱阻值調為Ω。

（2）接著該同學用改裝的電流表對電池的電動勢及內阻進行測量，實驗電路如圖所示，通過改變電阻R測相應的電流I，且作相關計算后一并記錄如下表。

①根據表中數據，圖2中已描繪出四個點，請將第5、6兩組數據也描繪在圖2中，并畫IR—I圖線

②根據圖線可得電池的電動勢E是V，內阻r是Ω。

例3.如圖a所示，是某同學用來精確測定兩節干電池電動勢和內電阻的電路圖，其操作步驟包括以下五個基本步驟：

A.檢查電路無誤后，閉合開關S1，讀取并記錄電壓表讀數U1;

B.計算該電源的電動勢和內電阻。

C.按圖中所示組裝電路，讓開關S1、S2均處于斷開狀態;

D.斷開開關，整理器材;

E.再閉合開關S2，讀取并記錄電壓表讀數U2;

回答以下問題：

（1）上述實驗步驟正確的排序為_____________;

（2）按照電路圖以筆畫線代替導線將圖b各元件連接起來。

（3）若定值電阻R1=R3=20Ω，R2=10Ω，電壓表的讀數分別為U1=2.7V，U2=1.3V，且電壓表為理想電表，則所測得的干電池電動勢和內電阻的精確值分別為：E=_____________V，r=_______________Ω;

（4）若定值電阻分別用R1、R2、R3表示，電壓表的讀數分別用U1、U2表示，且電壓表不能當做理想電壓表，其阻值用RV表示，請寫出求解電源電動勢和內電阻的兩個方程：________________________;____________________________。

三、高考實驗題的題型及特點

（1）.讀數類實驗題：觀察量程，計算精確度，精確度以1為單位，讀到精確度下一位，精確度以2或5為單位的二分之一或五分之一估讀，讀到精確度本位，并不多一位。

例4.下圖中若電流表量程為3A，則電流表示數為______A，若電流表量程為0.6A，則電流表示數為________。

解析：量程3A，精確度0.1A，讀到精確度下一位，讀作0.70A;

量程0.6A， 精確度0.02A，二分之一估讀，讀到小數點后2位，讀作0.14A

例5.下圖中若電壓表量程為3V，則電壓表示數為_______V，若電壓表量程為15V，則電壓表示數為_______V。

解析：量程3V，精確度0.1V，讀到精確度下一位，讀作0.70V

量程15V，精確度0.05V，五分之一估讀，讀作0.35V

游標卡尺的讀數

游標卡尺清楚四個問題，弄清楚游標卡尺的原理：

1.游標尺總長度：比同刻度數主尺的長度短1mm;10分度游標尺總長度10*1mm—1=9mm;20分度游標尺總長度20*1mm—1=19mm;50分度游標尺總長度50*1mm—1=49mm

2.游標尺每個刻度的長度，游標尺總長度除以游標尺總刻度數

3.主尺與游標尺每一刻度相差 ——精確度

4讀數方法

分析原理，切忌機械記憶

以10分度游標卡尺為例說明。如圖所示，將主尺的9小格9毫米長度平均分成10份，做成游標尺，游標尺的每小格即為0.9毫米，比主尺相應小0.1毫米，根據游標尺和主尺的刻度錯位可測量不足一毫米的長度。主尺和游標尺上對應的一等份差值，叫做精確度，它體現了測量的準確程度。游標卡尺正是利用主尺和游標尺上每一小格之差，來達到提高精確度的目的，這種方法叫做示差法。

如圖3所示，游標尺上的第六條刻度線與主尺上的某一條對齊，則被測物體的長度：

同理，當游標上第n條刻線與主尺上的某一條刻線對齊時，被測物體長度為：

讀數[來步驟源

1、確認游標格數，算出游標卡尺精確度：10分度游標卡尺精確度為;20分度游標卡尺精確度為;50分度游標卡尺精確度為;

2、從主尺讀出游標尺零刻線前的毫米數;

3、看游標尺上第幾條刻線跟主尺上某一條刻線對齊，毫米以下的讀數就是，得游標尺示數L2;

4、測量結果

5、注意單位和有效數字“0” 游標尺不需要估讀。

做到以上知識點清晰，可以遷移到螺旋測微器，角度計等儀器的讀數問題。

總之，電學實驗也有它獨特的分析方法，掌握基本儀器的原理、改裝、讀數等正確的方法，是做好實驗問題的基本功，做好這部分復習，必會事半功倍，有效突破實驗這一難題。