屆高三一輪電學實驗復習課件

高考物理電學實驗復習高考物理電學實驗復習一、電流表的構(gòu)造和工作原理1.構(gòu)造：永磁鐵和放入永磁鐵磁場的可轉(zhuǎn)動線圈組成θ∝IUg

GIgRg2.電路圖：（1）滿偏電流:電流表指針偏轉(zhuǎn)到最大刻度時的電流Ig（2）電流表的內(nèi)阻:表頭G的電阻Rg（3）滿偏電壓:電流表G通過滿偏電流時,加在它兩端的電壓UgUg=IgRg一、電流表的構(gòu)造和工作原理UgGIgRg23.把靈敏電流計改為電壓表GIgRgUgURRVIgURV

電壓表的內(nèi)阻：Rv=Rg+R3.把靈敏電流計改為電壓表GIgRgUgURRVIgURV4.把靈敏電流計G改為電流表AGIgRgIRRAUIRA電流表的內(nèi)阻：RA=Rg×R/(R+Rg)4.把靈敏電流計G改為電流表AGIgRgIRRAUIRA電流1.限流式：2.分壓式：AVRXRLAVRLRX二、滑動變阻器的兩種接法優(yōu)點：電路簡單，省電不足：電壓不能從零開始優(yōu)點：電壓能從零開始不足：電路復雜，費電1.限流式：2.分壓式：AVRXRLAVRLRX二、滑動變阻3.選擇方法(1)限流接法(2)分壓接法

（通常情況）

電流、電壓能達到要求的調(diào)節(jié)范圍；不超過測量儀表的量程，不超過各元件允許的最大電流。（三種特殊條件）

a.要求某部分電路的電壓或電流從零開始連續(xù)可調(diào)。b.采用限流接法時無論怎樣調(diào)節(jié)滑動變阻器，電路中的電流（電壓）都會超過電表量程或元件允許的最大電流。c.用電器電阻遠大于滑動變阻器電阻，不利于測量獲得多組數(shù)據(jù)。3.選擇方法（通常情況）電流、電壓能達到要求的調(diào)節(jié)范圍比較項目限流式接法分壓式接法電路電壓調(diào)節(jié)的范圍電流調(diào)節(jié)的范圍電能損耗電路連接4.滑動變阻器的接法比較

EIR電源負擔輕

E（IR+Iap）電源負擔重簡便復雜比較項目限流式接法分壓式接法電路電壓調(diào)節(jié)的范圍電流調(diào)節(jié)的范圍三、電學儀器的選擇和讀數(shù)1.安全性原則要保證所用儀器的安全，電源最大允許通過的電流、電壓表和電流表的量程、滑動變阻器允許通過的最大電流、用電器的額定電壓電流等。選擇電源、電表和用電器時，保證其電流和電壓均不超過使用的量程。2.精確性原則盡量減小實驗誤差。選擇電表時，在保證電流和電壓均不超過使用量程的前提下，合理選擇量程。務必使指針有較大偏轉(zhuǎn)（一般取滿偏度的2/3），電表達不到滿偏的1/3是不允許的。三、電學儀器的選擇和讀數(shù)1.安全性原則要保證所用儀器3.操作性原則：如滑動變阻器的選擇，既要考慮它的額定電流，又要考慮它的阻值范圍，當其阻值大于用電器的阻值時用限流電路調(diào)節(jié)電路的電壓(電流)比較方便；當其阻值小于用電器的電阻時用分壓電路調(diào)節(jié)電路的電壓(電流)比較方便．4.選擇的一般步驟①根據(jù)實驗要求設(shè)計合理的實驗電路；②找出唯一性的器材；③估算電路中電壓和電流的最大值或最小值，結(jié)合已知器材的規(guī)格選定電源、選定電壓表和電流表以及所用的量程；④根據(jù)實驗的要求和待測電阻的阻值選擇滑動變阻器.3.操作性原則：如滑動變阻器的選擇，既要考慮它的額定電量程為0.6A的電流表，滿刻度絕對誤差最大為±0.015A，最小分格為0.02A，指針偏轉(zhuǎn)不夠一個分格的部分用半格估讀法，讀數(shù)為兩位小數(shù)。如圖，電流表讀數(shù)為0.15A.00.20.4A0.65.電表的讀數(shù)量程為0.6A的電流表，滿刻度絕對誤差最大為±0.量程為3A的電流表，滿刻度絕對誤差最大為±0.075A，最小分格為0.1A，指針偏轉(zhuǎn)不夠一個分格的部分用1/10格估讀法，讀數(shù)為兩位小數(shù)。如圖，電流表讀數(shù)為0.74A.012A3量程為3A的電流表，滿刻度絕對誤差最大為±0.07量程為3V的電壓表，滿刻度絕對誤差最大為±0.075V，最小分格為0.1V，指針偏轉(zhuǎn)不夠一個分格的部分用1/10格估讀法，讀數(shù)為兩位小數(shù)。如圖，電壓表讀數(shù)為2.38V.012V3量程為3V的電壓表，滿刻度絕對誤差最大為±0.07量程為15V的電壓表，滿刻度絕對誤差最大為±0.375V，最小分格為0.5V，指針偏轉(zhuǎn)不夠一個分格的部分用1/5格估讀法，讀數(shù)為一位小數(shù)。如圖，電壓表讀數(shù)為11.7V.0510V15量程為15V的電壓表，滿刻度絕對誤差最大為±0.3如圖7－3－1甲是學生實驗用的有兩個量程的電流表刻度盤，當用“＋”和“－0.6”兩接線柱時，能測量的最大電流是________A，對應刻度盤上每一小格代表________A，圖中表針示數(shù)為________A；當使用電流表的“＋”和“－3”兩接線柱時，對應刻度盤上每一小格代表________A，圖中表針示數(shù)為________A.如圖7－3－1甲是學生實驗用的有兩個量程的電流表刻度盤，當用用電壓表測電壓用電流表測電流外接法？內(nèi)接法？為減小誤差，多測幾組數(shù)據(jù)，求平均值滑動變阻器限流式？分壓式？AVAV1.原理URI實驗一伏安法測電阻“同一性”用電壓表測電壓用電流表測電流外接法？為減小誤差，多測幾組數(shù)據(jù)2.電路限流器電路，安培表內(nèi)接法RXAV··限流器電路，安培表外接法RXAV分壓器電路，安培表內(nèi)接法分壓器電路，安培表外接法RXAVRXVA2.電路限流器電路，安培表內(nèi)接法RXAV··限流器電路，安培由于電流表分壓引起的。誤差產(chǎn)生的原因:若>>時，采用電流表內(nèi)接法由于電壓表分流引起的。誤差產(chǎn)生的原因：內(nèi)接法RXVA··RXAV··外接法若

>>

時，采用電流表外接法。3.誤差分析由于電流表分壓引起的。誤差產(chǎn)生的原因:若>>1.采用電流表內(nèi)接法的條件：Rx>>RA采用電流表外接法的條件：Rv>>Rx4.電流表內(nèi)、外接判斷方法用試觸法進行判斷當時用內(nèi)接法2.當不滿足Rx>>RA和Rv>>Rx關(guān)系時當時用外接法當時用內(nèi)、外接法均可3.當Rx、RA、Rv的阻值未知時1.采用電流表內(nèi)接法的條件：Rx>>RA4.電流表內(nèi)、外接判試觸法b.選擇方法：將電壓表分別接a、b兩點結(jié)論：兩次接觸，那個表示數(shù)變化明顯,Rx就與那個表“近接”a.條件：未給出RX的估計阻值RXVA··Pab如果電流表示數(shù)有顯著變化，說明電壓表的分流作用較強，不滿足RX<<RV,不適應用電流表的外接法．應用電流表的內(nèi)接法．安培表和伏特表示數(shù)變化顯著（明顯）的標志是它們的示數(shù)的變化量（絕對誤差）占原來值的百分比大(相對誤差）從另一個角度來看，電壓表的示數(shù)沒有顯著變化，說明電流表的分壓作用很弱，滿足RX>>RA,應選用內(nèi)接法．P應接在b處。試觸法b.選擇方法：將電壓表分別接a、b兩點結(jié)論：兩次接A2A1．．．．．A2A1Rx．．．．．5.伏安法測電阻之發(fā)散思維(2)“安安法”條件：已知電流表A2的內(nèi)阻,將A2看成一個電壓表使用．(1)“伏安法”測電壓表的電阻VA．．．沒有系統(tǒng)誤差沒有系統(tǒng)誤差沒有系統(tǒng)誤差A2A1．．．．．A2A1Rx．．．．．5.伏安法測電阻之發(fā)替代比較法測電阻(3)替代法測量電阻RxRA(4)比較法測量電阻I1ARRxARRxI2∵I2R=I1Rx∴Rx=I2R/I1（不計電源內(nèi)阻）替代比較法測電阻(3)替代法測量電阻RxRA(4)比較法測量例1.用伏安法測量金屬導線的電阻R，試把圖中給出的器材連接成測量R的合適的電路。圖中安培表的量程為0.6A，內(nèi)阻接近1Ω，伏特表的量程為3V，內(nèi)阻為5KΩ;電源的電動勢為6V，變阻器的阻值為0—20Ω。在閉合電鍵前，變阻器滑動觸點應處于正確位置。解：金屬導線的電阻不大，安培表應外接，變阻器電阻比較大，可用限流接法，畫出電路圖如下：+-RXAV··++例1.用伏安法測量金屬導線的電阻R，試把圖中給出的器材連接成例2：有一個電阻Rx，其阻值大約是25kΩ，可供選擇的器材是：電流表A1(0----100μA,2kΩ)電流表A2(0----500μA,300Ω)電壓表V1(0----10V,100kΩ）電壓表V2(0----50V,500KΩ）直流穩(wěn)壓電源E（15V，1A）滑動變阻器R(1kΩ,1W)電鍵K和若干根導線．試選擇適當?shù)钠鞑?，選取適當?shù)碾娐?，使測量盡可能準確，并畫出電路圖，再將如圖示的實物連線。解：（1）電壓表、電流表的選擇由于滑動變阻器的電阻明顯小于待測電阻，因此滑動變阻器必須用分壓器接法。若電壓表選V2（50V），因為電源電壓15V不足其量程的1/3，所以電壓表應選V1（10V）。例2：有一個電阻Rx，其阻值大約是25kΩ，可供選擇的器材+－（2）電流表內(nèi)接法和外接法的選擇實驗電路圖E=15V25KΩ1KΩ

RXA2V1因為RX=25KΩ＞＞RA=300Ω，所以采用電流表內(nèi)接法由于用分壓器接法時，電阻RX

中的最大電流為Imax=10V/25KΩ=0.4mA=400μA所以電流表選A2（500μA）+－（2）電流表內(nèi)接法和外接法的選擇實驗電路圖E=15例（2006年全國Ⅰ、Ⅲ）現(xiàn)要測量某一電壓表的內(nèi)阻。給定的器材有：待測電壓表（量程2V，內(nèi)阻約4kΩ）；電流表（量程1.2mA，內(nèi)阻約500Ω）；直流電源E（電動勢約2.4V，內(nèi)阻不計）；固定電阻3個：R1=4000Ω，R2=10000Ω，R3=15000Ω；電鍵S及導線若干。要求測量時兩電表指針偏轉(zhuǎn)均超過其量程的一半。⑴試從3個固定電阻中選用1個，與其它器材一起組成測量電路，并在虛線框內(nèi)畫出測量電路的原理圖。（要求電路中各器材用題中給定的符號標出。）⑵電路接通后，若電壓表讀數(shù)為U，電流表讀數(shù)為I，則電壓表內(nèi)阻RV=_________。VVA

【命題意圖】本題考查了電壓表內(nèi)阻的測量，實驗中真正的難點在于如何獲得電壓表中流過的電流大小，此時可以用電流表與定值電阻配合完成電流表的功能。原理還是部分電路的歐姆定律，關(guān)鍵是靈活的運用。R1SE

AV例（2006年全國Ⅰ、Ⅲ）現(xiàn)要測量某一電壓表（1）電路應采用電流表外接法（為什么？）（2）滑線變阻器應采用分壓式接法。實驗二描繪小電珠的伏安特性曲線（1）電路應采用電流表外接法（為什么？）（2）滑線變阻器應屆高三一輪電學實驗復習課件（3）應使滑動變阻器的阻值由小向大(A---B)逐漸改變,在電壓表0～U（V）范圍內(nèi)讀取并記錄下12組左右不同的電壓值U和電流值I。在坐標紙上以U為橫軸，以I為縱軸，畫出U--I曲線，分析曲線變化的規(guī)律.曲線不為直線的原因是

（3）應使滑動變阻器的阻值由小向大(A---B)逐漸改變

例

（04上海）小燈泡燈絲的電阻會隨溫度的升高而變大.某同學為研究這一現(xiàn)象，用實驗得到如下數(shù)據(jù)（I和U分別表示小燈泡上的電流和電壓）：I/A0.120.210.290.340.380.420.450.470.490.50U/V0.200.400.600.801.001.201.401.601.802.00（1）在左下框中畫出實驗電路圖.可用的器材有：電壓表、電流表、滑線變阻器（變化范圍0—10Ω電源、小燈泡、電鍵、導線若干.（2）在右圖中畫出小煤泡的U—I曲線.（3）如果某一電池的電動勢是1.5V,內(nèi)阻是2.0Ω.問:將本題中的燈泡接在該電池兩端,小燈泡的實際功率是多少?（簡要寫出求解過程;若需作圖,可直接畫在第（2）小題的方格圖中）例（04上海）小燈泡燈絲的電阻會隨溫度的升高而變大.解：（1）見下圖;（2）見下圖（3）作出U=E—Ir圖線，可得小燈泡工作電流為0.35安，工作電壓為0.80伏，因此小燈泡實際功率為0.28瓦解：（1）見下圖;（2）見下圖三、測電阻率ba圖4152051002025301510三、測電阻率ba圖4152051002025301510例有一根固定在直尺上的均勻電阻絲（總阻值小于5Ω），兩端各有一個固定的接線柱a和b，直尺的之間有一個可沿直尺滑動的觸頭c，c的上端為接線柱，觸頭c與電阻絲通常不接觸，當用手按下時，才與電阻絲接觸，且可在直尺上讀出觸點的位置，現(xiàn)給你如下器材，要求測量該電阻絲的電阻率ρbac保護電阻圖210404505圖1例有一根固定在直尺上的均勻電阻絲（總阻值小于5Ω），A．電壓表0－3V內(nèi)電阻約30KΩB．電流表0－0.6A內(nèi)電阻約0.5KΩC．電池組：電動勢3V內(nèi)電阻很小D．保護電阻R0E．電鍵F．螺旋測微器 （1）用螺旋測微器測量電阻絲的直徑，其刻度位置如圖1所示，讀數(shù)為________mm。 （2）試將圖2中提供的器材連成實驗電路，要求：①避免由于電流的熱效應而使電阻絲的電阻率隨電流的變化而發(fā)生變化能進行多次測量

①

根據(jù)圖3所示的數(shù)據(jù)點描繪出圖線。②

根據(jù)描繪出的圖線結(jié)合有關(guān)數(shù)據(jù)計算出該電阻絲的電阻率_______Ω.m(保留兩位有效數(shù)字)（3）通過改變滑動觸頭c的位置，分別測量出了五組與長度L對應的電壓U的數(shù)據(jù)（電流表示數(shù)保持在0.5A不變），并已描在坐標紙上，如圖3所示L/mU/VG．連接用導線若干10404505圖1（3）通過改變滑動觸頭c的位置，分別測量出了五組L/mU分析：（1）螺旋測微器的讀數(shù)方法是：讀數(shù)＝固定刻度數(shù)（包括半毫米刻度）＋可動刻度數(shù)×精度由圖1可得，電阻絲的直徑d＝1.980mm(2)由電阻定律可得，測量電阻絲的電阻率的原理式子為為了避免由于電流的熱效應而使電阻絲的電阻率隨電流的變化而變化，本實驗中采用了控制度量法，即保持電流I不變，這樣實驗中只需改變滑動觸頭的位置，測量多組U、L值，利用U-L圖像就可以計算電阻率ρ。bac保護電阻圖4滿足實驗要求的實驗電路實物接線圖如圖4所示。152051002025301510分析：bac保護電阻圖4滿足實驗要求的實驗電路實物接線圖如圖（3）①由實驗原理可知ρ∝,由此，理論上U-L圖線應該是一條過原點的直線，但是由于實驗的偶然誤差，描出的點并不在一條直線上，在描圖線時，應通過盡可能多的點畫一條直線，0.50.40.30.20.100.60.80.70.51.01.52.0U/VL/m圖5并使不在直線上的各點分布在直線兩側(cè)的點的數(shù)目大致相同。這樣，才能使各次實驗的偶然誤差得到部分的抵消，提高實驗的精確度，描繪的圖線如圖5所示②在圖線上選一點，如（0.5m,1.0v），求出的值，然后根據(jù)原理式計算電阻率ρ。（3）①由實驗原理可知ρ∝,由此，理論上U-L圖線應該例

電橋法測電阻。利用給出的電路圖和器材（G為靈敏電流表，R0為阻值均勻的電阻絲，R為已知阻值的定值電阻，Rx為被測電阻）。要求利用這些器材測未知電阻Rx。⑴實驗中還需要什么測量儀器？⑵將實物連成電路圖。⑶寫出測量Rx的實驗步驟，并寫出利用測量數(shù)據(jù)表示Rx的表達式。

GRxR0RL1

L2RXRR0P解：⑴還需要米尺（測量左右兩部分電阻絲的長度L1、L2）。⑶按圖接好電路后，移動滑動觸頭P，使電流表指針指在中央零刻度處。用刻度尺測量P點兩邊電阻絲的長度L1、L2；由RX∶R=L1∶L2

例電橋法測電阻。利用給出的電路圖和器材（G為靈敏電流實驗四測定電源的電動勢和內(nèi)阻AVR圖aErS實驗四測定電源的電動勢和內(nèi)阻AVR圖aErS測定電動勢內(nèi)阻電路vAU1=E-I1r

U2=E-I2rA

E=I1(R1+r)

E=I2(R2+r)v

E=U1+U1r/R1

E=U2+U2r/R2測定電動勢內(nèi)阻電路vAU1=E-I1rAE=I1(用電流表和電壓表測E、r實驗電路如下。根據(jù)閉合電路歐姆定律：E=U+Ir，本實驗電路中電壓表的示數(shù)是準確的，而電流表的示數(shù)比通過電源的實際電流小，所以本實驗的系統(tǒng)誤差是由電壓表的分流引起的。為了減小這個系統(tǒng)誤差，滑動變阻器R的阻值應該小一些，所選用的電壓表的內(nèi)阻應該大一些。RVAS為了減小偶然誤差,要多做幾次實驗,多取幾組數(shù)據(jù),然后利用U-I圖象處理實驗數(shù)據(jù).將點描好后,用直尺畫一條直線,使盡可能多的點落在這條直線上,而且在直線兩側(cè)的點數(shù)大致相等.這條直線代表的U-I關(guān)系的偶然誤差比每一組實驗數(shù)據(jù)的偶然誤差都小.I/AU/V00.20.40.63.02.01.0這條直線在U軸上的截距就是被測電源電動勢E(對應的I=0),斜率的絕對值就是被測電源的內(nèi)阻r。特別要注意：有時縱坐標的起始點不是0，求內(nèi)阻的一般式應該是r=|ΔU/ΔI|。用電流表和電壓表測E、r實驗電路如下。根據(jù)閉合上法測E、r實驗中測量值和真實值的比較1：VA1.安培表內(nèi)接在并聯(lián)電路之內(nèi)的電路:解：作U=E-Ir

圖線如圖實線示：UIE測UIA式中的U是路端電壓,

I

應是通過電源的電流，I實=IA+IV

=(IA+U/RV)可見U越大，差值(I實-IA

)就越大，

U=0時，差值(I實-IA

)也為0，實際的U-I圖線如圖虛線示：斜率增大E真I實∴E測<E真r測<r真該電路適用于滑動變阻器阻值小

(電源內(nèi)阻很小)的情況.上法測E、r實驗中測量值和真實值的比較1：VA1.安培表內(nèi)若將電流表的內(nèi)阻并入電池中，則U路和I的測量值就都準確了,E的測量值就準確了,測出的內(nèi)阻是電源內(nèi)阻r和電流表的內(nèi)阻之和。U路=E-I(RA+r)=E-Ir'上法測E、r實驗中測量值和真實值的比較2：A

V

2.安培表外接在并聯(lián)電路之外的電路:解：作U=E-Ir

圖線如圖實線示：IEIUVU式中的I

是通過電源的電流，

U應是路端電壓,U路=UA+UV=(I

RA+UV)可見I

越大，差值I

RA就越大，I=0時差值為0實際的U-I圖線如圖虛線示：U路E真∴E測

=E真r測

>r真該電路適用于滑動變阻器阻值大

(電源內(nèi)阻很大)的情況.若將電流表的內(nèi)阻并入電池中，則U路和上法測E、r實驗中測王紅同學到實驗室做“測定電源電動勢和內(nèi)阻”的實驗時，發(fā)現(xiàn)實驗桌上還有一個定值電阻R0。他設(shè)計了如圖所示的電路來測量R0的阻值，實驗時用U1、U2、I分別表示電表V1、V2、A的讀數(shù)，并將滑動變阻器的滑片P移動到不同位置時，記錄了U1、U2、I的一系列值。（1）他在同一坐標紙上分別作出U1－I、U2－I圖線，則所作的直線斜率較大的是

.

U2－IAV1R0RESrPV2解：U1－I圖線的斜率等于電源內(nèi)阻r

，U2－I圖線的斜率等于電源內(nèi)阻r與電阻R0之和，王紅同學到實驗室做“測定電源電動勢和內(nèi)阻”的實驗時，發(fā)現(xiàn)實驗（2）定值電阻R0的計算表達式是：

R0=

(用測得的物理量表示)，若實驗中的所有操作和數(shù)據(jù)處理無錯誤，實驗中測得R0值

（填“大于”、“等于”或“小于”）實際值。（3）張超同學說：“在王紅同學所用的實驗器材中，如果知道電流表的內(nèi)阻rA，就能少用一個電壓表測出電動勢、內(nèi)阻以及R0的值。請你在虛線框中畫出張超同學設(shè)想的電路圖，并寫出簡單實驗步驟和E、r、R0三個物理量的計算式。大于（2）定值電阻R0的計算表達式是：R0=（3）解：電路圖如圖示：AVVRESrrAP實驗步驟：①按電路圖連接好電路；②閉合開關(guān)S，移動滑片P使滑動變阻器短路，測得兩電表讀數(shù)為U1、I1；③移動滑片P使滑動變阻器不短路，測得兩電表讀數(shù)為U2、I2；④整理器材，數(shù)據(jù)處理。由閉合電路歐姆定律E=U1+I1r,

E=U2+I2r由部分電路歐姆定律U1=I1(R0+rA),解得計算公式為：（3）解：電路圖如圖示：AVVRESrrAP實驗步驟：①按電1.表面結(jié)構(gòu)實驗五多用電表測內(nèi)阻(１)表盤分清三條刻度線所測量的物理量最下面的一條刻度線分布不均勻（開始階段較密集），是用來測交流電壓的．最上面的刻度線右端標有“0”，從右向左，刻度線依次變密，是用來測電阻的；中間的刻度線共50個小格，分布均勻，是用于測電流和直流電壓的；1.表面結(jié)構(gòu)實驗五多用電表測內(nèi)阻(１)表盤分清三(2)選擇開關(guān)多用電表的下半部分為選擇開關(guān)，周圍標有測量功能的區(qū)域和量程．將多用電表的選擇開關(guān)轉(zhuǎn)到電流（壓）檔，多用電表相當于一個電流（壓）表，其使用方法和讀數(shù)與電流（壓）表相同．當選擇開關(guān)旋轉(zhuǎn)到電阻檔，就可以測電阻了．電流（壓）檔上標示為量程，歐姆檔上標示為倍率．(2)選擇開關(guān)多用電表的下半部分為選擇開關(guān)，周圍標有2.測量電路R1．．G．．．R21mA10mA12R1．．G．R26．．R3R4．52.5V10VR1．．G．R24．3．．RR×1×10電流檔電路歐姆檔電路電壓檔電路2.測量電路R1．．G．．．R21mA10mA12R1．．G(1)使用電流檔和電壓檔時，都不用內(nèi)電源，必須要