高考物理热点复习电学实验复习.docx

1、高考物理热点复习电学实验复习2018高考物理热点复习：电学实验复习1. 电表的读数与选择2.供电电路与滑线变阻器的选择3. 测量电路的选择4. 从原理图到实物图的连接5. 电阻测量六大方法的归纳6. 实验数据的处理方法7 几种典型误差的分析一、电学测量仪表及读数法则电表的读数如果不考虑仪表“级数”，读数的规则：仪表的读数=精确数值+最小刻度估读的十分数如果考虑仪表“级数”，读数的规则：仪表一般分为0.1，0.2，0.5，1.0，1.5，2.5，5.0七个等级，等级越高，仪表的精度越低。例：等级为2.5，读数误差：152.5%=0.38 =0.4V。如果考虑仪表“级数”，读数表达：，。所以，五分

2、之一估读即可。最小刻度为“1”，十分之一估读；最小刻度为“2”，二分之一估读；最小刻度为“5”，五分之一估读；欧姆表，由于刻度不均，可以不估读，但估读同样不会错(一般是以二分之一估读)。1.最小分度是1（包括0.1、0.01等）的仪器，测量误差出现在下一位（即估读到最小分度下一位），下一位按1/10估读。若无估读，则在最小分度的下一位补“0”。 安培表03A档、电压表03V档等。精度(即最小分度值）为0.02A，在百分位上。 3.最小分度是2（包括0.2、0.02等），测量误差出现在同一位上，同一位按1/2估读，即不足半小格舍去，超过半小格按半格估读，接近满格按满格估读。 练一练小结：凡最小分

3、度值是一个单位的，有效数字的末位都在精度的下一位，即需要估读，若无估读，则在精度的下一位补“0”。凡最小分度值是2或5个单位的，有效数字的末位就是精度的同一位（含估读数），若无估读不需补“0”。若用00.6安量程，其精度为0.02安，说明测量时只能准确到0.02安，不可能准确到0.01安，因此误差出现在安培的百分位（0.01安），读数只能读到安培的百分位，以估读最小分度半小格为宜，当指针指在小于半小格位置则舍去，指针正对半小格则取为0.01安，指针超过半小格时则算一小格即0.02安。 电学实验 电学仪器选择（1）测量仪器-电表的选择电表的选择在实验考查中频频出现，主要是考虑电表的量程，在复习过

4、程中，一般要求测量值不于小电表量程的三分之一，不大于电表量程。有时量程不够，会通过电表的改装原理用电阻箱或给定的定值电阻将电表的量程扩大（2）控制仪器-滑动变阻器的选择与使用滑动变阻器使用控制实验条件为满足调控要求： （1）两端接法：RS=(2-5)Rx；，范围有限：保证电表指针在表盘1/3满偏。（2）三端接法：RS Rx，变化范围 0E，保证电压U线性调节。R为触点左侧电阻小结：电学实验仪器的选择：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

5、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。仪器选择顺序：先电源-电压表电流表-变阻器思考：在实验器材不唯一的情况

6、下需做出正确的选择，只有使器材得以优化组合才能达到预期的实验效果。实验习题中常见的供选器材有：电流表、电压表、滑线变阻器。结合已有经验思考如何选择器材？三.电学实验数据的处理方式:在中学物理中只要求掌握数据处理的最简单的方法.常用的方法有:1.列表法:在记录和处理数据时,常常将数据列成表格.数据列表可以简单而又明确表示出有关物理量之间的关系,有助于找出物理量之间规律性的联系.2.平均值法:必须注意的是,求平均值时应该按原来测量仪器的准确度决定保留的位数. 3、图象法：作图时要注意图上的连线不一定通过所有的数据点,而要使数据点在线的两侧合理的分布;在图上求直线的斜率时,要选取线上相距较远的两点,

7、不一定要取原来的数据点;作图时常设法使图线线性化,即将曲改直 测得的量按自变量和应变量之间的关系在直角坐标平面上用图线表示出来的方法。 根据实验数据在坐标纸上作图的原则要求是：准确、清楚、布局合理、便于应用。 1、合理选取坐标原点 2、两坐标轴的分度要恰当 3、要有足够多的描点数目 4、画出的图象应尽可能穿过较多的点或是尽可能多的描点分布在图线的两侧作图法可以减小实验中的偶然误差。 四.实验误差分析减小误差的方法 （1）减小偶然误差：多次测量，求其平均值多次测量，作图象求值（2）减小系统误差：减小系统误差措施：完善实验原理、改进实验方法、恰当选择仪器精度、量程、校准测量器材。（3）误差分析：从

8、实验原理分析 从实验器材分析电学设计性实验是高中物理新课程教学标准和考试大纲的一个要求，它要求学生对课本中的实验原理、方法有透彻理解的基础上，自行设计一个新的实验方案。如：设计实验原理、选择实验器材、安排实验步骤、处理实验数据、分析实验误差。它不仅可以考查学生对实验原理、方法的理解程度，更重要的是可以考查学生对学过实验原理、方法的灵活迁移和应用，考查出学生的综合应用能力，考查出学生的创造性思维能力。它是近年来高考中对考生科学素养和实验能力考查的一种新题型，是命题中的一个新亮点，要求同学们充分重视。下面我就对电学实验设计的基本原则和基本思想及常用方法进行系统介绍，并对相应问题进行归类分析。电学实

9、验的“一、二、三、四、五、六”一、一个“中心”物理电学实验是每年高考的必考内容，其考查的形式多样，题型也变化多端。然而，万变不离其宗，几乎所有题目都围绕着一个核心问题，即测电阻，如测电表电阻、测电源内阻等。二、两个“基本点” 小结：内接和外接的确定：给阻值，看比值，与比值大表近接；无阻值，看变化，与变化大表近接 练习1：一个未知电阻Rx无法估计其电阻值，某同学用伏安法测电阻的两种电路各测量一次，如图所示，按甲图测得数据是3.0V、3.0mA,按乙图测得数据是2.9V、4.0mA,由此可知按_ 图所示的电路测量的误差较小， Rx的真实值更接近于_ 。思考1： Rx 的真实值大于还是小于1000

10、。（ ）思考2：若已知电流表内阻为 0.1 ,那么Rx 的真实值是( ) 限流与分压解析1 电路特点限流接法（通常情况）电流、电压能达到要求的调节范围；不超过测量仪表的量程，不超过各元件允许的最大电流。 分压接法：（三种特殊条件）a 、要求某部分电路的电压或电流从零开始连续可调。b、采用限流接法时无论怎样调节滑动变阻器，电路中的电流（电压）都会超过电表量程或元件允许的最大电流。c、用电器电阻远大于滑动变阻器电阻，不利于测量获得多组数据。 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

11、变阻器起微调作用。三、三条设计电路的原则（一）安全性：无论电路是何种连接方式，首先要保证所用仪器的安全，如要考虑电源的电压、电表的量程、滑动变阻允许通过的最大量程等。（二）精确性：尽量减小实验误差。选择电表时，在未超量程的前提下，指针偏转三分之一以上。选择滑动变阻器时应注意阻值大小对实验操作及过程的影响。（三）方便性：在保证实验正常进行的前提下，选用电路和仪器应便于操作，所得实验数据要便于处理。以上是设计实验电路必须遵循的原则，在满足上述原则的同时，应尽可能节省器材、节约能源。小结：完整的实验电路包括三个部分：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

12、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。(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。连线口诀：有图到物、接线到柱、先串后并、量程清楚，线不

13、交叉、就近接入！四、四个基本实验五、定值电阻的五种作用（一）用于改装电表或扩大已有电表量程（二）用于增大待测量，减少实验误差六、六种测电阻的方法1. 直测法最简单直测法即通过多用电表的欧姆档直接测量电阻的阻值，是最简单的方法，但只能对电阻进行粗测。操作和读数在高考中考查频率很高。2.伏安法最常用伏安法测电阻是高中最常用的方法之一，其测量原理是欧姆定律（包括部分电路欧姆定律和全电路欧姆定律），需要的基本测量仪器是电压表和电流表。伏安法变化 3.替代法最精确替代法测电阻是一种简捷、精确度高、不需要计算而且没有系统误差的方法，但是要完成实验必须得有可调的标准电阻电阻箱。实验思路是等效的思想，即将标准

14、电阻接入电路代替待测电阻，若流经标准电阻的电流或加在标准电阻两端的电压与替代前相等，则标准电阻的阻值等于待测电阻的阻值。1、在右图中，S接1，记下电流值 I ; S接2，调节R，使电流值仍为 I ，则 Rx =R 2、在下图中，调节P，甲图中的电压表的电压为U；保持P不动，换接电阻箱R, 调节R使乙图中的电压表的电压仍为U，则 Rx =R 等效法测电流表的内阻4.比较法比较法测电阻，是对待测电阻和标准电阻的相关物理量进行比较，从而确定待测电阻的阻值，通常有电压比较法和电流比较法。5、半偏法（一般用于测电压表和 电流表的内阻） （1）、电流表半偏法测内阻开始应将变阻器的滑片置于A端，然后断开S2

15、，闭合S1，调R1，使电流表满偏，设读数为Ig，若RgR1，合上S2后，只要 滑动变阻 器滑片的位置 不变 ，电路中的电流近似不变，即IIg(I为闭合S2后干路中电流)。调节电阻箱R2使电流表半偏，则电阻箱R2的值近似为电流表内阻。 （RRg）RA的测量值小于真实值（2）、电压表半偏法原理及使用条件 开始应将滑动变阻器的滑动头置于 C端，然后闭合电键S1和S2，调节滑动滑动变阻器使电压表满偏，设读数为Um。此时，干路中的电流分成两路1和2，只要Rv R滑，则1 2。所以，当S2断开后，只要滑片P的位置不变，CP之间的电压近似不变，即 AB 之间的电压近似不变，仍为Um。调节电阻箱的阻值，使电压

16、表的示数为Um/2，则电阻箱的阻值RRv （RRV） 误差原因及测量结果：将S2断开后，RABR总UPDU端UCP，即UABUm，所以调节电阻箱使电压表的示数为Um/2,所以UR Uv,R Rv，因而电压表内阻的测量值大于其真实值。6.惠斯通电桥法小结：测电阻基本变式：（1）无电流表-测电流 （2） 无电压表测电压 （3）把实验题当作计算题处理根据闭合电路欧姆定律列方程求解待测量；根据欧姆定律的变式求解电阻。在利用伏安法测电源的电动势和内阻的实验中，只要测出外电路的电压变化量和电流的变化量（外电压的变化量始终等于内电压的变化量），就可以求出电源的内阻三、电学实验解析（一）测定金属的电阻率【实验

17、目的】测定金属的电阻率用伏安法间接测定某种金属导体的电阻率；练习使用螺旋测微器。【实验原理】根据电阻定律公式，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，并用伏安法测出金属导线的电阻R，即可计算出金属导线的电阻率。实验器材: 被测金属导线，直流电源（4V）, 电流表 (0-0.6A)，电压表（0-3V），滑动变阻器（50）,电键，导线若干，螺旋测微器，米尺。 【实验步骤】 1直径测定：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电路连接：连接好用伏安法测电阻的实验电路3长度测量：用毫米刻度尺测量接入电路中的被测金属导线的

18、有效长度，反复测量3次，求其平均值l.4U、I测量：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，闭合开关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，填入记录表格内，断开开关S，求出金属导线电阻R的平均值5拆除电路，整理好实验器材【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

19、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。【数据处理】1在求R的平均值时可用两种方法(1)用R分别算出各次的数值，再取平均值(2)用UI图线的斜率求出2计算电阻率：将记录的数据R、l、d的值代入电阻率计算式R.【误差分析】 1金属丝的横截面积是利用直径计算而得，直径的测量是产生误差的主要来源之一2采用伏安法测量金属丝的电阻时，由于采用的

20、是电流表外接法，测量值小于真实值，使电阻率的测量值偏小3金属丝的长度测量、电流表和电压表的读数等也会带来偶然误差4由于金属丝通电后发热升温，会使金属丝的电阻率变大，造成测量误差【实验思考】 1伏安法测量电阻的理论根据是什么？电阻的计算式是怎样的？2伏安法测量电阻有哪两种测量电路？画出电路图。3两种电路产生系统误差的原因各是什么？测量结果比电阻的实际值大还是小？ 两种电路测量的结果，绝对误差和相对误差各多大？ 两种电路分别适于测量多大的电阻？ 如果知道电流表和电压表的内电阻，怎样计算待测电阻值？4已知待测电阻的大约值和电压、电流表的内电阻，怎样选用测量电路？ 在待测电阻大小，安培表、伏特表内阻都

21、不了解的情况下怎样决定采用哪种测量电路？5如果没有安培表，只有伏特表，另有一个电阻箱（或者两个定值电阻）怎样测电阻？画出电路图。6如果没有伏特表，只有安培表，另有一个电阻箱（或者两个定值电阻）怎样测电阻？画出电路图。 考（二）描绘小灯泡的伏安特性曲线【实验目的】描绘小灯泡的伏安特性曲线【实验原理】 1用电流表测出流过小电珠的电流，用电压表测出小电珠两端的电压，测出多组(U，I)值，在UI坐标系中描出各对应点，用一条平滑的曲线将这些点连起来2电流表外接：因为小电珠的电阻很小，如果电流表内接，误差明显较大；滑动变阻器采用分压式接法，使电压能从零开始连续变化【实验器材】 小电珠(3.8 V,0.3

22、A)或(2.5 V,0.6 A)一个、电压表(03 V15 V)与电流表(00.6 A3 A)各一个、滑动变阻器(最大阻值20 )一个、学生低压直流电源(或电池组)、开关一个、导线若干、坐标纸、铅笔 【实验步骤 】 1确定电流表、电压表的量程，采用电流表外接法，滑动变阻器采用分压式接法，按图1的原理图连接好实验电路2把滑动变阻器的滑片调节到图中最左端，接线经检查无误后闭合开关S.3移动滑动变阻器滑片位置，测出多组不同的电压值U和电流值I，并将测量数据填入表格中，断开开关S. 【数据处理】 1在坐标纸上以U为横轴，I为纵轴，建立直角坐标系2在坐标纸上描出各组数据所对应的点(坐标系纵轴和横轴的标度

23、要适中，以使所描图线充分占据整个坐标纸为宜)3将描出的点用平滑的曲线连结起来，就得到小灯泡的伏安特性曲线【实验思考】 1什么是伏安特性曲线？纵坐标是什么物理量？横坐标是什么物理量？2如果研究对象的伏安特性曲线是直线，对于它的电阻作出什么判断？如果是曲线，又怎样？怎样计算在某状态下研究对象的电阻？（不是切线斜率！）3什么是线性元件？什么是非线性元件？灯泡是什么元件？4“6.3V,0.3A” “2.5V,0.3A”的小灯泡正常发光时的电阻各是多大？在常温下它们的灯丝电阻是大些还是小些？差多少倍？5测定小灯泡的伏安特性曲线（电阻几欧到二十欧左右）采用什么电路？分压还是限流？安培表是外接还是内接？6定

24、值电阻的伏安特性曲线是直线还是曲线？为什么？7小灯泡的伏安特性曲线什么形状？为什么？ 8怎样从小灯泡的伏安特性曲线计算某一电压下小灯泡的功率？【注意事项】 1电路的连接方式(1)电流表应采用外接法，因为小电珠(3.8 V,0.3 A)的电阻很小，与00.6 A的电流表串联时，电流表的分压影响很大(2)滑动变阻器应采用分压式接法，目的是使小电珠两端的电压能从零开始连续变化.2闭合开关S前，滑动变阻器的触头应移到使小电珠分得电压为零的一端，使开关闭合时小电珠的电压从零开始变化，同时也是为了防止开关刚闭合时因小电珠两端电压过大而烧坏灯丝3IU图线在U01.0 V左右将发生明显弯曲，故在U01.0 V

25、左右描点要密，以防出现较大误差4电流表选择0.6 A量程，电压表量程的选择视小电珠的额定电压而定，即若使用“3.8 V,0.3 A”的小电珠，选用电压表的15 V量程；若使用“2.5 V,0.6 A”的小电珠，则选用电压表的3 V量程5当小电珠的电压接近额定值时要缓慢增加，到额定值记录后马上断开开关6误差较大的点要舍去，IU图线应是平滑曲线而非折线【。三、测电源的电动势E和内电阻r实验电路：外接法（相对于电源r）实验思考题：1测量电源电动势和内电阻，根据什么关系式？2用什么电路测量电源电动势和内电阻？如图所示两种电路测出的电动势和内电阻比真实值大还是小？应当采用哪种电路？为什么？3只有伏特表没

26、有安培表，怎样测量和？还需要什么器材？4只有电流表没有电压表，怎样测量和？还需要什么器材？ 5怎样根据多组U、I值求出和？ U-I图象的数学表达式是怎样的？图象的截距和斜率各表示什么？用图象法求和有什么好处？6为什么坐标系的原点纵轴坐标常常不取零值？这样做有什么好处？7有同学在做测量和实验时，给电池串联一个定值电阻，这有什么好处？怎么进行测量？8.你见过哪些测量电源电动势和内电阻的电路？分析右面电路的测量原理。 【实验原理 】 1实验依据：闭合电路的欧姆定律2实验电路：如图1所示3E和r的求解：由UEIr得，解得4作图法数据处理，如图2所示(1)图线与纵轴交点为E.(2)图线与横轴交点为I短.

27、(3)图线的斜率表示r.【实验器材】 电池(被测电源)、电压表、电流表、滑动变阻器、开关、导线、坐标纸【实验步骤】 1连接电路电流表用0.6 A量程，电压表用3 V量程，按图1连接好电路2测量与记录(1)把变阻器的滑片移动到使用阻值最大的一端(2)闭合开关，调节变阻器，使电流表有明显示数并记录一组数据(I1、U1)用同样方法测量多组I、U值填入表格中. (3)断开开关，拆除电路整理好器材【数据处理】 本实验中数据的处理方法：一是联立方程求解的公式法，二是描点画图法【方法一】取六组对应的U、I数据，数据满足的关系式U1EI1r、U2EI2r、U3EI3r让第1式和第4式联立方程，第2式和第5式联

28、立方程，第3式和第6式联立方程，这样解得三组E、r，取其平均值作为电池的电动势E和内阻r的大小【方法二】在坐标纸上以路端电压U为纵轴、干路电流I为横轴建立UI坐标系，在坐标平面内描出各组(U，I)值所对应的点，然后尽量多地通过这些点作一条直线，不在直线上的点大致均匀分布在直线两侧，则直线与纵轴交点的纵坐标值即是电池电动势的大小(一次函数的纵轴截距)，直线斜率的绝对值即为电池的内阻r.即r【伏安法测电动势和内阻实验误差分析】安培表内接在并联电路之内的电路：解：作 U=E-Ir 图线如图实线示：式中的U是路端电压,I 应是通过电源的电流， I实= IA + IV = (IA +U/RV)可见U越大

29、，差值(I实- IA )就越大， U=0时，差值(I实- IA )也为0，实际的U-I图线如图蓝虚线示:斜率增大 E测 E真 r测 r真该电路适用于滑动变阻器阻值很小(电源内阻很小)的情况.【注意事项】1为了使电池的路端电压变化明显3要测出不少于6组I、U数据，且变化范围要大些，用方程组求解时，要将测出的I、U数据中，第1和第4为一组，第2和第5为一组，第3和第6为一组，分别解出E、r值再平均。2干电池在大电流放电时，电动势E会明显下降，内阻r会明显增大，故长时间放电不宜超过0.3A，短时间放电不宜超过0.5A。因此，实验中不要将I调得过大，读电表要快，每次读完立即断电。3要测出不少于6组I、

30、U数据，且变化范围要大些，用方程组求解时，要将测出的I、U数据中，第1和第4为一组，第2和第5为一组，第3和第6为一组，分别解出E、r值再平均。4在画U-I图线时，要使较多的点落在这条直线上或使各点均匀分布在直线的两侧。个别偏离直线太远的点可舍去不予考虑。这样，就可使偶然误差得到部分的抵消，从而提高精确度。5干电池内阻较小时路端电压U的变化也较小，即不会比电动势小很多，这时，在画U-I图线时，纵轴的刻度可以不从零开始，而是根据测得的数据从某一恰当值开始（横坐标I必须从零开始）。但这时图线和横轴的交点不再是短路电流。不过直线斜率的绝对值照样还是电源的内阻，这时要特别注意计算斜率时纵轴的刻度不从零开始。 【实验改进】 测电源的电动势和内电阻的其他几种方法1用一个电流表和电阻箱测量，电路如图5所示，测量原理为：EI1(R1r)，EI2(R2r)，由此可求出E和r，此种方法使测得的电动势无偏差，但内阻偏大