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1、高考物理电学实验综述一、难点形成的原因1、对电流表、电压表的读数规则认识模糊，导致读数的有效数字错误2、对滑动变阻器的限流、分压两种控制电路的原理把握不准，导致控制电路选用不当3、对实验测量电路、电学仪器的选用原则把握不准，导致电路、仪器选用错误4、对电学实验的重点内容“电阻的测量”方法无明确的归类，导致思路混乱5、对于创新型实验设计平时缺乏对实验思想方法（如模拟法，转换法，放大法，比较法，替代法等）进行归纳，在全新的实验情景下，找不到实验设计的原理，无法设计合理可行的方案。受思维定势影响，缺乏对已掌握的实验原理，仪器的使用进行新情境下的迁移利用，缺乏创新意识。 二、难点突破图10-1（一）
2、电流表和电压表的读数.电流表、电压表的读数规则：对于最小刻度是1、0.1、0.01的，应估读到最小刻度的下一位； 对于最小刻度是2、0.2、0.02或5、0.5、0.05的，应在本位内估读。电流表量程一般有两种0.10.6A，03A；电压表量程一般有两种03V，015V。如图10-1所示：电压表、电流表若用03V、03A量程，其最小刻度（精确度）分别为0.1V、0.1A，读数规则较为简单，只需在精确度后加一估读数即可。如图所示，电压表读数为1.88V，电流表读数为0.83A。若指针恰好指在2上，则读数为2.00V（或A）。电压表若用015V量程，则其最小刻度为0.5V，所读数值小数点后只能有一
3、位小数，也必须有一位小数。 如图所示，若指针指在整刻度线上，如指在10上应读做10.0V，指在紧靠10刻度线右侧的刻度线上（即表盘上的第21条小刻度线）读数为10.5V，若指在这两条刻度线间的中间某个位置，则可根据指针靠近两刻度线的程度，分别读做10.1V，或10.2V，或10.3V，或10.4V，即使是指在正中央，也不能读做10.25V，如上图中所示，读数应为9.3V。电流表若用0-0.6A量程，则其最小刻度为0.02A，其读数规则与015V电压表相似，所读数值小数点后只能有两位小数，也必须有两位小数。 如上图所示，电流表读数为0.17A，若指针指在第11条刻度线上，则读数为0.22A，指在
4、第10条刻度线上，读数为0.20A，指在第12条刻度线上，读数为0.24A。电压表电流表的选择原则：电压表、电流表的指针应指到满偏刻度的三分之一以上具体方法：1.根据被测元件的标称值（测用电器的额定电压、电流或额定功率）来选取电压表电流表的量程。2. 若题目中没有给出被测元件的标称值，要依据电源电动势选出电压表，并以此估测出电路中的最大电流，再根据电流的最大值选出电流表。3.在电流表和电压表的量程大于测量值的前提条件下，量程越接近测量值越好！（二）、滑动变阻器应用分析滑动变阻器是电学实验中常用的仪器，近几年高考电学设计性实验命题对其应用多次直接或渗透考查.如何选择滑动变阻器的接法设计控制电路仍
5、是历届考生应考的难点.图10-2滑动变阻器的选择依据：（1）安全保护；（2）调节变化；（3）可操作性.图12-3滑动变阻器的限流接法与分压接法的特点：如图10-2所示的两种电路中，滑动变阻器（最大阻值为R0）对负载RL的电压、电流强度都起控制调节作用，通常把图（a）电路称为限流接法，图（b）电路称为分压接法.限流法. 如图（a）所示，优点：限流法较为省电，电路连接也较为简单.缺点：电路调控能力差，电压的调节范围小，且不能从0开始. 限流法对滑动变阻器的要求：是滑动变阻器与被测元件（电阻）匹配。分压法.如图（b）所示，优点：电路调控能力强，电压的调节范围大，且能从0开始.缺点：分压法耗电较多，电
6、路连接也较为复杂，分压法对滑动变阻器对应情况：（1）若滑动变阻器的阻值远小于被测电阻，最佳选择；（2）滑动变阻器的阻值与待测电阻的阻值差不多，在没有更好的替代时可用；（3）若滑动变阻器的阻值远大于被测电阻，禁用；滑动变阻器的限流接法与分压接法：两种电路均可调节负载电阻电压和电流的大小，但在不同条件下，调节效果大不一样，滑动变阻器以何种接法接入电路，应遵循安全性、精确性、节能性、方便性原则综合考虑，灵活选取.1.下列三种情况必须选用分压式接法（1）要求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.（测量范围大，电压从0开始）（
7、2）当用电器的电阻远大于滑动变阻器的最大值时，必须采用分压接法.（可操作性）（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的额定值时，只能采用分压接法.（安全性不能保障）2.下列情况可选用限流式接法（1）测量时对电路中的电流或电压没有要求从零开始连续调节，只是小范围内测量，且RL与R0相差不大或RL略小于R0，采用限流式接法.（2）电源的放电电流或滑动变阻器的额定电流太小，不能满足分压式接法的要求时，采用限流式接法.（3）没有很高的要求，仅从安全性和精确性角度分析两者均可采用时，可考虑安装简便和节能因素优先采用限流式接法.例1：用伏安法测量一个定值电阻的器材规格如下：待测电阻
8、Rx（约100 ）;直流电流表（量程010 mA、内阻50 ）;直流电压表（量程03 V、内阻5 k）;直流电源（输出电压4 V、内阻不计）；滑动变阻器（015 、允许最大电流1 A）；开关1个，导线若干.根据器材的规格和实验要求画出实验电路图.（三）、安培表内、外接电路的选择由于电压表的分流作用和电流表的分压作用，造成表的示数与通过负载的电压或电流真实值之间产生误差，为减小此系统误差，应慎重选择电流表的内外接法，选择方法如下：1、直接比较法：当待测电阻阻值RxRA时，安培表分压很小，选择安培表内接电路。2、临界值计算比较法：当待测电阻阻值与电压表、电流表的阻值相差不多时，如何确定被测电阻R是
9、较大还是较小呢？取为临界，若RxR0，则采用内接法；若RxR0，则采用外接法.3、测试判断法（试触法）若Rx、RA、RV的大小关系事先没有给定，可借助试触法确定内、外接法.具体做法是:如图10-6所示组成电路，其中电流表事先已经接好，拿电压表的一个接线柱去分别试触M、N两点，观察先后两次试触时两电表的示数变化情况。图10-6如果电流表的示数变化比电压表示数变化明显(即)，说明接M点时电压表分流作用引起的误差大于接N点时电流表分压作用引起的误差，这时应采用内接法(即电压表接N点)。如果电压表的示数变化比电流表示数变化明显(即)，说明接N点时电流表分压作用引起的误差大于接M点时电压表分流作用引起的
10、误差，这时应采用外接法(即电压表接M点).（口决：“内大外小”，即内接法适合测大电阻且系统误差偏大，即测量值大于真实值，外接法适合测小电阻且系统误差偏小，即测量值小于真实值，）图10-7例2： 图10-7为用伏安法测量一个定值电阻阻值的实验所需器材实物图，器材规格如下： （1）待测电阻Rx（约100） （2）直流电源（输出电压4V，内阻可不计） （3）直流毫安表（量程010mA，内阻50） （4）直流电压表（量程03V，内阻5K） （5）滑动变阻器（阻值范围015，允许最大电流1A） （6）电键一个，导线若干条 根据器材的规格和实验要求，在实物图上连线。并用“”标出在闭合电键前，变阻器的滑动触
11、点应处的正确位置。例3：某电压表的内阻在2050K之间，现要测量其内阻，实验室提供下列可选用的器材:图10-9待测电压表V(量程3V)，电流表A1(量程200A)，电流表A2(量程5mA)，电流表A3(量程0.6A)，滑动变阻器R(最大阻值1k)，电源E(电源电压为4V)，开关S.(1)所提供的电流表中应选用(填字母代号).(2)为了尽量减小误差，要求多测几组数据，试在图10-9方框中画出符合要求的实验电路(其中电源和开关及连线已画出).【审题】测量电压表的内阻，从已知条件看，需测量通过电压表的电流，因此，需估算通过电压表的最大电流来判断所用电流表的量程。同时，滑动变阻器的全阻值远小于电压表内
12、阻，控制电路应采用分压接法。【解析】电压表的示数等于通过电压表的电流与本身内阻的乘积，估算电路中的最大电流为E 图10-10所以应选电流表A1，与电压表串联在电路中.滑动变阻器的电阻远小于电压表内阻.如果用滑动变阻器连成限流电路，一则它对电路的调控作用很不明显，二则是待测电压表分得的最小电压约为大于电压表的量程，变阻器明显不能组成限流电路，这样变阻器应作为分压器接在电路中，就不会出现上述问题，电路如图10-10所示. 【总结】对于电表的选择，必须先根据已知条件估算电路中的最大电压或电流值，以此确定选用略大于且量程最小的电表。例4：有一个小灯泡上标有“6V0.1A”字样，现要测量该灯泡的伏安特性
13、曲线，有下列器材供选用：A电压表(0-5V，内阻2k)B电压表(0-10V，内阻3.0K)C电流表(0-0.3A，内阻2.0)D电流表(0-0.6A，内阻1.5)E滑动变阻器(30，2A)滑动变阻器(100，0.5A)G学生电源(直流9V)，还有开关、导线等。(1)实验中所用的电压表应选_，电流表应选_，滑动变阻器应选_。(2)画出实验电路图，要求电压从0V开始测量。例5：用伏安法测量某一电阻Rx的阻值，现有实验器材如下：A、待测电阻Rx（阻值大约为5，额定功率为1W）B、电流表A1（00.6A，内阻0.2）C、电流表A2（03A，内阻0.05）D、电压表V1（03V，内阻3K）E、电压表V2
14、（015V，内阻15K）F、滑动变阻器R0（050）G、蓄电池（电动势为6V）H、电键、导线为了较准确测量Rx的阻值，保证器材的安全，以便操作方便，电压表、电流表应选择_，并画出实验电路图。 （四）.半偏法测电阻。图10-15半值法是上面比例法的一个特例，测电流表内阻和测电压表内阻都可以用半值法，电路图如图10-15所示。甲图实验时先断开开关S，闭合S，调整滑动变阻器R01（限流法连接），使电流表A满度（即指针指满刻度处）；再闭合S，调整电阻箱R1，使电流表A的指针恰好指到半满度处，读出此时电阻箱的阻值R，则电流表A的电阻rA=R。（测量结果偏小）乙图实验时先闭合开关S及S，调整滑动变阻器R0
15、2（分压法连接），使电压表V满度；再断开S，调整电阻箱R2，使电压表V的指针恰好指到半满度处，读出此时电阻箱的阻值R，则电压表V的电阻rV=R。（测量结果偏大）例6：实际电流表有内阻，可等效为理想电流表与电阻的串联测量实际电流表G内阻Rg的电路如图所示所用电流表G的满偏电流Ig为200A，内阻Rg估计在400600之间(1)按右图测定电流表G的内阻Rg，需要选用合适的器材，现有供选用的器材如下： (A)滑动变阻器(阻值范围0200) (B)滑动变阻器(阻值范围0175) (C)电阻箱(阻值范围0999) (D)电阻箱(阻值范围099999) (E)电源(电动势6V，内阻0.3) (F)电源(电动势12V，内阻0.6)按实验要求，R最好选用_，R最好选用_，E最好选用_
