資源簡介

《電學實驗》強化鞏固
目 錄
一、現行高考必考的電學實驗-------------------------------------------1
二、電學實驗的幾個重要問題：
1、伏安法測電阻------------------------------------------------------ 2
2．滑動變阻器的限流接法和分壓接法----------------------------6
3、實驗器材的選取----------------------------------------------------8
4、實物連線-------------------------------------------------------------8
5、如何解答電學設計型實驗題-------------------------------------9
三、幾種重要儀器的使用：
1、用多用電表測電阻（歐姆表的使用）-------------------------9
2、游標卡尺------------------------------------------------------------13
3、螺旋測微器（千分尺）------------------------------------------16
一、現行高考必考的電學實驗：
實驗 ：測定金屬的電阻率 （同時 練習使用螺旋測微器）?
實驗 ：測定電源的電動勢和內阻
實驗 ：描繪小電珠的伏安特性曲線
實驗 ：練習使用多用電表
------- 以上實驗均在物理3-1《恒定電流》一章
實驗 ：傳感器的簡單使用 ------- 在物理3-2《交變電流 傳感器》一章
附：高考對實驗考查的要求：
1、?要求會正確使用的儀器主要有：刻度尺、游標卡尺、螺旋測微器、天平、秒表、電火花計時器或電磁打點計時器、彈簧秤、電流表、電壓表、多用電表、滑動變阻器、電阻箱等。
2、?要求認識誤差問題在實驗中的重要性?了解誤差的概念?知道系統誤差和偶然誤差?知道用多次測量求平均值的方法減少偶然誤差?能在某些實驗中分析誤差的主要來源?不要求計算誤差。
3、?要求知道有效數字的概念?會用有效數字表達直接測量的結果。間接測量的有效數字運算不作要求。
二、電學實驗的幾個重要問題：
1、伏安法測電阻：（分“內接法”和“外接法”）
特別提醒：伏安法測電阻率實驗是物理高考考查的重點和熱點，考查伏安法測電阻實驗、伏安法測電阻率實驗的試題，綜合性強、難度中等。
⑴、電流表“內接法”和“外接法”的比較：
內接法
外接法
電路圖
誤差產生的原因
電流表分壓
U測=Ux+UA
電壓表分流
I測=IX+IV
電阻的測量值
R測==RX+RA > RX
R測=適用條件
RX>>RA或
RX<適用于測量
適于測：大電阻
適于測：小電阻
結 論
兩種解法的誤差來源不同，測量電阻時要根據情況選擇合適的解法！
⑵、兩種電路的選擇：
①、定性比較法：
將待測電阻的估計值與電壓表、電流表的內阻比較。
若Rx較大，應該采用內接法；
若Rx較小，應該采用外接法。
概況為：大內偏大，小內偏小。或：“內”字里面有一個“大”字
②、臨界值計算法：
若時，采用內接法；
若 時，采用外接法。
③試觸法
當Rx、RV、RA大小都不知道時，可用試觸法確定內、外接法。如下圖所示的電路，空出電壓表的一個接線頭，用該接線頭分別試觸M、N兩點，觀察兩電表的示數變化情況。
如果?I/I>?U/U，應采用內接法；
如果?U/U > ?I/I，應采用外接法。
⑶、典型例題：
例題1、欲用伏安法測定一段阻值約為5左右的金屬導線的電阻，要求測量結果盡量準確，現備有以下器材：
A．電池組（3V，內阻1）；
B．電流表（0~3A，內阻0.0125）
C．電流表（0~0.6A，內阻0.125）
D．電壓表（0~3V，內阻3k）
E．電壓表（0~15V，內阻15k）
F．滑動變阻器（0~20，額定電流1A）
G．滑動變阻器（0~2000，額定電流0.3A）
H．電鍵、導線。
（1）上述器材中應選用的是________。（填寫各器材的字母代號）
（2）實驗電路應采用電流表________接法。（填“內”或“外”）
（3）設實驗中，電流表、電壓表的某組示數如圖所示，圖示中I=________A，U=________V。
（4）將圖中給定的器材連成實驗電路。

例題2、 (2012·山東理綜)在測量金屬絲電阻率的實驗中，可供選用的器材如下
待測金屬絲：Rx(阻值約4Ω，額定電流約0.5A)；
電壓表：V(量程3V，內阻約3kΩ)；
電流表：A1(量程0.6A，內阻約0.2Ω)；
A2 (量程3A，內阻約0.05Ω)；
電源：E1(電動勢3V，內阻不計)；
E2(電動勢12V，內阻不計)；
滑動變阻器：R(最大阻值約20Ω)；
螺旋測微器；毫米刻度尺；
開關S；導線。
(1)用螺旋測微器測量金屬絲的直徑，示數如圖所示，讀數為________mm。
(2)若滑動變阻器采用限流接法，為使測量盡量精確，電流表應選________、電源應選______(均填器材代號)，在虛線框內完成電路原理圖。
例題3、（2011天津理綜卷第9題（4））某同學測量阻值約為25kΩ的電阻RX ,現備有下列器材：
A. 電流表（量程122μA, 內阻約2kΩ）；
B. 電流表（量程500μA, 內阻約300Ω）；
C. 電壓表（量程15V, 內阻約100kΩ）；
D. 電壓表（量程50V, 內阻約500kΩ）；
E. 直流電源（20V, 允許最大電流1A）；
F. 滑動變阻器（最大阻值1kΩ，額定功率1W）；
G. 電鍵和導線若干。
電流表應選___.電壓表應選____.(填字母代號)。該同學正確選擇儀器后連接了以下電路，為保證實驗順利進行，并使測量誤差盡量減小，實驗前請你檢查該電路，指出電路在接線上存在的問題：
①___________________________________.
②___________________________________.
答案：
例題1、（1）ACDFH；（2）外；（3）0.48，2.20；（4）略。
例題2、　(1)螺旋測微器主尺讀數為1.5mm，螺旋刻度每小格讀數為0.01mm，讀數為27.3×0.01mm＝0.273mm，讀數應為(1.5＋0.273)mm＝1.773mm。
(2)由于待測電阻Rx阻值約為4Ω，額定電流約為0.5A，電流表量程選0.6A，即A1；根據歐姆定律可得待測金屬絲兩端最大電壓約為U＝IRx＝2V，所以電源選E1。
[答案]　(1)1.773(1.771～1.775均正確)
(2)A1　E1　電路如圖所示
例題3、【解析】為使測量時電表指針偏轉角度合適，電壓表選擇C。電阻RX中電流大約為0.5mA，所以電流表選擇B。由于待測電阻25kΩ，電流表內接；電源電壓大于電壓表量程，滑動變阻器應采用分壓器方式的接法。
【答案】：B C ①電流表應采用內接；②滑動變阻器應采用分壓器方式的接法。
【點評】：電阻測量是高考常考實驗，一般與電路連接、儀器選擇、故障判斷等相結合，試題難度一般中等。
2．滑動變阻器的限流接法和分壓接法：
⑴、兩種接法的比較：
方式
內容
限流接法
分壓接法
對比說明
電路圖


串、并聯
關系不同
負載RX上的電壓
調節范圍
～E
0～E
分壓電路調節范圍大
負載RX上的電流
調節范圍
～
0～
分壓電路調節范圍大
閉合S前的觸頭
的位置
b端

a端
均起保護作用
額定條件下的電路總功率
EI
E（I+Ip）
分壓電路耗能較多
(2)限流電路、分壓電路的選擇原則：
限流式適合測量阻值小的電阻(跟滑動變阻器的總電阻相比相差不多或比滑動變阻器的總電阻還小)．分壓式適合測量阻值較大的電阻(一般比滑動變阻器的總電阻要大)．因為Rx很小，限流式中滑動變阻器分得電壓很大，調節范圍越大．Rx很大，分壓式中Rx幾乎不影響電壓的分配，觸頭移動時，電壓變化接近線性關系，便于調節
①若采用限流式不能控制電流滿足實驗要求，即若滑動變阻器阻值調到最大時，待測電阻上的電流(或電壓)仍超過電流表(或電壓表)的量程，或超過待測電阻的額定電流，則必須選用分壓式．
②若待測電阻的阻值比滑動變阻器總電阻大得多，以致在限流電路中，滑動變阻器的滑動觸頭從一端滑到另一端時，待測電阻上的電流或電壓變化范圍不夠大，此時，應改用分壓電路．
③若實驗中要求電壓從零開始連接可調，則必須采用分壓式電路．
④兩種電路均可使用的情況下，應優先采用限流式接法，因為限流式接法電路簡單、耗能低．
例題4、(廣東深圳一模)“描繪小燈泡的伏安特性曲線”實驗中，提供的實驗器材有：
A．小燈泡(額定電壓為3.8V，額定電流約為0.3A)
B．電流表A(0～0.6A，內阻約為0.5Ω)
C．電壓表V(0～6V，內阻約為5kΩ)
D．滑動變阻器R1(0～10Ω，2A)
E．滑動變阻器R2(0～100Ω，0.2A)
F．電源(6V，內阻不計)
G．開關及導線若干
(1)實驗中滑動變阻器選________(選填“R1”或“R2”)。
(2)該同學設計了實驗測量電路，通過改變滑動變阻器滑片的位置，使電流表的讀數從零開始變化，記錄多組電壓表的讀數U和電流表的讀數I。請在圖甲中用筆畫線代替導線將實驗電路連接完整。
(3)該同學根據實驗數據作出了如圖乙的U－I圖象，根據圖象可知小燈泡的電阻隨著電流的增大而________(選項“增大”“減小”或“不變”)。
[答案]　(1)R1　(2)如圖所示　(3)增大
[解析]　(1)實驗采用滑動變阻器的分壓式接法， 滑動變阻器應選R1。
(2)電流值和電壓值從0開始可調，待測電阻的最大阻值Rx＝Ω≈13Ω，且Rx<，電流表采用外接法。
(3)由U－I圖象， 小燈泡的電阻Rx＝ 隨著電流的增大而增大。
3、實驗器材的選取：
⑴、電流表、電壓表的選取：
估算實驗過程中可能出現的電流、電壓的最大值。最簡單的做法是：考慮將待測電阻與電源直接相連，求出電路中可能出現的最大電流和對應的最大電壓。
依據上述估算，本著兩個原則選取電流表和電壓表：
安全性原則：不超過電表量程 （實際問題中可以比電表量程略大些）。
準確性原則：測量過程中出現的最大值不得小于電表的半偏值。
⑵、滑動變阻器的選取：
參照上面的“限流電路、分壓電路的選擇原則”
4、實物連線：
方法：結合電路圖，用筆畫線代表導線，從電源正極開始，先連主干線路（把電源、電鍵、滑動變阻器、電流表等串聯起來即可）；再依次并聯。
注意：
1、各導線都應接到接線柱上；
2、不應在導線中間出現分叉，導線不能交叉、跨過儀器；
3、連接電表時，應注意量程選用正確，正、負接線柱不要接錯；
4、開關要控制所在電路；如：總開關一定接在干路中。
5、滑動變阻器分壓接法中，滑動變阻器的下面的兩個接線柱一定連在電源和電鍵的兩端；然后，在滑動變阻器的上面的兩個接線柱之中選一個接線拄，進行連接，
如：下面是“限流接法”和“分壓接法”的實物連線圖：
5、如何解答電學設計型實驗題：（在平時解答電學實驗題和今后的高三復習中總結）
三、三種重要儀器的使用：
1、用多用電表（萬用表）測電阻-------歐姆表
多用電表簡介：多用電表由表頭、選擇開關和測量線路三部分組成（如圖），表頭是一塊高靈敏度磁電式電流表，其滿度電流約幾十到幾百A，轉換開關和測量線路相配合，可測量交流和直流電流、交流和直流電壓及直流電阻和判斷二極管的極性等。
⑴、歐姆表的原理：
歐姆表是由電流表表頭、直流電源、電位器和紅、黑兩表筆串聯而成（如圖2所示），虛線框內是歐姆表的內部結構的原理圖。
①、當紅、黑表筆相接觸時（如圖2甲），相當于被測電阻，調節R的值，使電流表的指針達到滿偏，此時有
--------①
所以電流表的滿偏刻度處被定為電阻擋的零點。
②、當紅、黑表筆不接觸時（如圖2乙），相當于被測電阻，此時電流表的電流為零，所以電流表零刻度的位置是電阻擋刻度的“”位置。
③、當紅、黑表筆間接入某一電阻時（如圖2丙），通過電流表的電流
-------②
可見，一個對應一個電流值，即：與I存在著一一對應的關系！在刻度盤上直接標出與I值對應的值，就可以從刻度盤上直接讀出的值。
④、中值電阻：電流表的指針指到刻度盤的中央時所對應的值叫中值電阻，即為歐姆表內阻 ：
-------③
另外， 由于電流和電阻的非線性關系，表盤上電流刻度是均勻的，其對應的電阻刻度是不均勻的，電阻的零刻度在電流滿刻度處。
⑵、實驗步驟：
1．機械調零，用小螺絲刀旋動定位螺絲使指針指在左端電流零刻度處，并將紅、黑表筆分別接入“+”、“-”插孔。
2．選擋：選擇開關置于歐姆表“×1”擋。
3．歐姆調零：在表筆短接時調整歐姆擋的調零旋鈕使指針指在右端電阻零刻度處，若“歐姆零點”旋鈕右旋到底也不能調零，應更換表內電池。
4．測量讀數：將表筆搭接在待測電阻兩端，讀出指示的電阻值并與標定值比較，隨即斷開表筆。
5．換一個待測電阻，重復以上2、3、4過程，選擇開關所置位置由被測電阻值與中值電阻值共同決定，可置于“×1”或“×10”或“×100”或“×1k”擋。
6．多用電表用完后，將選擇開關置于“OFF”擋或交變電壓的最高擋，拔出表筆。
⑶、注意事項：
1．多用電表在使用前，應先觀察指針是否指在電流表的零刻度，若有偏差，應進行機械調零。
2．測量時，手不要接觸表筆的金屬部分。
3．合理選擇量程，使指針盡可能指在中間刻度附近（可參考指針偏轉在~5R中的范圍）。若指針偏角太大，應改換低擋位；若指針偏角太小，應改換高擋位。每次換擋后均要重新短接進行歐姆調零，讀數時應將指針示數乘以擋位倍率。
4．測量完畢后應拔出表筆，選擇開頭置于OFF擋或交流電壓最高擋，電表長期不用時應取出電池，以防電池漏電。
⑷、典型習題：
習題1．一學生使用多用電表測電阻，他在實驗中有違反使用規則之處。他的主要實驗步驟如下：
A．把選擇開關置于“×1”歐姆擋；
B．把表筆插入插孔中，先把兩表筆相接觸，旋轉調零旋鈕，使指針指在電阻刻度的零位上；
C．把兩表筆分別與某一待測電阻的兩端相連，發現這時指針偏轉角度較小；
D．換用“×100”擋，發現這時指針偏轉適中，隨即記下電阻值；
E．把表筆從插孔中拔出后，就把多用表放回桌上原處，實驗完畢。
這個學生已經注意到在測量時待測電阻與其它元件或電源斷開，不用手碰表筆的金屬桿。這個學生在實驗中哪一個或哪些步驟違反了使用規則？
習題2．調零后，用“×10”擋測量一個電阻的阻值，發現表針偏轉角度很大，正確的判斷和做法是：
A．這個電阻阻值很小
B．這個電阻阻值很大
C．為了把電阻測得更準一些，應換用“×1”檔，重新測量
D．為了把電阻測得更準一些，應換用“×100”檔，重新測量
習題3、（2013全國新課標I）
某學生實驗小組利用圖(a)所示電路，測量多用電表內電池的電動勢和電阻“×lk”擋內部電路的總電阻。使用的器材有：
多用電表；
電壓表：量程5V，內阻十幾千歐；
滑動變阻器：最大阻值5kΩ； 導線若干。
回答下列問題：
（1）將多用電表擋位調到電阻“×lk”擋．再將紅表筆和黑表筆 ，調零點。
(2)將圖(a)中多用電表的紅表筆和 (填“l”或“2”)端相連，黑表筆連接另一端。
（3）將滑動變阻器的滑片調到適當位置，使多用電表的示數如圖（b）所示，這時電壓表的示數如圖（c）所示。多用電表和電壓表的讀數分別為 kΩ和 V
(4)調節滑動變阻器的滑片．使其接入電路的阻值為零，此時多用電表和電壓表的讀數分別為12.0 kΩ和4 .00V 。從測量數據可知，電壓表的內阻為 kΩ。
(5)多用電表電阻擋內部電路可等效為由一個無內阻的電池、一個理想電流表和一個電阻串聯而成的電路，如圖(d)所示。根據前面的實驗數據計算可得，此多用電表內電池的電動勢為 v，電阻“×1k”檔內部電路的總電阻為 kΩ。
答案：
習題1 D．先歐姆調零后再測R；E．將選擇開關置于“OFF”或交流電壓最大擋。
習題2：AC
習題3、⑴、答案：短接。
⑵、答案：1 。 解析：對于多用電表歐姆檔，其電流從黑表筆流出，從紅表筆流入，而電壓表則要求電流從“+”接線柱流入，因此紅表筆應和“1”端相連。
⑶、答案：15.0 3.60。 解析：多用電表歐姆檔的測量值等于表盤上讀數乘以倍率，電阻“×lk”讀第一排，讀數為15.0×1K=15.0kΩ;直流電壓5V，最小分度為0.1V,估讀到分度值下一位，讀數為3.60V。
⑷、答案：12.0 解析：調節滑動變阻器的滑片，使其接入電路的阻值為零，多用電表的讀數即為電壓表的內阻。
⑸、答案：9.00 15.0
解析：設多用電表內電池的電動勢為E，電阻“×1k”檔內部電路的總電阻為r,根據閉合電路歐姆定律有① ②，①②聯立解得E=9.00V,r=15.0 kΩ
2、游標卡尺：
㈠、結構：
㈡、用途
測量：外徑、內徑、厚度、長度、深度等。
㈢、原理：
利用主尺的最小分度與游標尺最小分度的差值制成。
不管游標尺上有多少個小等分刻度，它的刻度部分的總長度比主尺上同樣多的等分刻度的總長度少1mm。
常見的游標卡尺有三種：10分度、20分度、50分度。
刻度格數
（分度）
刻度總長度
每一個小格與1mm的差值
精確度
（可準確到）
10分度
9mm
0.1mm
0.1mm
20分度
19mm
0.05mm
0.05mm
50分度
49mm
0.02mm
0.02mm
㈣、讀數方法：
游標卡尺的讀數可分為四步：
①、看游標尺上的總刻度數 ，確定精確度（10分度、20分度、50分度的精確度見表）
②、看游標尺：看游標尺零刻度線左側的主尺上的整毫米數 x ；
③、看游標尺上與主尺上某一刻度線對齊的游標的格數 K （不要估讀）；
④、將整毫米數和小數兩部分相加，即得總長度。
即：（x + K×精確度）mm
注意：
⑴、看準精確度。
⑵、讀數時，均以“ mm” 為單位讀數，此時讀出的數的小數點后的位數與相應的精確度小數點后的位數相同；然后，根據再要求的單位進行換算。
⑶、注意區分游標尺的零刻度線與游標尺的最前端。
㈤、讀數練習：(在圖下的橫線上填上正確的讀數)
⑴．讀出下圖中游標卡尺的讀數為：_________mm.。
⑵、讀出游標卡尺和螺旋測微器的讀數：__________cm．
⑶.下圖所示，甲、乙游標卡尺的示數分別為甲圖 mm，
乙圖 mm。
⑷、某學生用游標尺測一工件的長度，測得的結果如下圖所示，則該工件的長度L=______ cm。
⑸. ①、已知不同的工具測量某物體的長度時，有下列不同的結果：
A． 2.4cm B． 2.37cm C． 2.372cm D． 2.3721cm
其中，用最小分度值為厘米的刻度尺測量的結果是________；用游標尺上有10個等分刻度的游標卡尺測量的結果是_________。
②、一同學用一游標尺上標有20等分刻度的游標卡尺測一物體的長度．測得的結果如圖所示，則該物體的長度L=________ m。
⑹、圖二中游標卡尺（游標尺上有50個等分刻度）讀數為_________cm。
（7）、



參考答案：
⑴．11.4mm ⑵、 5.45cm
⑶. 甲 0.15， 乙 8.95或9.00 (最好讀作：9.00)
⑷、 5.015cm ⑸. A B 、 2.045×10-2
⑹、1.094cm （7）、10.092 mm
請把下面的主尺和游標尺剪下來，練習讀數，祝你快速進步！
請把下面的主尺和游標尺剪下來，練習讀數，祝你快速進步！
3、螺旋測微器（千分尺）：
㈠、構造：
各部分名稱及作用
名稱
作用
A
小砧
夾住被測物體
B
固定刻度
讀整數和半毫米數
C
可動刻度
讀小于0.5毫米數
D
旋鈕
轉動套筒
E
微調旋鈕
細調保護
F
止動栓
鎖定測量值
G
框架
————
H
測微螺桿
夾住被測物體
㈡、原理：
測微螺桿H與固定刻度B之間的精密螺紋的螺距為0.5mm,即旋鈕D每旋轉一周，H前進或后退0.5mm；而可動刻度C上的刻度被等分為50等份，因此，可動刻度C每轉動一小格，H前進或后退0.01mm（或者說：可動刻度C上的每相鄰兩條刻線間代表0.01mm）。所以，螺旋測微器的精確度為0.01mm。
螺旋測微器又叫：千分尺
㈢、讀數方法：
測量時，被測物體的長度的整毫米數、半毫米數均由固定刻度B讀出；小數部分由可動刻度（旋轉刻度）C讀出。
測量值（mm）=固定刻度數（mm）﹤注意：半毫米刻度線是否露出﹥+可動刻度數﹤估讀一位﹥×0.01mm
㈣、注意事項：
1、轉動 旋鈕D，當測微螺桿H將要接觸被測物時，要停止使用H，改為轉動微調旋鈕E到夾住被測物，轉輪發出聲音為止。
2、轉動不可過快，否則由于慣性會使接觸壓力過大使測桿上的精密螺紋變形，損傷量具；
3、被測物表面應光潔，
4、不允許把測微螺桿H固定后而將被測物強行卡入或取出，
5、螺旋測微器應估讀一位，讀數時均以mm作單位讀數。以mm作單位讀取的數，小數點后面必須有三位數值！
6、特別要注意半毫米刻度線是否露出。
㈤、讀數練習：
1、實驗中用螺旋測微器測得金屬絲的直徑如圖實－8－14所示，其示
數為d＝________.
2、
3、下圖是用螺旋測微器測量三根金屬棒直徑的示意圖，從左到右三根金屬棒的直徑依次為：
mm、 mm、 mm。
參考答案： 1、讀數為0.384 mm～0.386 mm
2、 2.000mm 2.034mm 2.085mm
2.510mm 2.500mm
2.891mm 1.461mm
10.882mm 4.790mm
3、. 3.550、 1.130、 5.699或5.700

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