电学实验的测量方法与考查热点

浙江 吴 锋

电学实验的测量方法与考查热点

浙江 吴 锋

电学实验是高考物理试题的重要组成部分，从近年新课标卷对实验考查情况看，呈现以下态势：一是实验题分值较稳定；二是实验考试目标已从对“实验设计、实验操作、实验观察”的考查，提升到对“科学探究、综合能力”的考查，试题兼有新颖性、整合性的特点；三是实验考试的区分度较好。在备考冲刺时，除了重视思想外，还须对电学实验的基本原理、测量方法、操作要领、数据处理、考查角度、命题趋势及变式情景有一个全面的洞悉，只有融会贯通，方能切实提高备考效能。

一、常规电学量的测量方法

物理量 测量方法______________________电压 ①电压表（会选用、会接线、会读数）；②电压传感器；________③多用电表直流电压挡；④灵敏电流计与大电阻串联_____电流 ①电流表（会选用、会接线、会读数）；②电流传感器；________③多用电表直流电流挡；④灵敏电流计与小电阻并联_____电阻 ①多用电表电阻挡（估测）；②伏安法（外接法、内接法）；_____________③等效替代法测电阻__________________________________电动势内阻①伏安法（U－I图象）；②伏阻法（U－R图象）；③安阻法（IR－I或1 UR或1 U－1 I－R图象）等

二、重要电学实验的考查热点

项目 电路图 实验原理 考查热点测定金属的电阻率①测Rx∶Rx＝UI（伏安法）②算ρ∶Rx＝ρLS，ρ＝SRxL①考读数：U、I、L 及d②考电路：电路设计或选择、实物连线或改错，器材选择③考运算：U－I求Rx，求ρ__________________描绘小电珠的伏安特性曲线①电路：伏安法外接；滑动变阻器分压式②图象：U－I图象为曲线（温度升高，灯丝电阻增大）①考电路：电路设计或选择、实物连线或改错，器材选择②考作图：描点、连线画U－I图③考运算_：由U－I图求电阻、电功率_________测定电源的电动势与内阻①伏安法：E＝U＋Ir②安阻法：E＝I（R＋r）③伏阻法：E＝U＋URr（伏安法）①考电路：电路设计或选择、实物连线或改错，器材选择②考作图：描点连线画图线③考运算：由U －I或I－1－R 或U－1－R－1图象，求E、r练习使用多用电表①VA挡：相当于V表、A表②Ω挡：闭合电路欧姆定律③调零：机械调零、欧姆调零④电流方向：红表笔进，黑表笔出①考读数：电压、电流、电阻挡的读值②考使用：欧姆表选挡、调零、规范操作等③考黑箱：多用电表探测黑箱内的元件传感器的简单应用传感器能够将感受到的物理量（力、热、光、声等）转换成便于测量的量（一般是电学量）①考热敏：热敏电阻特性（欧姆表法、伏安法）②考光敏：光敏电阻特性（欧姆表法、伏安法）

三、电学实验备考建议

（1）重视基础性。熟悉基础读数（电流表、电压表、电阻箱、多用电表）；熟练基本操作（电流表、电压表、滑动变阻器、多用电表的使用与选用）；熟悉基础运算（伏安法求Rx、U－I图象求Rx、U－I图象求E与r等）。

（2）突破典型性。“伏安法”涉及测定金属的电阻率、描绘小电珠的伏安特性曲线、测量电源的电动势与内阻等典型实验，是高考命题的重要题源，对其实验原理、测量方法、电路图、实物图、操作要点、数据处理、误差分析等须全方位理解并掌握。

（3）关注创新性。一是器材创新，如电压传感器、多用电表电压挡等效替代电压表，电阻箱替代滑动变阻器等；二是物理量创新，如测定电源的短路电流、输出功率、效率及电动机的输出功率、效率，测量电压表、电流表的内阻与量程等；三是研究对象创新，如描绘二极管、电动机、热敏电阻的伏安特性曲线，测定水果电池、硅光电池的电动势与内阻等。

（4）注重方法性。如测量电阻（伏安法、等效替代法、伏伏法、安安法、半偏法、多用电表法）、测量电动势（伏安法、伏阻法、安阻法、伏伏法、安安法）等实验，因给定器材的不同，需选定不同的测量方法。

（5）讲求综合性。“一图多用”（一个电路图同时测量定值电阻与电源电动势及内阻）、“多题合一”（多个器材与问题融合在一起，如电表改装与伏安法的整合等），讲求整合探究能力的考查是近年的命题趋势之一。

四、电学创新实验举隅

【例题】［2016·湖北省七市（州）高三下学期3月联合调研］材料的电阻随压力的变化而变化的现象称为“压阻效应”，利用这种效应可以测量压力大小。若图1甲为某压敏电阻在室温下的电阻压力特性曲线，其中RF、R0分别表示有、无压力时压敏电阻的阻值。为了测量压力F，需先测量压敏电阻处于压力中的电阻值RF。请按要求完成下列实验。

图1

（1）设计一个可以测量处于压力中的该压敏电阻阻值的电路，在图1乙的虚线框内画出实验电路原理图（压敏电阻及所给压力已给出，待测压力大小约为0．4×102～0．8×102N，不考虑压力对电路其他部分的影响），要求误差较小，提供的器材如下：

A．压敏电阻（无压力时阻值R0＝6 000Ω）

B．滑动变阻器R（全电阻约200Ω）

C．电流表A（量程2．5mA，内阻约30Ω）

D．电压表V（量程3V，内阻约3kΩ）

E．直流电源E（电动势3V，内阻很小）

F．开关S，导线若干

（2）正确接线后，将压敏电阻置于待测压力下，通过压敏电阻的电流是1．33mA，电压表的示数如图1丙所示，则电压表的读数为________V。

（3）此时压敏电阻的阻值为________Ω，结合图甲可知待测压力的大小F＝________N。（计算结果均保留两位有效数字）

【解析】（1）根据题意，压敏电阻的阻值有几千欧姆，是一个大电阻，所以伏安法采用电流表内接法；因滑动变阻器R的阻值远小于压敏电阻的阻值，故滑动变阻器采用分压式接法。电路原理图如图2所示。

图2

（2）电压表的最小刻度为0．1V，根据电表读数规则，电压表示数为2．00V。

【答案】（1）图见解析 （2）2．00 （3）1．5×1030．60×102

【感悟】对于热敏电阻、光敏电阻、磁敏电阻、发光二极管、电动机等非常规元件，伏安法测量其工作电压、电流及电阻是基础之本，设计电路、连接实物、电表读数、作U－I图是考查的重中之重，这类源于教材而高于教材、情景新颖而联系科技实际的问题，能彰显变通能力与创新能力的考查，在高考实验备考中应高度关注，有针对性地训练。

（作者单位：浙江省衢州市菁才中学）