1、 第 1 页 共 6 页 人教版高中物理选修人教版高中物理选修 3-1 电学实验考点归纳总结电学实验考点归纳总结 一、电路设计或器材选择原则一、电路设计或器材选择原则 1、安全性：安全性：实验方案的实施要安全可靠，实施过程中不应对仪器及人身造成危害。要 注意到各种电表均有量程、电阻均有最大允许电流和最大功率，电源也有最大允许电流，不 能烧坏仪器。 2、准确性：准确性：在实验方案、仪器、仪器量程的选择上，应使实验误差尽可能的小。保证 流过电流表的电流和加在电压表上的电压均不超过使用量程， 然后合理选择量程， 务必使指 针有较大偏转（一般要大于满偏度的 1/3），以减少测读误差。 3、便于调节：便
2、于调节：实验应当便于操作，便于读数。 二、内、外接法的选择二、内、外接法的选择 1、外接法与外接法对比 2、内、外接法的确定方法： 将待测电阻与表头内阻比较 R R Vx x xA R RR 为小电阻 外接法 R R Vx x xA R RR 为大电阻 内接法 试触法 触头 P 分别接触 A、B 电压表示数变化大电流表分压作用大外接法 电流表示数变化大电压表分流作用大内接法 三、分压、限流接法的选择三、分压、限流接法的选择 第 2 页 共 6 页 1两种接法及对比 限流接法 分压接法 电路图 电压调节 范围 x x ER R x UE R 0 x UE 电路消耗 总功率 x EI () xap
3、 E II 闭合 K 前 滑动头在最右端 滑动头在最右端 2选择方法及依据 从节能角度考虑，能用限流不用分压。 下列情况必须用分压接法 A调节（测量）要求从零开始，或要求大范围测量。 B变阻器阻值比待测对象小得多（若用限流，调不动或调节范围很小）。 C用限流，电路中最小的电压（或电流）仍超过用电器的额定值或仪表量程。 四、实物图连接的注意事项和基本方法四、实物图连接的注意事项和基本方法 注意事项： 连接电表应注意量程选用正确，正、负接线柱不要接错。 各导线都应接在接线柱上，不应在导线中间出现分叉。 对于滑动变阻器的连接， 要搞清楚接入电路的是哪一部分电阻， 在接线时要特别注意 不能将线接到滑动
4、触头上。 基本方法： 画出实验电路图。 分析各元件连接方式，明确电流表与电压表的量程。 画线连接各元件。(用铅笔画线，以便改错)连线方式应是单线连接，连线顺序应先画 串联电路，再画并联电路。 一般先从电源正极开始，到电键，再到滑动变阻器等。按顺序以单线连接方式将干路中 要串联的元件依次串联起来；然后连接支路将要并联的元件再并联到电路中去。连接完毕， 应进行检查，检查电路也应按照连线的方法和顺序。 五、电学实验五、电学实验 （1)描绘小电珠的伏安特性曲线描绘小电珠的伏安特性曲线 器材：电源(4-6v)、直流电压表、直流电流表、滑动变阻器、小灯泡(4v,0.6A 3.8V,0.3A） 灯座、单刀开
5、关，导线若干 注意事项注意事项: 因为小电珠（即小灯泡）的电阻较小（10 左右）所以应该选用安培表外接法外接法。 第 3 页 共 6 页 灯泡两端的电压应该由零逐渐增大到额定电压(电压变化范围大)。所以滑动变阻器必须选 用调压接法调压接法。 在上面实物图中应该选用上面右面的那个图， 若选用的是标有“3.8V 0.3A”的小灯泡，电流表应选用 0-0.6A 量程；电压表开始时应选用 0-3V 量程，当电压调到接近 3V 时，再改用 0-15V 量程。 小灯泡的电阻会随着电压的升高， 灯丝温度的升高而增大， 且在低电压时温度随电压变化 比较明显,因此在低电压区域内低电压区域内,电压电流应多取几组电
6、压电流应多取几组,所以得出的 U-I 曲线不是直线。 为了反映这一变化过程， 说明灯丝的电阻随温度升高而增大， 也就说明金属电阻率随温度升 高而增大。（若用 U-I 曲线，则曲线的弯曲方向相反。） 开始时滑动触头应该位于最小分压端（使小灯泡两端的电压为零）。 （2)练习使用多用电表练习使用多用电表 实验步骤实验步骤 1机械调零机械调零，用小螺丝刀旋动定位螺丝使指针指在左端电流零刻度处，并将红、黑表笔分 别接入“+”、“”插孔。 2选挡选挡：选择开关置于欧姆表“1”挡。 3短接调零短接调零：在表笔短接时调整欧姆挡的调零旋钮使指针指在右端电阻零刻度处，若“欧姆 零点”旋钮右旋到底也不能调零，应更换
7、表内电池。 4 测量读数测量读数:将表笔搭接在待测电阻两端,读出指示的电阻值并与标定值比较,随即断开表笔。 5换一个待测电阻换一个待测电阻，重复以上 2、3、4 过程，选择开关所置位置由被测电阻值与中值电阻 值共同决定，可置于“1”或“10”或“100”或“1k”挡。 6多用电表用完后，将选择开关置置于于“OFF”挡或交变电压的最高挡，拔出表笔。挡或交变电压的最高挡，拔出表笔。 注意事项注意事项 1每次换档必须重新电阻调零。 2 选择合适的倍率档选择合适的倍率档，使指针在中值电阻附近时误差较小。若指针偏角太大，应改换低挡 位；若指针偏角太小，应改换高挡位。每次换挡后均要重新短接调零，读数时应将
8、指针示 数乘以挡位倍率。 3测电阻时要把选择开关置于“” 档。 4不能用两手同时握住两表笔金属部分测电阻。 5测电阻前，必须把待测电阻同其它电路断开。 6测完电阻，要拔出表笔，并把选择开关置于“OFF”档或交流电压最高档。电表长期不用 时应取出电池，取出电池，以防电池漏电。 7.多用电表在使用前， 应先观察指针是否指在电流表的零刻度， 若有偏差， 应进行机械调零。 8.欧姆表内的电池用旧了，用此欧姆表测得的电阻值比真实值偏大。 9.多用电表无论作电流表、电压表还是欧姆表使用，电流总是从正接线柱流入，从负接线柱 流出 欧姆表中电流的方向是从黑表笔流出，经过待测电阻，从红表笔流入. 注意注意 二极
9、管的单向导电性.电流从正极流入电阻较小，从正极流出时电阻较大。 (3)测定电源的电动测定电源的电动势和内阻，（势和内阻，（用电流表和电压表测）用电流表和电压表测） 实验原理实验原理 如图所示，改变 R 的阻值，从电压表和电流表中读出几组 I、U 值，利用闭合 电路的欧姆定律求出几组 、r 值，最后分别算出它们的平均值。 V A R S 第 4 页 共 6 页 此外，还可以用作图法来处理数据。即在坐标纸上以 I 为横坐标，U 为纵坐标，用测出 的几组 I、U 值画出 UI 图象（如图 2）所得直线跟纵轴的交点即为电动势值，图线斜率的 绝对值即为内电阻 r 的值。 实验器材实验器材 待测电池， 电
10、压表 （03V） ， 电流表 （00.6A） ， 滑动变阻器 （10） ， 电键，导线。 实验步骤实验步骤 1电流表用 0.6A 量程，电压表用 3V 量程，按电路图连接好电路。 2外接法外接法，把变阻器的滑动片移到一端使阻值最大。 3 闭合电键， 调节变阻器， 使电流表有明显示数， 记录一组数据 （I1、 U1），用同样方法测量几组几组 I、U 的值的值。 4打开电键，整理好器材。 5处理数据，用公式法和作图法两种方法求出电动势和内电阻的值。 注意事项注意事项 1为了使电池的路端电压变化明显，电池的内阻宜大些，可选用已使用过一段时间的 1 号 干电池。 2干电池在大电流放电时，电动势 会明显
11、下降，内阻 r 会明显增大，故长时间放电不宜 超过 0.3A，短时间放电不宜超过 0.5A。因此，实验中不要将 I 调得过大，读电表要快，每 次读完立即断电。 3要测出不少于 6 组 I、U 数据，且变化范围要大些，用方程组求解时，要将测出的 I、U 数据中，第 1 和第 4 为一组，第 2 和第 5 为一组，第 3 和第 6 为一组，分别解出 、r 值再 平均。 4在画 UI 图线时，要使较多的点落在这条直线上或使各点均匀分布在直线的两侧。个 别偏离直线太远的点可舍去不予考虑。这样，就可使偶然误差得到部分的抵消，从而提高精 确度。 5干电池内阻较小时路端电压 U 的变化也较小，即不会比电动势
12、小很多，这时，在画 U I 图线时，纵轴的刻度可以不从零开始，而是根据测得的数据从某一恰当值开始（横坐标 I 必须从零开始）。但这时图线和横轴的交点不再是短路电流。不过直线斜率的绝对值照样还 是电源的内阻。 (4)测量电阻的方法 1、欧姆表粗测、欧姆表粗测 2、伏安法（电压表电流、伏安法（电压表电流表）表） 原理：部分电路欧姆定律，测出电阻两端的电压和通过电阻的电流后，便可求得其阻值 I U R 。 3、伏安法的拓展（电表的选取应注意安全性、准确性）、伏安法的拓展（电表的选取应注意安全性、准确性） （1）利用已知内阻的电压表:利用“伏伏”法测定值电阻的阻值（用电压表算电流） （2）利用已知内阻
13、的电流表：利用“安安”法测定值电阻的阻值（用电流表算电压） U/V I/A o 0.2 0.4 0.6 3.0 2.0 1.0 第 5 页 共 6 页 （3）电压表、电流表混合用 (5)电表内阻的测量方法电表内阻的测量方法 1、互测法： 电流表、电压表各一只，可以测量它们的内阻： 两只同种电表，若知道一只的内 阻，就可以测另一只的内阻： 两只同种电表内阻都未知，则需要一只电阻箱才能测定电表的内阻： 2、 替代法： 3、 半偏法： 恒流半偏：合上开关 S1，调节 R1，使电流表指针偏转到满刻度。再合上开关 S2，保持 R1的滑动片位置不动，调节 R2的阻值，使电流表的指针偏转到满刻度的一半。当
14、R1 R2 时，可认为合上 S2后，整个电路的电阻几乎没有发生改变，即总电流几乎没有发生改变， 故可近似认为 RA=R2。 误差分析：合上开关 S2后，电路的总电阻减小，干路上的电流增大，流过 R2的电流大 于流过电流表 A 的电流。故电流表内阻的测量值小于真实值。在电流表不超过量程的前提 下，电压越高，测量误差越小。故电源电动势宜选大些。 恒压半偏：合上 S1、S2，调节 R1，使电压表指针偏转到满刻度。再断开开关 S2，保持 R1的滑动片位置不动，调节 R2的阻值，使电压表的指针偏转到满刻度的一半。当 R1 R2 时，可认为断开 S2后，整个电路的电阻几乎没有发生改变，即从分压器分出的电压
15、几乎没 有发生改变，故可近似认为 RV =R2。 误差分析：合上开关 S2后，电路的总电阻增大，干路上的电流减小，滑动变阻器右端 电阻上的分压减小，滑动变阻器左端电阻上的电压增大，加在 R2两端的电压大于加在电压 表两端的电压。故电压表内阻的测量值大于真实值，在变阻器不超过额定电流的前提下，变 阻器的阻值越小，测量误差越小。 恒流半偏 恒压半偏 第 6 页 共 6 页 (6)电表的改装及校正电表的改装及校正： （1）用“半偏法”测量电流表内阻 （2）电流表改装为伏特表 电流表的满偏电流为 Ig，内阻为 rg，根据部分电路欧姆定律， 满偏电压 ggg rIU，将电流表的表盘刻度改变为相应的标度，
16、则电 流表就变为一个可以直接读出电压数值的电压表。 由于电流表的满偏电压很小， 所以这样改 成的电压表的测量范围不大。如果要扩大它的测量范围（即量程），可以在电流表上串联一 个分压电阻方法来实现。如下图所示，设改装好的伏特表量程为 U，与电流表串联的电阻为 R，则 U=Ig(rg+R),解得 g g U Rr I ,即给电流表串联一个阻值为 g g U Rr I 的电阻，就可以将电 流表改装成量程为 U 的伏特表。 （3）校核：即把改装的电压表跟标准电压表进行核对。实验电路如图所示，V 是标准电压 表，改变变阻器 R2的滑片位置，使 V 的示数分别为 05V、1V、15V、2V，并核对改装 的电压表的示数是否正确。 核对时要注意搞清楚改装后电流表刻度盘上的每一小格表示多大 电压。最后算出改装的伏特表满刻度时的百分误差。例如改装的电压表在满刻度 2V 时，标 准电压表的读数为 21V，满刻度时的百分误差就是|2.1-2|/2.148%。
