電學(xué)實驗總結(jié)

1、電學(xué)實驗I.實驗設(shè)計的基本思路明確目的選擇方案選定器材擬定步驟數(shù)據(jù)處理誤差分析（一）電學(xué)實驗中所用到的基本知識在近年的電學(xué)實驗中，電阻的測量（包括變形如電表內(nèi)阻的測量）、測電源的電動勢與內(nèi)電阻是考查頻率較高的實驗。它們所用到的原理公式為：。由此可見，對于電路中電壓U及電流I的測量是實驗的關(guān)鍵所在，但這兩個量的直接測量和間接測量的方法卻多種多樣，在此往往也是高考試題的著力點之處。因此復(fù)習(xí)中應(yīng)熟練掌握基本實驗知識及方法，做到以不變應(yīng)萬變。1電路設(shè)計原則：正確地選擇儀器和設(shè)計電路的問題，有一定的靈活性，解決時應(yīng)掌握和遵循一些基本的原則，即“安全性”、“方便性”、“精確性”原則，兼顧“誤差小”、“儀器

2、少”、“耗電少”等各方面因素綜合考慮，靈活運用。正確性：實驗原理所依據(jù)的原理應(yīng)當(dāng)符合物理學(xué)的基本原理。安全性：實驗方案的實施要安全可靠，實施過程中不應(yīng)對儀器及人身造成危害。要注意到各種電表均有量程、電阻均有最大允許電流和最大功率，電源也有最大允許電流。方便性：實驗應(yīng)當(dāng)便于操作，便于讀數(shù)，便于進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。精確性：在實驗方案、儀器、儀器量程的選擇上，應(yīng)使實驗誤差盡可能的小。II.儀器讀數(shù)螺旋測微器讀數(shù)公式：測量值=固定刻度值+可動刻度位置的讀數(shù)0.01mm50202515（1）看半刻度是否漏出，固定刻度上的刻度值是以mm為單位；（2）可動刻度要估讀,小數(shù)點后應(yīng)保留三位有效數(shù)字。如右圖讀數(shù)時，從固

3、定刻度上讀取整、半毫米數(shù)，然后從可動刻度上讀取剩余部分（因為是10分度，所以在最小刻度后應(yīng)再估讀一位），再把兩部分讀數(shù)相加，得測量值。右圖中的讀數(shù)應(yīng)該是6.702mm。測量值=6.520.30.01mm6.703mm（6.702mm6.704mm均正確）例1、 讀出下列螺旋測微器測量的讀數(shù)。010 150 5 1025 30 mmmmmm讀數(shù)練習(xí) 游標(biāo)卡尺 可以方便地測量外徑、內(nèi)徑、深度?？ǔ叻诸愔鞒咦钚】潭龋╩m）游標(biāo)刻度總長(mm)精確度(mm)10分度190120分度11900550分度1490022、讀數(shù)方法 第一步：看游標(biāo)尺總刻度確定精確定度（10分度、20分度、50分度的精確度見上

4、表）第二步：讀出游標(biāo)尺零刻度線左側(cè)的主尺整毫米數(shù)（X）；如：以下例題中為X=41mm第三步：找出游標(biāo)尺與主尺刻度線“正對”的位置，并在游標(biāo)尺上讀出對齊線到零刻度線的小格數(shù)(n)（不要估讀）；如：以下例題中為10小格, 即n=10；第四步：按讀數(shù)公式讀出測量值。讀數(shù)公式：測量值（L）=主尺讀數(shù)（X）+游標(biāo)尺讀數(shù)（n精確度）如：以下例題的測量值=41mm+100.02mm=41.20mm,單位換算后其讀數(shù)為4.120cm例1、一種游標(biāo)卡尺，它的游標(biāo)尺上有50個小的等分刻度，總長度為49 mm。用它測量某物體長度，卡尺示數(shù)如圖所示，則該物體的長度是_ cm。（1）主尺上的讀數(shù)，應(yīng)為游標(biāo)的0刻度左端上

5、主尺的為準(zhǔn)；（2）看清游標(biāo)的精確度；（3）游標(biāo)卡尺都是根據(jù)刻線對齊來讀數(shù)的，所以都不再往下一位估讀。讀數(shù)練習(xí)6780 10 20cm3 4 cm0 5 10 012345601234567890cm (3) 34cm0101011cm010多用電表1測電壓(1)選擇直流電壓檔合適的量程，并將選擇開關(guān)旋至相應(yīng)位置(2)將多用電表并聯(lián)在待測電阻兩端，注意紅表筆接觸點的電勢應(yīng)比黑表筆高(3)根據(jù)表盤上的直流電壓標(biāo)度讀出電壓值，讀數(shù)時注意最小刻度所表達(dá)的電壓值2測電流(1)選擇直流電流檔合適的量程(2)將被測電路導(dǎo)線卸開一端，把多用電表串聯(lián)在電路中(3)讀數(shù)時，要認(rèn)清刻度盤上的最小刻度注意：電流應(yīng)從紅

6、表筆流入多用電表3測電阻(1)要將選擇開關(guān)扳到歐姆檔上，此時紅表筆連接表內(nèi)電源的負(fù)極，黑表筆連接表內(nèi)電源的正極選好倍率后，先歐姆調(diào)零，然后測量測量完畢，應(yīng)把選擇開關(guān)旋轉(zhuǎn)到OFF檔或交流電壓最高檔(2)用多用電表測電壓、測電流及測電阻時，電流都是從紅表筆流入電表，從黑表筆流出電表2使用多用電表測電阻的步驟(1)機械調(diào)零：使用前若表針沒有停在左端“0”位置，要用螺絲刀轉(zhuǎn)動指針定位螺絲，使指針指電流的零(2)選檔：估計待測電阻的大小，旋轉(zhuǎn)選擇開關(guān)，使其尖端對準(zhǔn)歐姆檔的合適檔位(3)歐姆調(diào)零：將紅、黑表筆短接，調(diào)整調(diào)零電阻旋鈕，使指針指在表盤右端“0”刻度處(4)測量讀數(shù)：將兩表筆分別與待測電阻的兩端

7、接觸，表針示數(shù)乘以量程倍率即為待測電阻阻值(5)測另一電阻時重復(fù)(2)(3)(4)(6)實驗完畢，應(yīng)將選擇開關(guān)置于“OFF”檔或交流電壓最高檔2測電阻時應(yīng)注意的問題(1)選檔后要進(jìn)行歐姆調(diào)零(2)換檔后要重新歐姆調(diào)零(3)被測電阻要與電源、其他元件分離，不能用手接觸表筆的金屬桿(4)被測電阻阻值等于指針示數(shù)乘以倍率(5)使用后，要將兩表筆從插孔中拔出，并將選擇開關(guān)旋至“OFF”檔或交流電壓最高檔(6)若長期不用，應(yīng)把電池取出【典例1】一多用電表的電阻檔有三個倍率，分別是1、10、100.用10檔測量某電阻時，操作步驟正確，發(fā)現(xiàn)表頭指針偏轉(zhuǎn)角度很小，為了較準(zhǔn)確地進(jìn)行測量，應(yīng)換到_檔如果換檔后立即

8、用表筆連接待測電阻進(jìn)行讀數(shù)，那么缺少的步驟是_，若補上該步驟后測量，表盤的示數(shù)如圖所示，則該電阻的阻值是_.若將該表選擇開關(guān)置于1 mA檔測電流，表盤示數(shù)仍如圖所示，則被測電流為_mA.若用直流15 V檔測量電壓，則讀數(shù)為_V.III電學(xué)中儀器的使用及基本電路的選擇1兩種電表的電路結(jié)構(gòu)及讀數(shù)方法電流表電壓表符號參數(shù)量程：00.6 A,03 A內(nèi)阻：小于1 量程：03 V,015 V內(nèi)阻：3 k，15 k電路結(jié)構(gòu)讀數(shù)方法視線垂直于刻度盤表面，一般都需估讀，3 A量程估讀到最小分度的1/10，0.6 A量程的估讀到最小分度的1/2視線垂直于刻度盤表面，一般都需估讀，3 V量程估讀到最小分度的1/1

9、0,15 V量程的估讀到最小分度的1/52.兩種電表的使用技巧(1)機械零點的調(diào)整：在不通電時，指針應(yīng)指在零刻線的位置。(2)選擇適當(dāng)量程：估算電路中的電流或電壓，指針應(yīng)偏轉(zhuǎn)到滿刻度的以上。若無法估算電路中的電流和電壓，則應(yīng)先選用較大的量程，再逐步減小量程。(3)正確接入電路：電流表應(yīng)串聯(lián)在電路中，電壓表應(yīng)并聯(lián)在電路中，兩種表都應(yīng)使電流從正接線柱流入，從負(fù)接線柱流出。(4)正確讀數(shù)：根據(jù)所選量程的準(zhǔn)確度，正確讀出有效數(shù)字和單位。(5)注意內(nèi)阻：電流表和電壓表一方面作為儀器使用，同時又是被測電路中的一個電阻，實驗中沒有特別要求時，一般不考慮它們的內(nèi)阻對電路的影響，但有些測量中，不能忽視它們的內(nèi)阻

10、對被測電路的影響，如伏安法測電阻等。2測量電路的接法及選擇誤差原因電流表分壓U測UxUA電壓表分流I測IxIV電阻測量值R測RxRARx，測量值大于真實值R測Rx，測量值小于真實值適用條件RARxRVRx口訣大內(nèi)偏大(大電阻用內(nèi)接法測量，測量值偏大)小外偏小(小電阻用外接法測量，測量值偏小)2.兩種電路的選擇(1)阻值比較法先將待測電阻的估計值與電壓表、電流表的內(nèi)阻進(jìn)行比較，若Rx較小，宜采用電流表外接法；若Rx較大，宜采用電流表內(nèi)接法。(2)臨界值計算法時，用電流表外接法。時，用電流表內(nèi)接法。(3)試觸法若不知Rx的大概阻值，可采用“試觸法”，將電路如圖2所示連接，空出電壓表的一個接頭S，然

11、后將S分別與a、b接觸一下。若電流表“相對變化”明顯，說明電壓表分流作用較大，應(yīng)采用電流表內(nèi)接法；若電壓表“相對變化”明顯，說明電流表分壓作用較大，應(yīng)采用電流表外接法。【典例2】(2014新課標(biāo)全國卷，22)，在伏安法測電阻的實驗中，待測電阻Rx約為200 ，電壓表的內(nèi)阻約為2 k，電流表的內(nèi)阻約為10 ，測量電路中電流表的連接方式如圖(a)或(b)所示，結(jié)果由公式Rx計算得出，式中U與I分別為電壓表和電流表的示數(shù)。若將圖(a)和(b)中電路測得的電阻值分別記為Rx1和Rx2，則_(填“Rx1”或“Rx2”)更接近待測電阻的真實值，且測量值Rx1_(填“大于”、“等于”或“小于”)真實值，測量

12、值Rx2_(填“大于”、“等于”或“小于”)真實值?！咀兪接?xùn)練】2在用伏安法測電阻的實驗中，所用電壓表的內(nèi)阻約為20 k，電流表的內(nèi)阻約為10 ，選擇能夠盡量減小誤差的電路圖接線進(jìn)行實驗，讀得的各組數(shù)據(jù)用實心圓點標(biāo)于坐標(biāo)圖上，如圖4所示。(1)根據(jù)各點表示的數(shù)據(jù)描出IU圖線，由此求得該電阻的阻值Rx_(保留兩位有效數(shù)字)。(2)在虛線框內(nèi)畫出“伏安法”測量該電阻的部分電路圖。1滑動變阻器兩種接法的比較限流接法分壓接法對比說明電路圖串、并聯(lián)關(guān)系不同負(fù)載R上電壓調(diào)節(jié)范圍UE0UE分壓電路調(diào)節(jié)范圍大負(fù)載R上電流調(diào)節(jié)范圍I0I分壓電路調(diào)節(jié)范圍大閉合S前觸頭位置b端a端都是為保護(hù)電路元件2.兩種接法的選

13、擇(1)選擇不同接法的原則(2)下列情況下滑動變阻器應(yīng)采用分壓接法題設(shè)條件中所提供的電表量程或電阻的最大允許電流不夠。題設(shè)條件中的滑動變阻器的最大阻值遠(yuǎn)小于被測電阻或電路中串聯(lián)的其他電阻的阻值。題設(shè)要求回路中某部分電路兩端的電壓從零開始連續(xù)變化?！镜淅?】為了測量某待測電阻Rx的阻值(約為30 )，有以下一些器材可供選擇。電流表A1(量程050 mA，內(nèi)阻約10 )；電流表A2(量程03 A，內(nèi)阻約0.12 )；電壓表V1(量程03 V，內(nèi)阻很大)；電壓表V2(量程015 V，內(nèi)阻很大)；電源E(電動勢約為3 V，內(nèi)阻約為0.2 )；定值電阻R(20 ，允許最大電流1.0 A)；滑動變阻器R1

14、(010 ，允許最大電流2.0 A)；滑動變阻器R2(01 k，允許最大電流0.5 A)；單刀單擲開關(guān)S一個，導(dǎo)線若干。(1)電流表應(yīng)選_，電壓表應(yīng)選_，滑動變阻器應(yīng)選_。(填字母代號)(2)請在下面的虛線框內(nèi)畫出測量電阻Rx的實驗電路圖。(要求所測量范圍盡可能大)(3)某次測量中，電壓表示數(shù)為U時，電流表示數(shù)為I，則計算待測電阻阻值的表達(dá)式為Rx_?！咀兪接?xùn)練】一只小燈泡，標(biāo)有“3 V,0.6 W”字樣，現(xiàn)用下面給出的器材測量該小燈泡正常發(fā)光時的電阻。電源電動勢為12 V，內(nèi)阻為1 ；最大阻值為5 的滑動變阻器；電流表的內(nèi)阻為1 ；電壓表的內(nèi)阻為10 k；開關(guān)一個、導(dǎo)線若干。(1)在設(shè)計電路

15、的過程中，為了盡量減小實驗誤差，電流表應(yīng)采用_(選填“內(nèi)接”或“外接”)法?；瑒幼冏杵鲬?yīng)采用_(選填“分壓式”或“限流式”)接法。(2)在下面的虛線框內(nèi)畫出你所設(shè)計的實驗電路圖(盡量減小實驗誤差)。實驗一：描繪小燈泡的伏安特性曲線1實驗電路的確定(1)電流表外接法：由于小燈泡的電阻較小，為減小誤差，采用電流表外接法(2)滑動變阻器分壓式連接：描繪小燈泡的伏安特性曲線，需要從坐標(biāo)原點開始的連續(xù)變化的電壓，因此滑動變阻器要采用分壓式連接，實驗電路圖如圖2310所示2實驗過程的三個方面(1)接線順序：先串后并先將電源、開關(guān)、滑動變阻器(全部)組成串聯(lián)電路，再將電流表、小燈泡串聯(lián)，并將其與部分滑動變阻

16、器并聯(lián)，最后將電壓表與小燈泡并聯(lián)(2)量程選擇：安全精確在保證電流、電壓測量值不超過量程的情況下，指針的偏轉(zhuǎn)角度越大，精度越高(3)實驗操作：先查后合先檢查各部分連接是否正確，滑動變阻器是否使分壓電路電壓為零，再合上開關(guān)，調(diào)整滑動變阻器，使小燈泡的電壓、電流逐漸變大【典例4】在“測繪小燈泡的伏安特性曲線”的實驗中，使用的小燈泡為“6 V3 W”，其他可供選擇的器材有：電壓表V1(量程6 V，內(nèi)阻20 k)電壓表V2(量程20 V，內(nèi)阻60 k)電流表A1(量程3 A，內(nèi)阻0.2 )電流表A2(量程0.6 A，內(nèi)阻1 )變阻器R1(01 000 ，0.5 A)變阻器R2(020 ，0.5 A)學(xué)

17、生電源E(68 V)開關(guān)S及導(dǎo)線若干實驗中要求電壓表在06 V范圍內(nèi)讀取并記錄下12組左右不同的電壓值U和對應(yīng)的電流值I，以便作出伏安特性曲線，在上述器材中，電壓表應(yīng)選用_，電流表應(yīng)選用_，滑動變阻器應(yīng)選用_在以下方框中畫出實驗的原理圖實驗二：根據(jù)閉合電路歐姆定律可以有下面三種思路求出電池的電動勢和內(nèi)阻思路1.伏安法測電動勢E和內(nèi)電阻r(1)如圖2101甲所示，改變滑動變阻器的阻值，從電流表、電壓表中讀出幾組I和U的值，由UEIr可得：E，r.(2)為減小誤差，至少測出六組U和I值，且變化范圍要大些，然后在坐標(biāo)系中作UI圖，由圖線縱截距和斜率找出E、r(r)，如圖乙思路2：用電流表、電阻箱測電

18、動勢E和內(nèi)電阻r由閉合電路的歐姆定律得：EI(Rr)用電流表測干路中的電流，通過改變電路中的電阻，測出兩組R、I數(shù)據(jù)，就可以列出兩個關(guān)于E、r的方程：EI1(R1r)EI2(R2r)聯(lián)立就可以解出結(jié)果，實驗電路如圖所示思路3.用電壓表、電阻箱測電動勢E和內(nèi)電阻r由閉合電路的歐姆定律得：EU用電壓表測得路端電壓，通過改變電路中的電阻，測出兩組U、R數(shù)據(jù)，就可以列出兩個關(guān)于E、r的方程：EU1EU2聯(lián)立就可以解出結(jié)果，實驗電路如圖所示一、實驗步驟1確定電流表、電壓表的量程，按圖2104連接好電路，并將滑動變阻器的滑片移到使接入電路的阻值為最大值的一端2閉合開關(guān)S，接通電路，將滑動變阻器的滑片由一端

19、向另一端移動，從電流表有明顯讀數(shù)開始，記錄一組電流表、電壓表讀數(shù)3同樣的方法，依次記錄多組U、I值4斷開開關(guān)S，拆除電路5以U為縱軸，I為橫軸，將記錄的電壓、電流標(biāo)在坐標(biāo)圖上，過這些點作一條直線，根據(jù)縱軸截距求出電動勢，根據(jù)斜率大小求出內(nèi)電阻二、數(shù)據(jù)處理為減小測量誤差，本實驗常選用以下兩種數(shù)據(jù)處理方法：1公式法利用依次記錄的多組數(shù)據(jù)(一般6組)，分別記錄如表所示：實驗序號123456I/AI1I2I3I4I5I6U外/VU1U2U3U4U5U6分別將1、4組，2、5組，3、6組聯(lián)立方程組解出E1、r1，E2、r2，E3、r3，求出它們的平均值E，r作為測量結(jié)果2圖象法把測出的多組U、I值，在U

20、I圖中描點畫圖象，使UI圖象的直線經(jīng)過大多數(shù)坐標(biāo)點或使各坐標(biāo)點大致分布在直線的兩側(cè)，如圖2105所示，由UEIr可知： (1)縱軸截距等于電源的電動勢E，橫軸截距等于外電路短路時的電流Im.(2)圖線斜率的絕對值等于電源的內(nèi)阻r|.三、誤差分析1偶然誤差：主要來源于電壓表和電流表的讀數(shù)以及作UI圖象時描點不準(zhǔn)確2系統(tǒng)誤差主要原因是未考慮電壓表的分流作用，使得電流表上讀出的數(shù)值比實際的總電流(即流過電源的電流)要小一些U越大，電流表的讀數(shù)與總電流的偏差就越大，將測量結(jié)果與真實情況在UI坐標(biāo)系中表示出來，如圖所示，可見E測E真，r測r真四、注意事項1器材或量程的選擇(1)電池：為了使路端電壓變化明

21、顯，電池的內(nèi)阻宜大些，可選用已使用過一段時間的1號干電池(2)電壓表的量程：實驗用的是一節(jié)干電池，因此電壓表量程在大于1.5 V的前提下，越小越好，實驗室中一般采用量程為03 V的電壓表(3)電流表的量程：對于電池來講允許通過的電流最大為0.5 A，故電流表的量程選00.6 A的(4)滑動變阻器：干電池的內(nèi)阻較小，為了獲得變化明顯的路端電壓，滑動變阻器選擇阻值較小一點的2電路的選擇：伏安法測電源電動勢和內(nèi)阻有兩種接法，由于電流表內(nèi)阻與干電池內(nèi)阻接近，所以電流表應(yīng)采用內(nèi)接法，即一般選擇誤差較小的甲電路圖甲乙3實驗操作：電池在大電流放電時極化現(xiàn)象較嚴(yán)重，電動勢E會明顯下降，內(nèi)阻r會明顯增大，故長時間放電不宜超過0.3 A，短時間放電不宜超過0.5 A因此，實驗中不要將I調(diào)得過大，讀電表示數(shù)要快，每次讀完后應(yīng)立即斷電4數(shù)據(jù)處理(1)當(dāng)路端電壓變化不是很明顯時，作圖象時，縱軸單位可以取得小一些，且縱軸起點不從零開始，把縱坐標(biāo)的比例放大(2)畫UI圖象時，要使較多的點落在這條直線上或使各點均衡分布在直線的兩側(cè)，個別偏離直線太遠(yuǎn)的點可舍去不予考慮這樣，就可使偶然誤差得到部分抵消，從而提高精確度【典例5】為測定一節(jié)干電池(電動勢約1.5 V，內(nèi)阻約1.0 )的電動勢和內(nèi)阻，實驗室備有電流表G(滿偏電流3 mA，內(nèi)阻25 )、定值電阻R00.126 、開關(guān)和若干導(dǎo)線