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1、1电学实验（电学实验（1 1）【本讲教育信息本讲教育信息】 一. 教学内容： 电学实验（1）二. 本章的知识点 电学实验是高考实验考查的重点、热点内容。试题注重联系实验操作的考查，如测量 仪器的读数问题、实验线路的连线问题、电表和其他用电器的选择问题都是实验操作的仿 真模拟，需要考生具备良好的动手实践经验。试题还注重实验数据的处理分析，如根据实 验数据画出图线，根据图线分析得出结论。“设计和完成实验的能力”在理科综合考试 说明中指出的五个考试目标之一。是近几年高考物理实验题的命题趋向。 完整的设计一个实验，要经历多个环节，在实际考查中，一般不会考查全部环节，而 是只考查其中的几个环节，有的题目
2、给出条件和实验器材，要求阐述实验原理；有的给出 实验电路图，要求领会实验原理，确定需测物理量及计算公式；有的则要求考生根据操作 步骤及测定的物理量判断出实验原理虽然考查方式不尽相同，但目前高考中几乎所有 的设计型实验题都有一个共同点，都以不同方式或多或少的对实验原理作一定的提示，在 给出实验器材的前提下进行考查。 由于考查环节和要求的不同，题型也不尽相同，但较多的是选择、填空、作图题。 在复习过程中，应对所学电学实验逐个理解实验原理、实验方法，比较不同实验的异 同（如电路图、滑动变阻器和电表的连接）。不断充实自己的经验和方法，逐步达到能灵 活运用已学知识解答新的问题。对于设计型实验题目要明确实
3、验设计的关键在于实验原理 的设计，它是进行实验的依据和起点，它决定了应选用（或还需）哪些实验器材，应测量 哪些物理量，如何编排实验步骤。而实验原理的设计又往往依赖于所提供的实验器材（条 件）和实验要求，它们相辅相成，互为条件。三. 重点、难点： 电学实验中所用到的基本知识 在近年的电学实验中，电阻的测量（包括变形如电表内阻的测量）、测电源的电动势与内电阻是考查频率较高的实验。它们所用到的原理公式为：IrU,IUR。由此可见，对于电路中电压U及电流I的测量是实验的关键所在，但这两个量的直接测量和间接测 量的方法却多种多样，在此往往也是高考试题的着力点之处。因此复习中应熟练掌握基本 实验知识及方法
4、，做到以不变应万变。1. 电路设计原则：正确地选择仪器和设计电路的问题，有一定的灵活性，解决时应掌握和遵 循一些基本的原则，即“安全性”、“方便性”、“精确性”原则，兼顾“误差小”、“ 仪器少”、“耗电少”等各方面因素综合考虑，灵活运用。 正确性：实验原理所依据的原理应当符合物理学的基本原理。 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。 方便性：实验应当便于操作，便于读数，便于进行数据处理。 精确性：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。 2. 电
5、学实验仪器的选择：2根据不使电表受损和尽量减少误差的原则选择电表。首先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。 根据电路中可能出现的电流或电压范围选择滑动变阻器，注意流过滑动变阻器的电 流不超过它的额定值，对大阻值的变阻器，如果是滑动头稍有移动，使电流、电压有很大 变化的，不宜采用。 应根据实验的基本要求来选择仪器，对于这种情况，只有熟悉实验原理，才能作出 恰当的选择。总之，最优选择的原则是：方法误差尽可能小；间接测定值尽可能有较多的 有效数字位数，直接测定值的测量使误差尽可能小，且不超过
6、仪表的量程；实现较大范围 的灵敏调节；在大功率装置（电路）中尽可能节省能量；在小功率电路里，在不超过用电 器额定值的前提下，适当提高电流、电压值，以提高测试的准确度。 3. 测量电路的选择 电流表的内、外接问题：（甲）所示电路为电流表外接电路（简称外接法）；（乙 ）所示电路为电流表内接电路（简称内接法）。两种接法的选择可按下列方法进行：方法一：设电流表、电压表内阻分别为AR、VR，被测电阻为xR，则当xRVARR时，电流表分压作用小，应选用内接法当xR=VARR时，电流表分压作用和电压表分流作用相差不大，两种方法均可。方法二：在VR、AR均不知的情况下，可采用试触法。如图所示，分别将a端与b、
7、c接触，如果前后两次电流表示数比电压表示数变化明显，说明电压表分流作用大，应采用 内接法；如果前后两次电压表示数比电流表示数变化明显，说明电流表分压作用大，应采 用外接法。滑动变阻器的分压、限流接法： 为了改变测量电路（待测电阻）两端的电压（或通过测量电路的电流），常使滑动变 阻器与电源连接作为控制电路，滑动变阻器在电路中主要有两种连接方式：如图（甲）为 滑动变阻器的限流式接法，XR为待测电阻。它的接线方式是电源、滑动变阻器与待测电阻三者串联。对待测电阻供电电压的最大调节范围是：RRRXX （XR是待测电阻，R是滑动变阻器的总电阻，不计电源内阻）。如图（乙）是滑动变阻器的分压式接法。接线方 式
8、是电源与滑动变阻器组成闭合电路，而被测电路与滑动变阻器的一部分电阻并联，该接 法对待测电阻供电电压的调节范围是：0（不计电源内阻时）。3选取接法的原则： 要求负载上电压或电流变化范围大，且从零开始连续可调，须用分压式接法。 负载电阻Rx远大于滑动变阻器总电阻R时，须用分压式接法，此时若采用限流式接法 对电路基本起不到调节作用。 采用限流电路时，电路中的最小电流（电压）仍超过电流表的量程或超过用电器的 额定电流（电压）时，应采用变阻器的分压式接法。 负载电阻的阻值Rx小于滑动变阻器的总电阻R或相差不大，并且电压表、电流表示数 变化不要求从零开始起调，可用限流式接法。 两种电路均可使用时应优先用限
9、流式接法，因为限流电路结构简单，总功率较小。 滑动变阻器的粗调和微调作用： 在限流电路中，全电阻较大的变阻器起粗调作用，全电阻较小的变阻器起微调作用 。 在分压电路中，全电阻较小的变阻器起粗调作用，全电阻较大的变阻器起微调作用 。 4. 实物图的连接：实物图连线应掌握基本方法和注意事项。 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。
10、（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。【知识讲解】 测定金属的电阻率 【实验目的】学会用伏安法测量电阻的阻值，测定金属的电阻率，练习使用螺旋测微器。【实验原理】根据电阻定律公式SlR可得，金属的电阻率lRS，因此只要测量出金属导线的长度l和它的直径d，计算出导线的横截面积S，并用伏安法测出该段金属导线的电 阻R，即可计算出金属导线的电阻率。
11、【实验器材】被测金属导线，直流电源（4V），电流表（00.6A），电压表（03V），滑 动变阻器，电键，导线若干，螺旋测微器，米尺。 【实验步骤】41. 用螺旋测微器在被测金属导线上的三个不同位置各测一次直径，求出其平均值d，计算出导 线的横截面积S。2. 按如图所示的原理电路图连接好用伏安法测电阻的实验电路。3. 用毫米刻度尺测量接入电路中的被测金属导线的有效长度l，反复测量3次，求出其平均值 。4. 把滑动变阻器的滑动片调节到使接入电路中的电阻值最大的位置，电路经检查确认无误后 ，闭合电键S。改变滑动变阻器滑动片的位置，读出几组相应的电流表、电压表的示数I和U 的值，断开电键S，求出导线电
12、阻R的平均值。5. 将测得的R、l、S值，代入电阻率计算公式lRS中，计算出金属导线的电阻率。6. 拆去实验线路，整理好实验器材。 实验数据记录表测量次数123平均值导线长l/m导线直径d/m导线的横截面积S=_（公式）=_（代入数据）=_2m 测量次数123电阻平均值电压U/V电流I/A电阻R/所测金属的电阻率_（公式）=_（代入数据）=_m 【注意事项】1. 测量被测金属导线的有效长度，是指测量待测导线接入电路的两个端点之间的长度，亦即 电压表两并入点间的部分待测导线长度，测量时应将导线拉直。2. 本实验中被测金属导线的电阻值较小，因此实验电路必须采用电流表外接法。3. 实验连线时，应先从
13、电源的正极出发，依次将电源、电键、电流表、待测金属导线、滑动 变阻器连成主干线路（闭合电路），然后再把电压表并联在待测金属导线的两端。4. 闭合电键S之前，一定要使滑动变阻器的滑动片处在有效电阻值最大的位置。5. 在用伏安法测电阻时，通过待测导线的电流强度I的值不宜过大（电流表用00.6A量程）， 通电时间不宜过长，以免金属导线的温度明显升高，造成其电阻率在实验过程中逐渐增大 。6. 测量金属导线的直径时要用螺旋测微器，直接测量的结果要估读下一位数字。5【典型例题典型例题】 例1. 读出下列螺旋测微器的示数解析：解析：0.862mm 3.470mm 8.320mm 11.465mm例2. 在测定“金属的电阻率”实验中，所测金属导线的电阻约为5，所用电流表内阻 4 . 0RA，电压表内阻1000RV，试判定电流表应该外接还是内接？解析：解析：外接法