高中物理电学实验基础的复习

张桂兰

高中物理电学实验是高考的必考内容，也是学生失分较多的知识点之一，灵活多变的考查方式令学生有无从下手的感觉，因此电学实验的复习思路方法就显得尤为重要。

复习电学实验做到明确要求，熟悉器材，梳理方法，构建模型。

一、明确要求：

物理实验能力要求——《课程标准》

1.按说明书进行实验操作，会使用基本的实验仪器

2.尝试选择实验方法及所需要的装置与器材

3.考虑实验的变量及其控制方法

4.知道实验目的和已有条件，制定实验方案

5.具有安全操作的意识

6.对实验数据进行分析处理

7.尝试根据实验现象和数据得出结论

8.尝试分析假设与实验结果间的差异

9.注意探究活动中未解决的矛盾，发现新的问题。

10..吸取经验教训，改进实验探究方案。

综上所述，学生会正确操作使用实验器材，根据要求设计实验方案，能发现问题并改进实验解决问题。

二.熟悉器材，抓住电学实验的四条主线——原理，器材，方法，模型。

1实验原理

（1）部分电路欧姆定律与闭合电路欧姆定律

（2）其他电路相关规律

2 实验器材

滑动变阻器   电表（及改装）  多用电表    游标卡尺及螺旋测微器

3实验数据的处理方法

列表法、解析法、图像法

4電学实验中注重建立物理模型——高中物理实验究其本质只有三个

a.电阻Rx的测量（伏安法、等效替代法、半偏法、电桥法、欧姆表法），小灯泡的伏安特性曲线，测金属丝的电阻率也都是属于电阻的测量。

b.测电源电动势和内阻

c.多用电表的使用

三、电学实验必备基础知识和基本技能：

（1）控制电路——滑动变阻器的分压、限流接法的选择

控制电路——滑动变阻器的分压限流的选择：电压或电流从0取值，要求电压（电流）连续取值或者调节范围尽可能大，滑动变阻器的总阻值小于被测电阻，具备以上任何一个条件就选择分压接法，否则选择限流接法，二者都可以时，从能量角度考虑选限流。

（2） 测量电路——安培表的内外接法的选择：

内接法适合测大电阻，测量误差偏大;外接法适合测小电阻，测量结果偏小。对于是大电阻还是小电阻并不很明显的，用比值法或者试触法判断。

要求用部分电路欧姆定律可以熟练分析以上问题。

高考实例

[2012·四川卷] 例1.某学习小组的同学拟探究小灯泡L的伏安特性曲线，可供选用的器材如下：

小灯泡L，规格“4.0 V，0.7 A”;电流表A1，量程3 A，内阻约为0.1 Ω;电流表A2，量程0.6 A，内阻r2=0.2 Ω;电压表V，量程3 V，内阻rV=9 kΩ标准电阻R1，阻值1Ω;标准电阻R2，阻值3 kΩ;

滑动变阻器R，阻值范围0～10Ω;学生电源E，电动势6 V，内阻不计;

开关S及导线若干.

①甲同学设计了如图l所示的电路来进行测量，当通过L的电流为0.46 A时，电压表的示数如图2所示，此时L的电阻为________Ω.

②乙同学又设计了如图3所示的电路来进行测量，电压表指针指在最大刻度时，加在L上的电压值是________V.

③学习小组认为要想更准确地描绘出L完整的伏安特性曲线，需要重新设计电路.请你在

乙同学的基础上利用所供器材，在图4所示的虚线框内补画出实验电路图.并在图上标明

所选器材代号.

（2）电表的改装

首先复习恒流半偏法测电流表的表头电阻，熟练画出电路图，并做出误差分析。进而迁移到设计恒压半偏法电路，测大内阻的电压表。

其次，应用部分电路欧姆定律，将小量程电流表改装成大量程的电压表电流表。

高考实例

电压表满偏时通过该表的电流是半偏时通过该表的电流的两倍.某同学利用这一事实测量电压表的内阻（半偏法），实验室提供材料器材如下：

待测电压表（量程3V，内阻约为3000Ω），电阻箱R0（最大阻值为99999.9Ω），滑动变阻器R1（最大阻值100Ω，额定电压2A），电源E（电动势6V，内阻不计），开关两个，导线若干.

（1）虚线框内为同学设计的测量电压表内阻的电路图的一部分，将电路图补充完整.

（2）根据设计的电路，写出步骤：

（3）将这种方法测出的电压表内阻记为RV，与电压表内阻的真实值RV相比，RV ______ RV（填“>”“=”或“<”），主要理由是_______。

以上既是电学实验的理论基础，也是电学实验的灵魂，所有实验都是围绕这些点考察的，所谓磨刀不误砍柴功，急于做大量的题目，不如踏踏实实把上述问题一 一落实，从原理、到操作、到误差的分析方法，只有达到这部分知识的要求，才可以将电学实验题归到上述的模型和基本方法之下，做到有理论依托，摆脱做实验题________________的盲目性。

实验题的做法关键在于原理先行：设计电路、实验步骤、实验误差分析都是以弄清实验为前提的，原理是核心。

以测量电源电动势和内阻为例：

熟练掌握四种方法的电路图、函数式、图像、误差分析

高考实例

例2某同学为了测量一节电池的电动势和内阻，从实验室找到以下器材：一个满偏电流为100μA，内阻为2500Ω的表头，一个开关，两个电阻箱（0—999.9Ω）和若干导线。

（1）由于表头量程偏小，该同学首先需将表头改装成量程为50mA的电流表，则应将表头与电阻箱（填“串联”或“并联”），并将该电阻箱阻值调为Ω。

（2）接着该同学用改装的电流表对电池的电动势及内阻进行测量，实验电路如图所示，通过改变电阻R测相应的电流I，且作相关计算后一并记录如下表。

①根据表中数据，图2中已描绘出四个点，请将第5、6两组数据也描绘在图2中，并画IR—I图线

②根据图线可得电池的电动势E是V，内阻r是Ω。

例3.如图a所示，是某同学用来精确测定两节干电池电动势和内电阻的电路图，其操作步骤包括以下五个基本步骤：

A.检查电路无误后，闭合开关S1，读取并记录电压表读数U1;

B.计算该电源的电动势和内电阻。

C.按图中所示组装电路，让开关S1、S2均处于断开状态;

D.断开开关，整理器材;

E.再闭合开关S2，读取并记录电压表读数U2;

回答以下问题：

（1）上述实验步骤正确的排序为_____________;

（2）按照电路图以笔画线代替导线将图b各元件连接起来。

（3）若定值电阻R1=R3=20Ω，R2=10Ω，电压表的读数分别為U1=2.7V，U2=1.3V，且电压表为理想电表，则所测得的干电池电动势和内电阻的精确值分别为：E=_____________V，r=_______________Ω;

（4）若定值电阻分别用R1、R2、R3表示，电压表的读数分别用U1、U2表示，且电压表不能当做理想电压表，其阻值用RV表示，请写出求解电源电动势和内电阻的两个方程：________________________;____________________________。

三、高考实验题的题型及特点

（1）.读数类实验题：观察量程，计算精确度，精确度以1为单位，读到精确度下一位，精确度以2或5为单位的二分之一或五分之一估读，读到精确度本位，并不多一位。

例4.下图中若电流表量程为3A，则电流表示数为______A，若电流表量程为0.6A，则电流表示数为________。

解析：量程3A，精确度0.1A，读到精确度下一位，读作0.70A;

量程0.6A， 精确度0.02A，二分之一估读，读到小数点后2位，读作0.14A

例5.下图中若电压表量程为3V，则电压表示数为_______V，若电压表量程为15V，则电压表示数为_______V。

解析：量程3V，精确度0.1V，读到精确度下一位，读作0.70V

量程15V，精确度0.05V，五分之一估读，读作0.35V

游标卡尺的读数

游标卡尺清楚四个问题，弄清楚游标卡尺的原理：

1.游标尺总长度：比同刻度数主尺的长度短1mm;10分度游标尺总长度10*1mm—1=9mm;20分度游标尺总长度20*1mm—1=19mm;50分度游标尺总长度50*1mm—1=49mm

2.游标尺每个刻度的长度，游标尺总长度除以游标尺总刻度数

3.主尺与游标尺每一刻度相差 ——精确度

4读数方法

分析原理，切忌机械记忆

以10分度游标卡尺为例说明。如图所示，将主尺的9小格9毫米长度平均分成10份，做成游标尺，游标尺的每小格即为0.9毫米，比主尺相应小0.1毫米，根据游标尺和主尺的刻度错位可测量不足一毫米的长度。主尺和游标尺上对应的一等份差值，叫做精确度，它体现了测量的准确程度。游标卡尺正是利用主尺和游标尺上每一小格之差，来达到提高精确度的目的，这种方法叫做示差法。

如图3所示，游标尺上的第六条刻度线与主尺上的某一条对齐，则被测物体的长度：

同理，当游标上第n条刻线与主尺上的某一条刻线对齐时，被测物体长度为：

读数[来步骤源

1、确认游标格数，算出游标卡尺精确度：10分度游标卡尺精确度为;20分度游标卡尺精确度为;50分度游标卡尺精确度为;

2、从主尺读出游标尺零刻线前的毫米数;

3、看游标尺上第几条刻线跟主尺上某一条刻线对齐，毫米以下的读数就是，得游标尺示数L2;

4、测量结果

5、注意单位和有效数字“0” 游标尺不需要估读。

做到以上知识点清晰，可以迁移到螺旋测微器，角度计等仪器的读数问题。

总之，电学实验也有它独特的分析方法，掌握基本仪器的原理、改装、读数等正确的方法，是做好实验问题的基本功，做好这部分复习，必会事半功倍，有效突破实验这一难题。