重点高中物理电学实验总结

重点高中物理电学实验总结

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电学实验：1.描绘小灯泡的伏安特性曲线 2.改表

3.伏安法测电阻

4.测电阻率（游标卡尺、螺旋测微器的使用）

5.测电池的内阻与电动势 一. 基本电路

1. 滑动变阻器的分压、限流接法：

分压与限流的选择依据：

1） 题目中明确要求待测电阻两端的电压U ，通过待测电阻的电流I 从零开始连续可调 2） 若用限流式接法，电路中的最小电流仍大于某个串连在电路中的用电器（比如安培表）

的额定电流（或最大量程），则必须用分压式接法。

3） ·待测电阻Rx 与变阻器R 相比过大，这时，我们可以认为如果采用限流式，变阻器电

阻的改变对电路的影响十分微弱，从而起不到改变电流的作用。

·与之相反，如果待测电阻Rx 与变阻器R 相比过小，则应采用限流式。

有些题目中采用试触的办法来判断。如果电流表变化较大（这里的变化指的事变化率），说明电压表分压作用明显，说明待测电阻阻值和电压表接近，说明是大电阻。反之，如果电压表变化明显，说明电流表分流作用明显，说明待测电阻是小电阻。

2. 电流表的内接与外接

连接方式 误差来源 测量值与真实值关系 适用范围 外接法 电压表分流 电流表的读数大于流过待测的电流，故：R 测

电流表分压

电压表读数大于待测电阻两端的电压，故：

R 测>R 真

测大电阻

总结：大内大，小外小（大电阻用内接，测量结果偏大；小电阻用外接，测量结果偏小）

原因：大电阻内接，测安培表（电阻小）的分压效果不明显，小电阻用外接，则电压表（阻值很大）的分流效果不明显

·当待测电阻R x V A R R 时，视Rx 为大电阻，应选用内接法；当R x ＝V A R R 时，两种接法均可。

调节范围 限流式电路 分压式电路 电压调节范围 U R

R U

R x x →+

０→U

电流调节范

围

x

x R U

R R U →

+ ０→

x

R U

二. 实验器材的选择

标准：安全（这里所指的应该是用电器的最值，而不是电源与元件的）、达到要求

顺序：电源----电压表----电流表----变阻器

·电源：不超过最大即可

·电表：如果示数不超过量程的1/3，则选用较小的

·滑动变阻器：安全、确定范围是否足够，参考电路（分压与限流对其要求不同）

分压式：

如图1所示，在滑动变阻器分压式接法中待测部分电压随滑动变阻器调节滑动距离变化图像，图中的k表示滑动变阻器总阻值与待测电阻的比例。

从图中可以看出当滑动变阻器与待测电阻的比值越大时，滑动变阻器先移动较长距离时待测电阻电压变化较小，而后移动很小距离时待测电阻电压却急剧上升，这在实验操作中是难以控制待测电阻取适当电压的；而当滑动变阻器与待测电阻的比值越小，待测电阻上电压随滑动变阻器调节距离变化越接近线性关系。

因此，分压式电路中滑动变阻器的阻值应选用阻值较小的（小于待测电阻）。

2、限流式接法中应选择阻值与待测电路电阻接近的滑动变阻器

如图2所示，在滑动变阻器限流式接法中待测部分电压随滑动变阻器调节滑动距离变化图像，图中的k表示滑动变阻器总阻值与待测电阻的比例。

从图2中可以看出：滑动变阻器与待测电阻比值越小，待测电阻上电压随滑动变阻器调节距离变化越接近线性变化，但电压变化幅度却很小，不便于取多组有明显差别的数据多次测量；而当滑动变阻器与待测电阻比值越大时，虽然待测电阻上的电压变化幅度很大，但滑动变阻器先移动较长距离电压变化幅度较小，而后移动很小距离电压却急剧上升，这在实验操作中是难以控制待测电阻取适当电压的；而当滑动变阻器与待测电阻阻值相接近时，待测电阻上电压随滑动变阻器调节距离变化接近线性关系，且待测电阻上的电压变化幅度较大。

因此，限流式电路中滑动变阻器的阻值应选用阻值与待测电阻相接近的。

三．测电源电动势与内阻

（1）测量电路如图 （2）测量方法 ·计算方法

测两组端电压U 和电流I 值，然后通过以下式子求解。 E ＝U 1＋I 1r E ＝U 2＋I 2r

·作U ——I 图象方法

通过调节滑动变阻器，取得多组（U ，I ）值，然后在坐标中描点，连成直线 纵轴截距的含义：电动势E 横轴截距的含义：短路电流I 0

斜率的含义：电阻。求解方法：r= 或用直线上任意两点求解斜率的绝对值。（一定要注意图像是否移轴，要用实际的I0 与E 算，而不完全是倾斜角）

·E ，r 是不会在电表中显示出来的。我们用图像得到的E r 是通过作图得到的

两种常见测电动势的电路 法1：（选择这种电路）

1、误差来源：伏特表分流；

2、测量值与真实值的关系： E 测

·得到E 是在I=0的情况下的，但是，在这种电路中。即使电流表的示数为0，电压表中仍有电流。所以，我们只有将电压表等效为电源，才能认为电路中没有电流。 法2：

1、若安培表外接，则电流的测量值与总电流相等，而 伏特表的读数则小于路端电压。所以此时的误差来自于安培表分压。

2、测量值与真实值的关系： E 测= E 真 , r 测> r 真

·原理同上，但是由于r 的误差过大，所以我们仍选择第一种

图

四．测电阻

1.伏安法测电阻（主要方法）

依据欧姆定律，根据选择的元件，先选择滑动变阻器是分压还是限流和电流表内接或外接。在进行计算。

2.半偏法测电阻

方法：选择电阻远大于电流计内阻的变阻器R接入干路（这样，当多一个支路的时候，由于滑动变阻器电阻很大，所以对电路影响不大），首先接通 S1，调节R似电流计满偏；再闭合S2，调节变阻箱R1，使电流计指针半偏；由于并联部分的电阻远小于变阻器R的电阻，所以调节变阻箱R1时，可以近似认为总电流没有发生变化，所以通过表头和R1的电流近似相等，故此时R1的值近似等于表头的内阻。

注意：（1）接入干路的变阻器R阻值必须远大于表头内阻，所以尽量选大的；

（2）与表头并联的R1必须使用电阻箱，因为电阻箱才可以直接读出阻值；

（3）实际上，通R1的电流大于总电流的一半，而此法测得的表头内阻偏小。

3.替代法

五．电表的改装

1、各种电表的表头均为灵敏电流计，表头指针偏转角度与通过它的电流成正比。

电压表：

2、电压表：R x＝U/I g－r g其中U为改装后的量程，

而改装后电压表的内阻为R v=U/I g。

（帮助分压）

3 电流表：R x= I g r g/（I－I g）其中I为改装后的量程.，

而改装后电流表的内阻为R A= I g r g/I

（帮助分流）

六．多用电表

·欧姆档

·欧姆档中有内置电源，所以在不用时将其调整至交流电压最大处或者是OFF档·无论测量什么，在开始测量前都必须观察电表的指针是否指在最左端的刻度盘

上，若不然就必须进行机械调零，机械调零在整个实验过程成只需要调一次；

欧姆调零应在选择好欧姆表倍率之后进行，并且每更换一次倍率，都需要重新调零一次！

·无论测量什么，外部电流总是从红表笔流入表壳，从黑表笔流出表壳；作为欧姆表使用时，黑笔与内置电源的正极相连，红笔与内置电源的负极相连。

·做为欧姆表使用时，若指针偏转过小（既刻度盘上读数过大），则应更换较大

的倍率；

·若指针偏转过大（既刻度盘上读数过小），则应更换较小倍率。

欧姆表内阻：r R R R g ++=0内，其中R 0为调零电阻。 根据闭合电路欧姆定律：

x

x

g x R R R r R R I +=

+++=

内ε

ε

所以R x =

x

I ε

—R 内

由上式可知，R x 和I x 之间有种一一对应的关系，所以可以通过计算将电流的刻度转化为电阻的刻度，并且由上式可以看出，电阻刻度应该不均匀。 1、 设欧姆表内阻为R 内，表头满偏电流为I g ，则有r R R R g ++=0内=

g

I ε

，此时指针恰好

满偏，指向零刻度。 2、 当g x

x I R R I 2

1

=

+=

内ε

时，表头指针半偏，此时的R x =R 内我们称之为中值电阻，当待测电阻阻值与中值电阻比较接近的时候，测得的数据比较准确。

3、 欧姆表刻度盘不均匀，读数大的区域刻度密集，读数小的区域刻度稀疏，既：左密右疏。

按倍率读数 ·其他档位

其他档位按比例读数，即最大量程按比例分配。

七．游标卡尺与螺旋测微器 1.游标卡尺

以10分度游标卡尺为例说明。如图所示，将主尺的9小格9毫米长度平均分成10份，做成游标尺，游标尺的每小格即为0.9毫米,比主尺相应小0.1毫米,根据游标尺和主尺的刻度错位可测量不足一毫米的长度。主尺和游标尺上对应的一等份差值，叫做精确度，它体现了测量的准确程度。游标卡尺正是利用主尺和游标尺上每一小格只差，来达到提高精确度的目的，这种方法叫做示差法。

如图3所示，游标尺上的第六条刻度线与主尺上的某一条对齐，则被测物体的长度：

精确度

?=?=?-=-=?61.069.066mm mm mm L L L bc dc

同理，当游标上第n 条刻线与主尺上的某一条刻线对齐时，被测物体长度为： 精确度?=?n L

确认游标格数,算出游标卡尺精确度：

·10

分度游标卡尺精确度为mm

mm 1.0101

=；

·20分度游标卡尺精确度为mm

mm 05.0201

=；

·50

分度游标卡尺精确度为mm mm 02.0501

=；

·从主尺读出游标尺零刻线前的毫米数1L ；

·看游标尺上第几条刻线跟主尺上某一条刻线对齐,毫米以下的读数就是精确度?=n L 2

,得游

标尺示数L 2；

·测量结果精确度?+=+=n L L L L 121

·注意单位和有效数字“0” 游标尺不需要估读

2.螺旋测微器

二、螺旋测微器原理

螺旋测微器是依据螺旋放大的原理制成的，即螺杆在螺母中旋转一周，螺杆便沿着旋转轴线方向前进或后退一个螺距的距离。因此，沿轴线方向移动的微小距离，就能用圆周上的读数表示出来。螺旋测微器的精密螺纹的螺距是0.5mm ，可动刻度有50 个等分刻度，可动刻度旋转一周，测微螺杆可前进或后退0.5mm ，因此旋转每个小分度，相当于测微螺杆前进或后退这0.5/50=0.01mm 。可见，可动刻度每一小分度表示0.01mm ，所以以螺旋测微器可准确到0.01mm 。由于还能再估读一位，可读到毫米的千分位，故又名千分尺。 三、螺旋测微器读数方法

1、先读固定刻度。再读半刻度，若半刻度线已露出，记作 0.5mm ；若半刻度线未露出，记作 0.0mm ；

2、再读可动刻度（注意估读）。记作 n ×0.01mm ；

3、读数结果为：固定刻度+半刻度+可动刻度；