高三物理电学实验复习

电学实验专题复习电学实验是高中物理的重点和难点，能力考查突出，题型灵活多变，对学生的综合能力要求很强，有很高的选拔性，成为历年高考的热点问题。为了复习好此部分内容，我们应从基本实验方法，基本实验原则，基本实验模型入手，夯实基础，基础求变，灵活应用。一、电流表的内接法与外接法的选择内接法RXVA··RXAV··外接法1、采用电流表内接法的条件：RxRA采用电流表外接法的条件：RvRx电流表内、外接判断方法用试触法进行判断当（即)时用内接法大xAVRRR2、当不满足RxRA和RvRx关系时当（即)时用外接法小xAVRRR当时，用内、外接法均可xAVRRR3、当Rx、RA、Rv的阻值未知时xvAxRRRRxvAxRRRRxRxR当（即)时用内接法大xAVRRR2、当不满足RxRA和RvRx关系时当（即)时用外接法小xAVRRR②试触法b.选择方法：将电压表分别接a、b两点结论：两次接触，那个表示数变化明显,Rx就与那个表“近接”a.条件：未给出RX的估计阻值RXVA··Pab如果电流表示数有显著变化，说明电压表的分流作用较强，不能忽略,应选用内接法．P接b安培表和伏特表示数变化显著（明显）的标志是它们的示数的变化量（绝对误差）占原来值的百分比大．（相对误差）从另一个角度来看，电压表的示数有显著变化，说明电流表的分压作用较强，不能忽略，应选用外接法．P应接在a处。比较项目电流表内接法电流表外接法电路误差来源测量结果适用条件实验电路（电流表内外接法）选择的依据R测＝U/I＞Rx偏大R测＝U/I＜Rx偏小电流表的分压电压表的分流比较项目限流式接法分压式接法电路电压调节的范围电流调节的范围电能损耗电路连接二、控制电路（滑动变阻器的接法）的选择EIR电源负担轻E（IR+Iap）电源负担重简便复杂两种接法的选择①限流接法②分压接法：（通常情况）电流、电压能达到要求的调节范围；不超过测量仪表的量程，不超过各元件允许的最大电流。（三种特殊条件）a、要求某部分电路的电压或电流从零开始连续可调。b、采用限流接法时无论怎样调节滑动变阻器，电路中的电流（电压）都会超过电表量程或元件允许的最大电流。c、用电器电阻远大于滑动变阻器电阻，不利于测量获得多组数据。三、电表的改装UgGIgRg（1）满偏电流:电流表指针偏转到最大刻度时的电流Ig（2）电流表的内阻:表头G的电阻Rg（3）满偏电压:电流表G通过满偏电流时,加在它两端的电压UgUg=IgRg灵敏电流计：（一）、把灵敏电流计改为电压表电路图GIgRgUgURRVIgURV若将量程变为原来的n倍，U=nUg则电压表的内阻：Rv=nRg=Rg+R所以应串联的电阻：R=(n-1)Rg（二）、把灵敏电流计G改为电流表AGIgRgIRRAUIRA电路图则电流表的内阻：RA=Rg×R/(R+Rg)所以应并联的电阻：R=Rg/(n-1)IR=(n-1)Ig若将量程变为原来的n倍，I=nIg=Ig+IRUg=RgIg=RIR2.四、基本原则总组织较大的滑动电阻器，尽管可以安全使用，但如果在实验过程中只用到它很小一部分电阻，就不方便操作，不宜选择。34.节约性.只在不影响以上三个方面的基础上，要考虑节约使用材料，节约电源消耗等。五、实验基本模型1伏安法测电阻2替代法测电阻Rx12ARR1S1S2ErRR1S1S2ErVRx123利用串并联电路特点测量表的内阻V2V1RA2A1R4描绘小灯泡的伏安特性曲线5测定金属丝的电阻率六、测定电源电动势和内阻vAU1=E-I1rU2=E-I2rAE=I1(R1+r)E=I2(R2+r)vE=U1+U1r/R1E=U2+U2r/R2用电流表和电压表测E、r实验电路如右。根据闭合电路欧姆定律：E=U+Ir，本实验电路中电压表的示数是准确的，而电流表的示数比通过电源的实际电流小，所以本实验的系统误差是由电压表的分流引起的。为了减小这个系统误差，滑动变阻器R的阻值应该小一些，所选用的电压表的内阻应该大一些。RVAS为了减小偶然误差,要多做几次实验,多取几组数据,然后利用U-I图象处理实验数据.将点描好后,用直尺画一条直线,使尽可能多的点落在这条直线上,而且在直线两侧的点数大致相等.这条直线代表的U-I关系的偶然误差比每一组实验数据的偶然误差都小.I/AU/V00.20.40.63.02.01.0这条直线在U轴上的截距就是被测电源电动势E(对应的I=0),斜率的绝对值就是被测电源的内阻r。特别要注意：有时纵坐标的起始点不是0，求内阻的一般式应该是r=|ΔU/ΔI|。伏安法测E、r实验中测量值和真实值的比较1：VA1.安培表内接在并联电路之内的电路:解：作U=E-Ir图线如图实线示：UIE测UIA式中的U是路端电压,I应是通过电源的电流，I实=IA+IV=(IA+U/RV)可见U越大，差值(I实-IA)就越大，U=0时，差值(I实-IA)也为0，实际的U-I图线如图虚线示：斜率增大E真I实∴E测E真r测r真该电路适用于滑动变阻器阻值很小(电源内阻很小)的情况.若将电流表的内阻并入电池中，则U路和I的测量值就都准确了,E的测量值就准确了,测出的内阻是电源内阻r和电流表的内阻之和。U路=E-I(RA+r)=E-Ir'伏安法测E、r实验中测量值和真实值的比较2：AV2.安培表外接在并联电路之外的电路:解：作U=E-Ir图线如图实线示：IEIUVU式中的I是通过电源的电流，U应是路端电压,U路=UA+UV=(IRA+UV)可见I越大，差值IRA就越大，I=0时差值为0实际的U-I图线如图虚线示：U路E真∴E测=E真r测r真该电路适用于滑动变阻器阻值很大(电源内阻很大)的情况.一．表面结构四．多用电表测内阻１．表盘分清三条刻度线所测量的物理量最下面的一条刻度线分布不均匀（开始阶段较密集），是用来测交流电压的．最上面的刻度线右端标有“0”，从右向左，刻度线依次变密，是用来测电阻的；中间的刻度线共50个小格，分布均匀，是用于测电流和直流电压的；2．选择开关多用电表的下半部分为选择开关，周围标有测量功能的区域和量程．将多用电表的选择开关转到电流（压）档，多用电表相当于一个电流（压）表，其使用方法和读数与电流（压）表相同．当选择开关旋转到电阻档，就可以测电阻了．电流（压）档上标示为量程，欧姆档上标示为倍率．二．测量电路R1．．G．．．R21mA10mA12R1．．G．R26．．R3R4．52.5V10VR1．．G．R24．3．．RR×1×10电流档电路欧姆档电路电压档电路1.使用电流档和电压档时，都不用内电源，必须要有外电源；使用欧姆档时，只能使用内电源，不能再有外电源．2.不管使用电流档、电压档还是欧姆档时，电流都从多用电表的红表笔流入多用电表，从黑表笔流出多用电表标．以保证电流表能从左向右偏转．注意：使用欧姆档时，红表笔接内部电源的负极，黑表笔接内部电源的正极．3.多用电表的欧姆档刻度不均匀，只有中央部分便于观察，所以使用欧姆档，要尽量使指针偏转到中央附近；而电流档和电压档则是越接近满偏时误差越小，所以使用电流档和电压档，要尽量使指针的偏转角度大一些．三．欧姆档的测量原理根据闭合回路的欧姆定律测量R、Rg和r均为定值电阻电流I与待测电阻Rx之间存在着一一对应的函数关系，因此可以通过电流的测量达到测量电阻的目的．在刻度盘直接标出与电流I对应的电阻Rx值，可以从刻度盘上直接读出被测量电阻的阻值．由于I和Rx是非线性关系，所以刻度不均匀，由于是减函数，所以刻度方向与电流档相反．)()(xgxRfrRRREI２.欧姆调零.当两表笔接触时，Rx=0，此时电流调到满偏值,对应电阻值为零,刻度0１.机械调零．当两表笔间不接电阻时（即不接触），指针不偏，电阻无限大，刻度无限大欧姆表的刻度RErRREIgg)(3.中值电阻等于欧姆档的内阻．RREIxg2因此欧姆档的不同倍率内阻不同．四．欧姆档的测量步骤1．机械调零．检查多用电表的指针是否停在表盘零刻度线，若不指零，可用小螺丝刀旋动定位螺丝使指针指在左端电流零刻度处．2．选择合适挡：由于欧姆表的中值电阻是几十欧姆，而用欧姆档测电阻时指针指到中央附近读数比较准确，因此所选倍率比待测电阻的估计值小一个数量级．3．欧姆调零：将红、黑表笔短接，调整调零电阻旋钮使指针指在欧姆表零刻度线位置，若“欧姆零点”旋钮右旋到底也不能调零，应更换表内电池。4．测量读数：将表笔搭接在待测电阻两端，如果指针在中央附近，表针示数乘以倍率，即为待测电阻的阻值。如果指针靠近左右两端，可根据“大量程大角度偏，小量程小角度偏”规律选择合适倍率重新调零，按步骤3、4进行．5．多用电表用完后，将选择开关置于“OFF”挡或交变电压的最高挡，拔出表笔。大量程大角度偏小量程小角度偏换档重新调零测量完毕旋离示数不用估读示数要乘倍率用电压档测量待测两端电压用欧姆档测量待测两端电阻?0U0RRCR是是是否否是内含电源?0R反向短路?R反向?CR反向可能为二极管断路否可能为二极管定值电阻否五．用多用电表探索黑箱内电学元件思路