2013物理高考.doc

实验第二轮复习（自学为主）说明：本轮实验复习在实验基础内容已经掌握的情况下进行，各实验基础内容不再重复，只强调重要点和易错点。复习实验应注意的共同性问题：（1）除非题意明确只测一组数据或由给定条件只能测定一组数据，否则，总是要尽可能多次实验取平均值，其目的是减小偶然误差。多次测量的方法不能减小或消除系统误差。系统误差：由于仪器本身不精确或实验方法粗略、实验原理不完善而产生；总是偏大或偏小。偶然误差：由于各种偶然因素的影响而产生。（2）复习实验，首先明确希望达到什么目的，然后理解通过什么样的实验原理、实验方法来达到这个目的，再弄清为符合实验原理、达到实验目的、尽量减小误差应该怎样操作实验、操作中有什么注意事项，最后，还要掌握正确处理数据的方法。（3）影响实验设计与操作注意事项的一个基本要素是实验的基本原理。例如，用单摆测定重力加速度的实验，当然首先应使小球的摆动符合单摆的要求，所以，悬点必须固定、最大偏角必须小于50、必须在竖直平面内振动而不能是圆锥摆，而且线不易形变、不能太短、小球不能太轻等。又例如，验证动量守恒的实验是根据两小球在水平方向对心碰撞来设计的，所以，斜槽末端的切线必须水平，必须调节支柱的高度、角度使两小球自然接触时等高、球心连线水平且正对斜槽，又由于碰撞前后的速度是根据平抛运动测定的，所以，斜槽是否光滑不会给实验带来误差。（4）影响实验设计与操作注意事项的另一个基本要素是给定实验原理的情况下，如何能使测量更准确或操作更方便，例如，用单摆测定重力加速度的实验中，必须从摆球经过最低点时开始计时，而且必须由3050次全振动的总时间计算周期，就是为了更准确。（5）还应注意，有些物理量初看上去需要测定，但实际上并不需要，这是在回答器材选择等问题时应小心的地方，如验证动量守恒定律实验，计算速度需要时间，但其实不需要计时工具测时间，甚至连平抛的高度也不需要测定；验证机械能守恒定律实验中，并不需要用天平测质量，由于用了打点计时器，也不再需要其它计时工具测下落时间。一、力学实验 1、游标卡尺、千分尺的使用（1）游标卡尺主尺的最小分度是mm，主尺上所标数字表示多少厘米，游标尺有10分度、20分度、50分度之分，所标数字可能是刻线数也可能是为方便读数而设置的数字；（2）千分尺固定刻度的最小分度是0.5mm，固定刻度上所标数字表示多少毫米；（3）游标卡尺读数时最易错的地方是对主尺读数时错误地以游标尺边界线为基准，事实上应以游标尺的零刻线为基准，千分尺读数最易错的地方是可动刻度的读数值到底在毫米的十分位还是在百分位，且必须估读，估读的数字必在毫米的千分位。01234567890012345678910可测内径或槽宽可测外径或厚度可测深度说明：为避免出错，要求认清零刻线，以毫米为单位、用“加法”读数你知道各部分的名称吗？ 例1 读出下列游标卡尺或螺旋测微器测量的读数。012345601234567890cm（1）010 150 5 1025 30（2）例2 已知游标卡尺的最小分度是mm，游标尺上有20个小等分刻度，它们的总长等于19mm，用这个游标卡尺测得物体的长度是18.20mm，此时游标尺的第 刻度线与主尺的 mm刻度线重合，若游标尺上有50个等分刻度，它们的总长为49mm，则游标尺上第 刻度线与主尺上的 刻度线重合。 AOBabc2、验证力的平行四边形定则（1）必须满足合力与分力的要求作用效果相同。本实验中力的作用效果相同的具体含义是 。（2）实验中，有同学为了防止对弹簧秤读数时橡皮条末端位置变化而造成读数不方便，于是先用手指将橡皮条末端按在O点再读数，这样操作可以吗？ 。例 如下图所示，是两位同学在研究“验证力的平行四边形定则”时所得到的实验结果，若F的作用效果与F1、F2共同作用效果相同，则可能尊重实验事实的结果是：DCBAOOOOF/FF2F2FF/F1F/FF2F1F/FF2F13、利用打点计时器测定匀变速直线运动的加速度本实验的重要之处在于学习使用打点计时器和学习纸带的处理方法。（1）打点计时器是中学阶段又一重要的实验仪器，必须能熟练使用。打点计时器既可以记录 ，又可以记录 ，从而可以研究物体的运动（实际上，只有当物体做匀变速直线运动的时候才能利用打点计时器对运动进行定量研究），在研究运动的基础上，可进一步研究与运动相关的其它问题，例如，利用打点计时器可以验证牛顿第二定律、可以验证机械能守恒定律等。打点计时器的工作电源是电压为 伏的交流电源，工作电压的高低影响了振针的振幅和力度，交流电频率决定了振针振动的快慢，通常，交流电频率为50HZ，这时，振动周期为0.02秒，即相邻两次打点间的时间间隔等于0.02秒。（2）根据纸带记录的点痕必须熟练完成以下三方面的工作：a 判断物体是否做匀变速运动由S是否等于恒量判断；在确认了物体的运动是匀变速运动之后，可进一步进行下面两项工作。b 计算某时刻的瞬时速度某段时间内的平均速度等于该段时间中间时刻的瞬时速度； c 计算加速度S没有误差时，可任取一个S，由Sat2计算，S存在误差时，必须用逐差法。（3）纸带处理最易错的地方：a 相邻两计数点间的时间间隔并不一定等于0.02s，例如，每隔4点选择一个计数点，则相邻两个计数点间t50.02=0.1s。b S中的S指每个时间段内的位移，但题中所给S是计数点到某基准点间的距离；c 单位题中S的单位通常是厘米，而最后结果V、a要求的单位是m/s、m/s2例1 在使用打点计时器进，发现打点计时器打点周期不稳定，其原因可能是：A 交流电压不稳定 B 永久磁铁磁性太弱C 电源频率不稳定 D 振动片的固有频率与交流电源的频率有偏差例2 一学生在练习使用打点计时器，纸带上打出的不是圆点，而是一些短线，这可能是因为 A 打点计时器接在直流电源上 B 电源电压不稳定C 打点计时器使用的电压太高 D 振针到复写纸的距离太小例3 用接在50HZ交流电源上的打点计时器，测定小车作匀变速直线运动的加速度。某次实验中得到一条纸带，如下图所示，纸带上确定了A、B、C、D、E几个计数点，相邻两个计数点间有四个自然点（未画出），图中所标数据可知：（1）打B点时小车的速度VB m/s；（2）小车加速度的大小为 m/s2（保留三位有效数学），方向为 （填AE或EA）（3）打E点时小车的速度VE m/s.EDCBA cm45.378.098.21064、研究平抛物体的运动（1）本实验的目的一是描出平抛物体的轨迹，一是根据轨迹求出平抛物体的初速度。xx（2）如何根据平抛轨迹求初速度，分以下三种情况讨论不知抛出点的具体位置，但已知抛出点一定在y轴上，即y轴是根据经过抛出点的重垂线画出的，这时至少需要两个数据点 不需要知道抛出点的位置，甚至也不需要y轴由重垂线画出，只需要y是竖直轴即可。处理数据的要点是：相邻数据点的水平间距相同，则h2h1yhyx2x1BAox yABCO点就是抛出点，这时只需一组数据即可。若有两组以上数据，则可以分别计算V0，再对V0求平均值。 应特别注意第三种方法，它只需要知道竖直方向或水平方向即可，不用判断抛出点的位置。第三种方法对情况一和情况二也是可以适用的。（3）由本实验得到的一个重要启示：学习到了一种测定速度的方法利用平抛知识测定速度，其好处是简单易行，而且可以将测定时间转换为测定长度（高度）。 例1 在“研究平抛物体的运动”实验中（1）为使小球水平抛出，必须调整斜槽，使其末端的切线水平，检查方法是： ；（2）小球抛出点的位置必须及时记录在白纸上，然后从这一点画水平线和竖直线作为X轴和Y轴。装置中所用重垂线有何作用？ 。 （3）验证实验得到的轨迹是否准确的一般方法是： 。 例2 利用手头的常用仪器，粗略测定玩具手枪子弹射出时的初速度。除玩具手枪外，所给的测量仪器为：只有秒表；只有米尺。5、用落体法验证机械能守恒定律（1）本实验利用打点计时器完成。问：a 有同学说，应在接通电源的同时释放纸带，对吗？ b 选择纸带的基本原则是什么？ （2）注意a 不需要测定重物的质量，但动能、重力势能仍必须写为、EPmghb h根据纸带丈量，V根据纸带由“平均速度等于中间时刻的瞬时速度”计算而不是根据Vgt计算，决不能由纸带计算g、再由这样得到的g计算EP！（为什么？）在本实验中，g应该是已知量，是当地的重力加速度值。c 必须小心：若题目中h不是从最开始的下落点测量的，则应验证d 由于空气阻力，将使得mgh EK（3）本实验应有mghEK，由本实验可得到的结论是 。6、验证动量守恒定律OO /MP2r重垂线NPMON图乙图甲（1）水平、正碰，是操作中应尽量满足的条件，应怎样来满足？ 。 （2）实验中选择的两小球的半径相等，但入射球质量应大于靶球质量。为什么应使入射球质量大于靶球质量？是不是越大越好？ 。 （3）本实验用画圆的办法确定小球的平均落点位置，所画圆应满足什么条件？ 。 （4）本实验是以小球的水平射程代替了小球的速度，这样做的依据是什么？ 。（5）在图甲中，用图中数据表示动量守恒的表达式是 ，图乙本实验的改进型，这时，还需测定小球的半径吗？动量守恒的表达式是 。（6）图甲中，若ONOPOM，则表明两小球碰撞过程不仅动量守恒，而且动能也守恒，即发生的是弹性碰撞。分析一下，这种说法是否正确。例：如图甲所示，一同学做验证动量守恒定律实验时马虎大意，使得被碰球质量m2大于入射球质量m1，结果入射小球反弹后在光滑斜槽上运动至最高点再落到地面，M、N、P为它们的平均落点，其中N为m2的落点，只要 成立，同样可验证动量守恒定律成立。7、用单摆动测定重力加速度（1）测量是否较准确，首先取决于单摆模型本身是否符合要求，为了符合要求，选择悬线、小球的要求是 ，安装装置时应注意 ，小球的摆动应满足 ；其次，摆长、周期的测量应尽可能准确，先制作单摆还是先测摆线长再制作单摆？ ，测小球半径最好选用毫米刻度尺、10分度游标卡尺还是螺旋测微器？ ，测周期时是否必须释放小球的同时开始计时?应如何测量? .（秒表，你会读数吗？）（2）除非题目不要求改变摆长多次测量，否则，应尽可能改变摆长多测几次取平均。下列三种取平均值的方法是否都正确：方法一，对摆长、周期取平均，然后由平均摆长、平均周期计算得到g的平均值；方法二，分别由各个摆长、周期计算g1、g2，再由各个g计算得到g平均值；方法三，以摆长L为纵坐标、以T2为横坐标作图，再由图线的斜率乘以42作为g的平均值。说明：这里谈到了处理数据一种重要方法图象法。请注意体会如何进行适当变换将图象画成直线，将待求量转化为求图线斜率或截距。又比如用伏安法测电源电动势和内阻。例 在“单摆测定重力加速度”的实验中，某同学画的图象如图所示，试回答：不用T而用T2作为横轴的原因是 ，此图线不过原点的原因是 。L/mT2/S207、探究弹簧形变与弹力的关系例 某同学在做探究弹力和弹簧伸长的关系的实验中，设计了如图所示的实验装置。所用的钩码每只的质量都是30g，他先测出不挂钩码时弹簧的自然长度，再将5个钩码逐个挂在弹簧的下端，每次都测出相应的弹簧总长度，将数据填在了下面的表中。(弹力始终未砝码质量(g)0306090120150弹簧总长(cm)6.007.158.349.4810.6411.79弹力大小(N)超过弹性限度，取g=10m/s2)a 试根据这些实验数据在右图给定的坐标纸上作出弹簧所受弹力大小F跟弹簧总长L之间的函数关系图线； F/NL/10-2m5 6 8 10 121.61.20.80.40 b 对图象作出必要的解释，并求出该弹簧的劲度k是多大?（25N/m）8、验证牛顿第二定律a本实验要验证a与F、m的关系，加速度a利用打点计时器测定；b 通过本实验，我们将学习到一种重要的研究方法控制变量（个数）法：如果F、m都变化，不便于研究，我们可以先保持m不变，改变F，研究a与F的关系；再保持F不变，改变m，研究a与m的关系；然后由数学处理即可得到a与F、m的一般关系。 c 本实验的研究对象是小车，而且将绳对小车的拉力作为小车所受合力，进一步地，还认为绳对小车的拉力大小等于所挂砝码的重量。所以，为了使误差较小，必须做好两个工作：一是适当垫高长木板末端，使小车所受下滑力与摩擦力平衡，具体操作办法是 ；二是在实验中要保证砝码质量远小于小车质量，其原因是 。想一想，实验的具体操作步骤是什么？ d 本实验的一个变式实验是以小车、砝码系统为研究对象， Fma中m指小车与砝码的总质量，F指系统所受合外力，实际操作中把砝码重量作为系统所受合外力。请问：以这种方式进行实验时，还需要垫高木板平衡摩擦力吗？ ；实验中还需要保证砝码质量远小于小车质量吗？ ；在进行保持m不变，改变F，研究a与F的关系这一环节时，如何操作就可以达到这一目的？ 。 例 在验证牛顿第二定律的实验中若得到的图甲、图乙、图丙所示的图线图甲的直线不过原点的原因可能是 ；图乙的直线不过原点的原因可能是_ ；右图的直线发生弯曲是由于_ 造成的0Fa图甲图乙图丙F二、光学实验 1、用插针法测玻璃的折射率例1 如图所示，在白纸上画一直线CD，在CD上取一点O，过O点画一垂线OE垂直于CD，放上半圆形玻璃砖使其直径与CD重合，圆心与O重合。在OE线上垂直插上两枚大头针P1、P2，然后半圆形玻璃砖在纸内以O为圆心逆时针缓慢转动，在CD这一侧调整视线方向，透过玻璃砖观察P2的像，且P2的像刚好挡住P1的像，如此跟踪观察，直至在同一视线方向恰好看不见P1和P2的像时停止转动，记下这时玻璃砖的直径方向，取走玻璃砖，画直径AB，过O点作AB的垂线ON，用量角器量出 的度数，根据n ，即可算出玻璃的折射率。P1NEP2BDAOC2、用双缝干涉测定光的波长（1）实验原理：，所以，L为缝到屏的距离，可由光具座上的刻度尺读出，d为双缝的间距，由所给定的器材直接告诉，x是条纹间的距离，由附于光屏的测量头测量（读数方法类似于游标卡尺或千分尺，需注意的是，必须测出n条亮纹或暗纹的总距离，再算出x，切不可直接由相邻的两条纹直接测x）。（2）照在光屏上的光很弱，主要是因为灯丝与单缝、双缝、遮光筒、测量头（光屏）不共轴所致，干涉条纹不清晰一般主要是因为单缝与双缝不平行所致，因此，实验时必须调节共轴（即调节光源、滤光片、单缝、双缝的中心在遮光筒的中心轴线上），必须注意使单缝与双缝平行。三、电学实验 电学实验的一般注意事项 （1）安全。所有电学器材、仪表都存在允许电流、允许电压或允许功率（只要其中之一满足，另两个量相应地也得到满足），若题目没有明示安全指标，则意味着其安全性总能得到保证。为了安全，闭合开关之前，滑动变阻器触头的初始位置应使待测电路中电流电压最小，使电流电压逐渐从小到大调节。为了安全，电学实验总是应遵循先接线再通电、先断电再拆线的原则。 （2）电阻箱、滑动变阻器的基本用途：限制电压、电流的大小起到保护电阻的作用、调节电压电流的大小使得实验可以多次测量取平均值。另外，电阻箱电阻已知，滑动变阻器的电阻在万不得已时可将其零电阻和全电阻作为已知阻值。 （3）导线与接线住是否接触良好，常常是影响实验是否成功的重要因素。 例 下图是电阻箱示意图，试读出当时电阻箱的阻值（说明：四转盘与六转盘）0.11011K10K100176543289017654328901765432890176543289017654328901765432890 （一）、电表的改装 多用电表的使用0红+IRX黑将灵敏电流表改装为电压表、电流表、欧姆表（1）用作欧姆表时，表内电池与待测电阻构成电路，电流大小可反映待测电阻的电阻，注意，电池负极与黑表笔相连，正极与红表笔相连，认清这一点对于判断二极管的单向导电性非常重要。若指针不偏转，表示待测电阻无穷大，或指针满偏，表示电阻为零，指针偏转越大，表示待测电阻越小，对于欧姆表而言，合适的量程是使指针在半偏附近；用作电压电流表时，没有内接电池，此时红表笔接外部电路高电势、黑表笔接外部电路低电势，即无论是用作电压电流表，还是用作欧姆有，电流都是从红表笔流入，从黑表笔流出。对电压电流表而言，合适的量程是使指针接近满偏。（2）多用电表有三排刻度，它们分别是什么用途？ 用作电压电流表时，转换开关所选择的量程在表盘所标识的量程中可能并不存在，怎么读数？ ，读数时务必认清单位、量程、最小分度所表示的大小。用作欧姆表时，切莫忘记倍率，待测电阻RX 。（3）用作欧姆表时，必须注意两个调零，一是使用前的机械调零，指利用调节螺丝调整指针初位置指向最左端处，二是测量电阻前的调零，指将红、黑表笔相接，调节调零旋钮使指针指向最右端0刻度处。务必牢记，每当改变量程，都要重新调零！（4）其它注意事项：显然，测量时手不能接触表笔的金属部分，测量电路中的电阻时应将电阻与电源和其它元件断开。切莫忘记操作步骤中的最后一步：将转换开关置于OFF处，长期不用时应将电池取出。想一想：用多用电表测量某未知电阻的具体操作流程。例1 用欧姆表测“220V 100W”白炽灯灯丝的电阻，读数将：A 一定等于484 B 可能大于484，也可能小于484C 一定大于484 D 一定小于484a例2 现有一黑箱，其内部电路由一只定值电阻和一只二极管组成，外部有三个接线柱a、b、c，如下图所示。当用多用电表欧姆档测a、b间电阻时，不论红表笔接a还是接b，电阻值均为100；当红表笔接b，黑表笔接c时，电阻为105；当红表笔接c，黑表笔接b时，电阻为无穷大，当红表笔接a，黑表笔接c时，电阻为5，而当红表笔接c黑表笔接a时，电阻为无穷大。试在黑箱内画出其电路，电路中定值电阻的阻值为 。bc例3 用欧姆表研究热敏电阻、光敏电阻随温度、光照的变化。见教材237页。说明：热敏电阻、光敏电阻由半导体材料做。热敏电阻对温度很敏感，温度升高时其阻值显著减小（金属材料随温度升高电阻增大），光敏电阻在光照射时电阻显著减小。利用这些特性可制作传感器、自动化控制电路等。（二）、电源电动势E和内阻r的测量U/V必须用到全电路欧姆定律EUIr，至少需要两组数据。基本方法有三种：UI法、UR法、IR法普遍地说，凡是能测定数据，而且根据数据能计算出E、r的方法，都可以成为测定E、r实验方法。3.0（1）UI法即伏安法测E、rVARSVARS2.01.01.0I/A图甲0.2 0.4 0.60图乙图丙 基本思路：用电压测路端电压U，用电流表测干路电流I，滑动变阻器R起到调节U、I的作用，其阻值并不需要知道。根据UEIr计算E、r，实际处理数据时通常用图象法，务必小心的是，纵轴坐标通常不从零开始，这是因为，电池在大电流放电时极化现象严重，电动势E会明显下降，内阻r会明显上升，故长时间放电不宜超过0.3A，短时间放电不宜超过0.5A，亦即电流不宜太大，或者说不能让外电阻太小、不能让路端电压太小。问：图丙所示待测电源电动势为 ，内阻为 ，短路电流为 。VAAVA系统误差分析：希望测的是路端电压和干路电流，实际的测量值是不是呢？图甲 所测是路端电压，由于RV分流使得 所测不是干路电流，显然， 本身是否有电阻 带来误差，误差结果是使得 ；图乙， 所测是干路电流，由于RA分压使得 电压表所测不是路端电压，显然， 本身是否有电阻 带来误差，误差结果是使得 。记住，如果没有其它说明，通常选择图甲所示电路，这是因为图乙电路虽然不会对E的测量带来误差，但内阻的误差太大。问：假设电流表内阻很小可以忽略，应该选择哪种电路测E、r？ 。（2）UR法VRR2R1RVV说明：这种方法需将电压表视为理想表，或者需知道电压表内阻的准确值RV 基本方程：EUIrU 数据处理方法：a）只有两组数据（U1、R1）、（U2、R2）时，用解方程组的办法。 电动势E= ，内阻r= b）有多组数据时，可采用图象法。以 为横坐标，以什么为 纵坐标，图象形状为 ，斜率等于 ，截距等于 。（3）I、R法基本方程：EUIrIRIrR2RAAR1数据处理方法：a）只有两组数据（I1、R1）、（I2、R2）时，用解方程组的办法。 电动势E= ，内阻r= b）有多组数据时，可采用图象法。以 为横坐标，以什么为 纵坐标，图象形状为 ，斜率等于 ，截距等于 。U/VI/A01.51.20.35例 我们都有这样的经验：手电筒里两节干电池用久了以后，灯泡发红光，这就是我们常说的“电池没电了”。有人为了节约，在手电筒里装一节新电池和一节旧电池搭配使用，某同学为了检验此人的做法是否合理，设计了下面的实验：VARS图乙图甲（1）该同学设计了如图甲所示的电路来分别测量新旧电池的电动势和内阻，并将测量结果描绘成如图乙所示的UI图象，由图象可知：新电池电动势E1 ，内阻r1 ，旧电池电动势E2 ，内阻r2 。（2）计算新旧电池各一节串联作电源使用时的效率（手电筒的小灯泡上标有“3V，2W”）；（3）试计算说明这种使用方法是否合理。（三）、电阻的测量电阻的测量是最基本、最常见的电学实验，通过学习，不仅要掌握电阻测量的各种方法，更重要的是，要学会电学实验的设计思想，掌握电表的使用方法、滑动变阻器的使用方法、电流电压的估算方法、实物连线方法等，从容应对各种变式实验。普遍地说，凡是能测定数据，根据数据能够确定待测电阻的方法，都可以成为测定电阻的实验方法。概括起来，可以有以下方法：a 用欧姆表测定，属于粗测b 伏安法 将电阻的测量转换为测U、I，由U、I计算RXc 替代法。用已知阻值的电阻R替换RX，若电路电流电压不变，则RXR 例如：图1说明：应已知RV，且RV远大于电源内阻，且RX是与RV差不多的高电阻，否则，无法准确地知道RX与RV的电压比。显然，在RX已知阻值时，可以用此电路测RVVRX图2RVRXAR图1d 比较法（需要已知电阻和电表）如果已知电阻R与RX串联，并能够测定R和RX的电压，或者已知电阻R与RX并联，并能够测定R和RX的电流，则通过串联电路阻值与电压成正比，或者并联电路电流与阻值成反比计算RX。e 半偏法。是用于测电表内阻的一种方法，实质上属于比较法。 1、伏安法测电阻 必须熟练掌握伏安法测电阻的基本方法，并了解其常见的变化形式。伏安法测电阻的许多知识具有普遍的实验意义，要注意领会精髓，学会迁移。（1）伏安法测电阻的原理 内外接法的选择 测量电路的设计VAVAab误差分析：R真，内接法，R测RXRARX，外接法，R测RXRVR真选择：内接法适宜测 电阻，外接法适宜测 电阻，具体办法是， 根据常识定判断 ； 定量估算 ； 实验方法 。注意：如果电表内阻已知，且在计算中对产生的影响加以修正，则无论是内接法还是外接法，都可以消除内阻带来的误差。（2）滑动变阻器使用 供电电路的设计RXR0RXR0ba分压器电路限流式电路滑动变阻器的基本作用是保护和调节电压。优劣比较：限流式电路的优点是接线简单，能耗小，缺点是调压范围小，不能使RX上的电压从零伏开始调节，而且，若R0较小，则电压调节范围很小，起不到保护和调节电压的作用，若R0很大，则虽然理论上可以达到比较大的调节范围，但由于调节十分不方便，实际上也无法操作；分压器电路的优点是电压调节范围宽，可以使RX的电压从零伏开始变化，而且，R0越小调节越方便，缺点是接线复杂，能耗大。选择：从实际工作来说，虽然分压器电路在任何情况下总能满足电压调节要求，但考虑到接线简单和省电，总是优先考虑能否用限流电路，满足以下三个条件时可使用限流电路：R0与RX相差不大（R0是RX5倍以内，R0太小调压范围太窄，R0太大时理论上调压范围大但实际上调节极不方便，也是不行的）；而且没有要求电压从零伏开始调节；而且R0的阻值能够保证电路安全时；从考试来说，如果题目中没有明确要求必须用限流电路（R0满足上述三个条件，且题目明确要求省电、接线简单，就表明要求必须用限流电路），则全部使用分压器电路。以下三种情况必须用分压器电路 题目明确要求或暗示电压从零伏开始调节； R0无法保证电路安全； R0很小，若用限流电路实际上起不到多少调节电压的作用，无法进行多次测量。注意：a 安全。闭合开关前，触头的初始位置应正确，具体要求是 。变阻器本身也存在安全要求干路电流不得超过其额定电流。 b 操作方便。分压器电路中，滑动变阻器阻值越小越好；限流电流中R0应与RX相差不大（R0是RX5倍以内） c 有时，用一个可变电阻调节不便，须用两个阻值不同的可变电阻，一个作粗调，一个作细调。下面电路中已知R1比R2大得较多，问哪一个电阻是粗调，哪一个是细调？RX负载R2R1R1负载R2（3）电表的选择 使用电表选择首要的原则是考虑量程，合适的量程有两方面的含义，一是量程不能太小，必须大于待测电压、待测电流；二是量程不能太大，这时电表也是不可用的（如果量程远大于待测值，则读数误差很大，甚至根本无法看见指针偏转，根本无法测量）。合适的量程应尽可能使指针接近满偏为宜，一般应超过1/3满偏。在量程相同的前提下，电压表内阻越大越好，电流表内阻越小越好。选择电表时还应注意电压表与电流表量程的匹配（当电压表接近满偏时电流表也应接近于满偏）。 变式实验的一个考查点是电表量程不符合要求时处理方法。如果量程不符合要求，但根据题意必须用电表又没有其它电表可供替换，就只能想办法进行改造。a 量程太小，又无其它电表可供选择，但提供的器材可以满足扩大量程的需要。电压表可通过串联电阻扩大量程，电流表可通过并联电阻扩大量程。对电表改装的前提是必须知道电表的内阻，还必须有阻值合适的已知电阻。b 量程太大，但又无其它电表可供选择，可以设法放大待测电压或电流，即在待测电路上并联或串联已知阻值的电阻，再从读数中减去已知电阻的分压分流值。这样操作的前提是必须有阻值合适的已知电阻，电表本身的内阻并不需要知道。例如下列电路。RXbARbVRXbRbAVVARbVARb伏安法测电流表内阻。电压表量程太大。伏安法测RX，电压量程太小。伏安法测RX，电流表量程太小。伏安法测电压表内阻。电流表量程太大。应特别注意的是，如果电表的内阻已知，这常常是一个重要的题设条件：（1）在伏安法中，可进行消除内外接法系统误差的修正工作，此时内外接法的选择依据是怎样连接可消除电表内阻带来的误差；（2）有可能对电表进行量程的扩大（3）不仅能将电表当作一个已知阻值的电阻，而且这个电阻还具备指示自身电压电流大小的本领，从而一方面电压表可测电流，电流表可测电压（功能扩展），另一方面，也为用比较法测电阻带来便宜。例 从下列器材中选出适当的实验器材，设计电路来测量一个刻度盘总共有10个小格，且刻度均匀，但量程未准确确定的电压表V1的量程Um1。要求方法简捷，有尽可能高的精度，并能测出多组数据。待测电压表V1：量程在2327V之间，内阻r1250k标准电压表V2：量程2V，内阻r220k标准电流表A：量程3A，内阻r30.01滑动变阻器R：总阻值1 k稳压电源E： 30V，内阻很小电键K、导线若干（1）画出电路，标明所用器材的代号（2）若选测数据中的一组来计算V1的量程Um1，则所用表达式为Um1 ，式中各字母代表的是： 。V1V2分析：电压表偏转格数可直接读出（接近满偏即可，不需要必须满偏），只要知道此时电压值即可。最容易想到的办法是将标准电压表与待测电压表并联测同一支路的电压，但量程不匹配。注意待测电压表与标准电压表内阻均已知，因此可以将它们串联使用，通过比较法得到待测电压表的电压，从而完成实验。由于量程匹配问题，题中所给电流表不可用。设计电路图如下：（4）电路的设计 估算 伏安法测电阻的基本电路形式可以有四种组合方式：AAVVAVAV图1图2图3图4究竟采用哪一种电路，需要对题设条件进行综合考虑。有下列问题需要研究：器材的选择（电表、滑动变阻器等）、测量电路用内接法还是外接法？供电电路用限流电路还是分压器电路？这些因素往往相互影响，先推断什么后推断什么没有固定的模式，选择合理的顺序推理判断非常重要，一般方法是先确定唯一性器材、唯一性电路或关键性因素，再在此基础上推断其它问题。通常情况下，要研究的重点是测量电路中器材的选择和设计，至于供电电路，总可以选择适当的方式与测量电路相适应如果限流式电路不符合要求，可以采用分压器电路，而分压器电路总是可以对电压实现有效控制和调节（除非滑动变阻器本身的安全得不到保证）。设计电路、选择电表常常需要对测量电路的电压电流的最大值、最小值，亦即对电压电流的变化范围进行估算。首先，电表内阻的影响通常可忽略不计，只需考虑待测电阻；其次，再估算电压电流值，这时，必须注意估算的先后次序：如果题设条件已经对电压的大小作出了规定（例如，告诉了待测电阻的额定电压，或者是，电压表量程已经唯一地确定了），则应该在电压的基础上估算电流；反过来，如果题设条件已经对电流大小作出了规定，则应该在电流大小的基础上估算电压。（5）数据处理比较好的方式是用UI图象处理数据。UI图常称为RX的伏安特性曲线。再次强调下列问题： 根据数据点描绘图象的原则是什么？平滑线、数据点对称分布、明显偏离图象的数据点应舍弃不要等； UI图象一定是直线吗？什么情况下UI一定不是直线？白炽灯丝的伏安特性曲线、比如二极管、热敏电阻的伏安特性曲线等。2、电表电阻的测量 半偏法 电表电阻的测量，一方面与普通电阻的测量有共同之处，另一方面，测量电表电阻应注意以下两方面问题： 尽量利用电表本身的指示功能； 注意对电表的保护，所加电压电流不能超量程。问：能否用欧姆表直接测量灵敏电表的内阻？（1）比较法测电表内阻问：对电源有什么要求？对R有什么要求？VRRV（2）伏安法测电表内阻AVRbAV测RV。电表量程匹配好VARb测RA。电压表量程太大测RV。电流表量程太大VR1R2K2K1（3）半偏法测电表内阻EAR1R2 K2K1半偏法测电压表内阻半偏法测电流表内阻以半偏法测电流表内阻为例，回答下列问题：步骤： ；系统误差分析：误差原因及结果是 ，减小误差的方法是 。半偏法实质上属于比较法。将电阻箱替换为一固定电阻，能否仍采用此电路图？ 。 如果以半偏法测电流表内阻RA，并在此基础上将其改装为量程较大的电流表，再用改装后的电流表测某电流，则读数比真实值 ；若将电流表改装为电压表，改装表的测量值比真实值 。如果还有一块量程适当的电流表A，则可以对半偏法进行怎样的改进？ 。（五）电学实验例题类型一：已知电路图，要求弄清实验原理，完成实验。此类实验题对电路理论知识要求较高。类型二：给出器材和目的，要求自行设计实验电路，并完成实验。如果有几种测量方法可供选择，应选择精确度较高的方法（应具备初步的误差分析能力）。考查点：实验电路的设计、器材的选择、实物连线、数据处理、误差分析等。通常，一道实验题的考查点不可能面面俱到，不同实验题考查的侧重面有所不同。例1 用伏安法测电阻时，由于电压表、电流表内阻的影响，测量结果总存在系统误差。按下图所示的电路进行测量，可以消除这种系统误差。该实验的第一步是：闭合电键S1，将电键S2接2，调节滑动变阻器RP和r，使电压表读数尽量接近满量程，读出这时电压表和电流表的示数U1、I1；请你接着写出第二步，并说明需要记录的数据：_。由以上记录数据计算被测电阻RX的表达式是RX=_。将右图中给出的仪器按照电路图的要求连接起来。 S2VRPVAS21RXrS12RXARPS1例2 图为测量电阻的电路，RX为待测电阻，R的阻值已知，R为保护电阻，阻值未知。电源E的电动势未知，S1、S2均为单刀双掷开关。A为电流表，其内阻不计。（1）按