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1、高三物理一轮精细化复习讲义第四部分 电学实验一、 基础电学实验：伏安法测电阻1、 内外接法2、 电流表内接法和外接法的选择（1）阻值比较法：将待测电阻的阻值与电压表、电流表内阻进行比较，若，宜采用电流表外接法；若，宜采用电流表内接法。（2）临界值法：令，当时，内接法；时，外接法。（3）实验试探法：按如图接好电路，让电压表的一根接线P先后与B、C处接触一下，如果电流表的示数变化不大，则可采用电流表外接法；如果电流表的示数有较大的变化，而电压表的示数变化不大，则可采用电流表内接法。3、 滑动变阻器两种接法的选择方法（1）两种接法比较 限流式分压式电路组成变阻器接入电路特点连接变阻器的导线分别接金属
2、杆一端和电阻线圈一端的接线柱（图中变阻器Pa部分被短路不起作用）连接变阻器的导线分别接金属杆一端和电阻线圈的两端接线柱（图中变阻器Pa、Pb都起作用），即从变阻器分出一部分电压加到待测电阻上调压范围（不计电源内阻）（不计电源内阻）（2）限流电路、分压电路的选择原则：（1）要求回路中某部分电路电流或电压实现从零开始可连续调节时（如：测定导体的伏安特性、校对改装后的电表等电路），即大范围内测量时，必须采用分压接法.（2）当用电器的电阻RL远大于滑动变阻器的最大值R0，且实验要求的电压变化范围较大（或要求测量多组数据）时，必须采用分压接法.因为按图（b）连接时，因RLR0Rap,所以RL与Rap的并
3、联值R并Rap，而整个电路的总阻约为R0，那么RL两端电压UL= IR并=Rap，显然ULRap,且Rap越小，这种线性关系越好，电表的变化越平稳均匀，越便于观察和操作.（3） 若采用限流接法，电路中实际电压（或电流）的最小值仍超过RL的额定值或超出电表的量程时，只能采用分压接法.4、电表的读数方法在实验中，测量时要按照有效数字的规律来读数。测量仪器的读数规则为：测量误差出现在哪一位，读数就相应读到哪一位，在中学阶段一般可根据测量仪器的最小分度来确定读数误差出现的位置，对于常用的仪器可按下述方法读数。（1）最小分度是“1”的仪器，测量误差出现在下一位，下一位按十分之一估读，如最小刻度是1 mm
4、的刻度尺，测量误差出现在毫米的十分位上，估读到十分之几毫米。（2）最小分度是“2”或“5”的仪器，测量误差出现在同一位上，同一位分别按二分之一或五分之一估读。如学生用的电流表0.6 A量程，最小分度为0. 02 A，误差出现在安培的百分位，只读到安培的百分位，估读半小格，不足半小格的舍去，超过半小格的按半小格估读，以安培为单位读数时，百分位上的数字可能为0、1、2、9；学生用的电压表15 V量程，最小分度为0.5 V，测量误差出现在伏特的十分位上，只读到伏特的十分位，估读五分之几小格，以电压为单位读数时，十分位上的数字可能为0、1、2、9。（3）对欧姆表的读数：待测电阻的阻值应为表盘读数乘上倍
5、数。为减小读数误差，指针应指表盘到的部分，否则需换挡，换挡后，需要重新进行欧姆调零。二、电表的改装1电流表（表头）小量程的电流表G是我们常说的“表头”，电流表G的主要参数有三个：电流表G的电阻，通常叫做电流表的内阻；指针偏转到最大刻度时的电流，叫做电流表G的满偏电流，也叫电流表G的量程；电流表G通过满偏电流时加在它两端的电压叫做满偏电压，也叫电压量程。由欧姆定律可知，电流表G的满偏电流和满偏电压一般都比较小。2电压表的改装电流表G的电压量程，当改装成量程为U的电压表时，应串联一个电阻R，因为串联电阻有分压作用，因此叫做分压电阻，如图所示。电压扩大量程的倍数由串联电路的特点得解得即电压扩大量程的
6、倍数为n时，需要串联的分压电阻电压表的总电阻。3电流表的改装电流表G的量程为，当改装成量程为I的电流表时，应并联一个电阻R，因为并联电阻R可以起到分流作用，因此叫做分流电阻，已知电流表G满偏电流为，扩大量程的电流表满偏电流为I，如图所示。扩大量程的倍数由并联电路的特点得所以即电流扩大量程的倍数为n时，需并联的分流电压为电流表的总电阻。说明：加在电压表两端的电压等于加在表头两端的电压和加在分压电阻两端的电压之和；通过电流表的电流和流过表头G的电流不一样。电压表的量程是指通过表头的电流达到时加在电压表两端的总电压U；电流表的量程是指通过表头的电流达到满偏时，通过表头和分流电阻的电流之和。由串联分压
7、原理可知：串联的分压电阻越大，电压表的量程越大，由并联分流原理可知，并联的分流电阻越小，电流表的量程越大。实际的电压表内阻不是“”，电流表内阻不是零，它们接入电路进行测量时必对原来的电路有影响。这是今后我们要注意的，有时不考虑电表内阻对电路的影响，这是为了研究的方便，认为电压表的内阻是无限大，电流表的内阻为零，这时它们叫做理想电表，是理想化模型。4电表的校对按如图所示的电路对改装成的电表进行校对。校对时注意搞清楚改装后电表刻度盘每一小格表示多大的数值。5、游标卡尺和螺旋测微仪的使用（1）螺旋测微器的构造如图所示是常用的螺旋测微器。它的小砧A和固定刻度S固定在框架F上。旋钮K、微调旋钮和可动刻度
8、H、测微螺杆P连在一起，通过精密螺纹套在S上。 （2）螺旋测微器的原理测微螺杆P与固定刻度S之间的精密螺纹的螺距为0.5mm，即旋钮K每旋转一周，P前进或后退0.5mm，而可动刻度H上的刻度为50等份，每转动一小格，P前进或后退0.01mm。即螺旋测微器的精确度为0.01 mm。读数时误差出现在毫米的千分位上，因此，螺旋测微器又叫千分尺。（3）读数：测量时被测物体长度的整数毫米数由固定刻度读出，小数部分由可动刻度读出。测量值（毫米）=固定刻度数（毫米）（注意半毫米刻线是否露出）可动刻度数（估读一位）001（毫米）2游标卡尺（1）构造（如图）：主尺、游标尺（主尺和游标尺上各有一个内外测量爪）、游
9、标尺上还有一个深度尺，尺身上还有一个紧固螺钉。（2） 用途：测量厚度、长度、深度、内径、外径。（3）原理：利用主尺的最小分度与游标尺的最小分度的差值制成的一种测量长度的工具。不管游标尺上有多少个小等分刻度，它的刻度部分的总长度比主尺上的同样多的小等分刻度少l mm。常见的游标卡尺的游标尺上小等分刻度有10个的、20个的、50个的，见下表：（4）读数：若用x表示由主尺上读出的整毫米数，K表示从游标尺上读出与主尺上某一刻度线对齐的游标的格数，则记录结果表达为（xKX精确度）mm。6、多用电表一、欧姆表1内部电路：如图所示2改装原理：根据闭合电路欧姆定律制成的。图中G是表头，内阻，满偏电流，电池的电
10、动势为E，内阻为r，R是可变电阻也叫调零电阻。（1）当红、黑表笔相接触时（如图甲），相当于被测电阻，调节R的值，使电流表的指针达到满偏，所以电流表的满刻度处被定为电阻挡的0刻度。（2）当红、黑表笔不接触时（如图乙），相当于被测电阻，此时电流表的指针指在电流表零刻度，所以电流表零刻度的位置是电阻挡刻度的“”位置。（3）当红、黑表笔间接入某一电阻时（如图丙），通过电流表的电流，一个对应一个电流值，我们可在刻度盘上直接标出与I值对应的值，就可以从刻度盘上直接读出的值。（4）中值电阻:电流表的指针指到刻度盘的中央时所对应的值叫中值电阻，。3刻度特点：欧姆表的刻度是不均匀的，零刻度在刻度盘最右边，越往左
11、刻度越密，读数时要注意，在中值电阻附近读数比较准确4注意：欧姆表测电阻非常方便，但准确度不高如电池用久了，电动势小于额定值，但刻度盘是按照额定值绘制的由于电池电动势不等于额定值，所以用欧姆表测量就会带来较大的误差，且电池用久了测量结果偏大 5.测电阻的实验步骤：a机械调零。检查多用表指针是否停在表盘刻度线左端的零位置，若不指零，可用小螺丝刀旋转定位螺丝。b选挡。先将两表笔分别插入所对应的插孔中，根据定值电阻大小，旋动选择开关使其尖端对准欧姆挡的合适量程挡。c欧姆调零。将红、黑表笔短接，调整欧姆调零旋钮，使指针指向电阻刻度的零位置。d测量、读数将红、黑表笔分别与待测电阻两端相接，表针示数乘以倍率
12、，即为待测电阻的阻值。e重复bcd。对其他定值电阻进行测量时，要注意每次换挡后都要重新调零，并将测定值与标定值进行比较；对灯泡、电炉丝或人体电阻测量时，注意先粗测或估计其阻值，选择好适当量程。f实验完毕，应将两表笔从插孔中拔出，并将选择开关置于“OFF”挡或交流电压最高挡。如果欧姆表长期不用，应取出表内的电池。【复习巩固题】一、 电阻的测量1、某电阻额定电压为3 V(阻值大约为10 )为测量其阻值，实验室提供了下列可选用的器材A电流表A1(量程300 mA，内阻约1 ) B电流表A2(量程0.6 A，内阻约0.3 )C电压表V1(量程3.0 V，内阻约3 k) D电压表V2(量程5.0 V，内
13、阻约5 k)E滑动变阻器R1(最大阻值为50 ) F滑动变阻器R2(最大阻值为500 )G电源E(电动势4 V，内阻可忽略) H开关、导线若干(1)为了尽可能提高测量准确度，应选择的器材为(只需填器材前面的字母即可)：电流表_电压表_滑动变阻器_(2)应采用的电路图为下列图中的_2、为了测量一个阻值较大的未知电阻，某同学使用了干电池(1.5 V)，毫安表(1 mA)，电阻箱(09 999 )，电键，导线等器材该同学设计的实验电路如图(a)所示，实验时，将电阻箱阻值置于最大，断开K2，闭合K1，减小电阻箱的阻值，使电流表的示数为I11.00 mA，记录电流值，然后保持电阻箱阻值不变，断开K1，闭
14、合K2，此时电流表示数为I20.80 mA，记录电流值由此可得被测电阻的阻值为_.经分析，该同学认为上述方案中电源电动势的值可能与标称值不一致，因此会造成误差为避免电源对实验结果的影响，又设计了如图(b)所示的实验电路，实验过程如下：断开K1，闭合K2，此时电流表指针处于某一位置，记录相应的电流值，其大小为I；断开K2，闭合K1，调节电阻箱的阻值，使电流表的示数为_，记录此时电阻箱的阻值，其大小为R0.由此可测出Rx_.二、 测定金属的电阻率1、在“测定金属的电阻率”的实验中，用螺旋测微器测量金属丝直径时的刻度位置如图所示，用米尺测出金属丝的长度L，金属丝的电阻大约为5 ，先用伏安法测出金属丝的电阻Rx，然后根据电阻定律计算出该金属材料的电阻率(1)从图中读出金属丝的直径为_ mm.(2)为此取来两节新的干电池、开关和若干导线及下列器材：A电压表03 V，内阻10 kB电压表015 V，内阻50 kC电流表00.6 A，内阻0.05 D电流表03 A，内阻0.01 E滑动变阻器，010
