高中物理实验讲解

1、实验复习专题实验复习对策专题一高中物理实验常用基础知识（一）常用实验原理的设计方法1.控制变量法：如：在“验证牛顿第二定律的实验”中，加速度、力和质量的关系控制。在“研究单摆的周期”中，摆长、偏角和摆球质量的关系控制等等。2 .理想化方法：用伏安法测电阻时，选择了合适的内外接方法，一般就忽略电表的非理想性。3.等效替代法：某些量不易测量，可以用较易测量的量替代，从而简化实验。在“验证碰撞中的动量守恒”的实验中，两球碰撞后的速度不易直接测量，在将整个平抛时间定为时间单位后，速度的测量就转化为对水平位移的测量了。4 模拟法：当实验情景不易创设或根本无法创设时，可以用物理模型或数学模型等效的情景代替

2、，尽管两个情景的本质可能根本不同。“描绘电场中的等势线”的实验就是用电流场模拟静电场。5 微小量放大法：微小量不易测量，勉强测量误差也较大，实验时常采用各种方法加以放大。卡文迪许测定万有引力恒量，采用光路放大了金属丝的微小扭转；在观察玻璃瓶受力后的微小形变时，使液体沿细玻璃管上升来放大瓶内液面的上升。（二）常见实验数据的收集方法1 利用测量工具直接测量基本物理量模块基本物理量测量仪器力学长度:刻度尺、游标卡尺、螺旋测微器时间秒表（停表）、打点计时器质量（力）天平（弹簧秤）电学电阻（粗测）欧姆表、电阻箱电流（电压）电流表（电压表）执学温度温度计2常见间接测量的物理量及其测量方法有些物理量不能由测

3、量仪器直接测量，这时，可利用待测量和可直接测量的基本物理量之间的关系，将待测物理量的测量转化为基本物理量的测量。模块待测物理量基本测量方法力学速度利用纸带，Vm=；利用平抛，V=企!2TV2y加速度2利用纸带，逐差法a-今；利用单摆g-4号T2T功根据w=Ek转化为测量m、v电学电阻（精确测量）根据r=*转化为测量U、丨（伏安法）：电阻箱（半偏、替代）电功率根据P=UI转化为测量U、丨电源电动势根据E=U+Ir转化为测量U、丨然后联立方程求解或运用图像处理（三）常用实验误差的控制方法为了减小由于实验数据而引起的偶然误差，常需要采用以下方法控制实验误差。1多次测量求平均值，这是所有实验必须采取的

4、办法，也是做实验应具有的基本思想。2积累法。一些小量直接测量误差较大，可以累积起来测量，以减小误差。“用单摆测定重力加速度”的实验中，为了减小周期的测量误差，不是测量完成一次全振动的时间，而是测量完成3050次全振动的时间。（四）常用实验数据的处理方法1列表法：在记录和处理数据时，常将数据列成表格。数据列表可以简单而又明确的表示出有关物理量之间的关系，有助于找出物理量之间的规律性的联系。列表的要求是写明表的标题或加上必要的说明；必须交待清楚表中各符号所表示的物理量的意义，并写明单位；表中的数据要正确反映测量结果的有效数字。2作图法：用作图法处理实验数据是物理实验中最常用的方法之一。用作图法处理

5、数据的优点是直观、简便，有取平均的效果，由图线的斜率、截距、所包围面积和图线的交点等可以研究物理量之间的变化及其关系，找出规律。作图的规则是：作图一定要用坐标纸坐标纸的大小要根据测量数据有效数字的多少和结果的需要来定；要标明坐标轴名、单位，在轴上每隔一定相等的间距按有效数字位数标明数值；图上连线要是光滑曲线（或直线），连线时不一定要通过所有的数据点，而是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，不一定要取原来的数据点；作图时常设法使图线线性化，即“化曲为直”。3 平均值法：将测定的若干组数相加求和，然后除以测量次数必须注意，求取平均值时应该按原来测量仪器的

6、准确度决定保留的位数。4逐差法：这就是用打点计时器打出的纸带计算加速度时用到的方法，这种方法充分利用了测量数据，具有较好的取平均的效果。（五）有关误差分析的问题要求认识误差问题在实验中的重要性，了解误差的概念，知道系统误差和偶然误差；知道用多次测量求平均值的方法减小偶然误差；能在某些实验中分析误差的主要来源；不要求计算误差。要熟练掌握常见实验的误差情况及分析方法。专题二常用基本仪器的使用与读数物理考试说明中要求学生熟练掌握的基本仪器有13种，除打点计时器和滑动变阻器不需要读数外，其余11种都涉及到读数问题。其中游标卡尺、螺旋测微器的读数问题，在历年的高考题中出现频率较高，另外像弹簧秤、欧姆表的

7、读数问题也时有涉及，应为本专题的复习重点。凡涉及需要估读的仪器应当解决好：怎样估读、估读到哪一位数等问题，这是本专题的难点所在。（一）测量仪器使用常规对于测量仪器的使用，首先要了解测量仪器的量程、精度、使用注意事项和读数方法。1关于量程问题：这是保护测量仪器的一项重要参数，特别是天平、弹簧秤、温度计、电流表、电压表和多用电表等，超量程使用会损坏仪器，所以实验时要根据实验的具体情况选择量程适当的仪器。在使用电流表、电压表时，选用量程过大的仪器，采集的实验数据过小，会造成相对误差较大，应选择使测量值位于电表量程的1/3以上的电表；使用多用电表测电阻时，应选择适当的档位，使欧姆表的示数在电表的中值附

8、近。12 关于精度问题：所选用仪器的精度直接影响着测量读数的有效数字的位数，因此应在使用前了解仪器的精度，即看清仪器的最小分度值。其中螺旋测微器和秒表的最小分度是一定的。但游标卡尺上游标尺的最小分度、天平游码标尺的最小分度、弹簧秤和温度计刻线的最小分度，都因具体的仪器情况不同而有所差异，电流表、电压表和多用电表则会因所选择的档位不同而造成最小分度值有所不同，因此在进行这些仪器的读数时，一定要看清所选的档位。3 使用注意事项：一般不同的仪器在使用中都有其特殊的要求，以下几点要特别注意：天平在进行测量前应先调平衡。打点计时器所用电源要求为46V的交流电源。多用电表的欧姆档每次换档后要重新调零，被测

9、电阻要与电路断开，使用完毕要将选择开关转至交流电压最高档或"OFF”档。滑动变阻器、电阻箱和定值电阻使用过程中要考虑其允许的最大电流。滑动变阻器采用限流接法时，滑动触片开始应位于变阻器阻值最大的位置；滑动变阻器采用分压接法时，滑动触片开始应位于分压为零的位置。电阻箱开始应处于阻值最大状态，调整电阻箱的阻值时，不能由大到小发生突变，以免因为阻值过小而烧坏电阻箱。（二）测量仪器的读数方法1 需要估读的仪器：在常用的测量仪器中，刻度尺、螺旋测微器、电流表、电压表、天平、弹簧秤等读数时都需要估读。因为最终的读数要以有效数字的形式给出，而有效数字的最后一位数字为估计数字，应和误差所在位置一致，

10、在实际操作中，究竟估读到哪一位数字，应由测量仪器的精度（即最小分度值）和实验误差要求两个因素共同决定。根据仪器的最小分度可以分别采用1/2、1/5、1/10的估读方法，一般：最小分度是2的，（包括0.2、0.02等），采用1/2估读，如安培表00.6A档；最小分度是5的，（包括0.5、0.05等），采用1/5估读，如安培表015V档；最小分度是1的，（包括0.1、0.01等），采用1/10估读，如刻度尺、螺旋测微器、安培表03A档、电压表03V档等，当测量精度要求不高或仪器精度不够高时，也可采用1/2估读。2 不需要估读的测量仪器：游标卡尺、秒表、电阻箱在读数时不需要估读；欧姆表刻度不均匀，可

11、以不估读或按半刻度估读。游标卡尺的读数：游标卡尺的读数部分由主尺（最小分度为1mm）,和游标尺两部分组成。按照游标的精度不同可分为三种：（a）10分游标，其精度为0.1mm；（b）20分游标，其精度为0.05mm；（c）50分游标，精度为0.02mm。游标卡尺的读数方法是：以游标零刻度线为准在主尺上读出整毫米数L1，再看游标尺上哪条刻度线与主尺上某刻度线对齐，由游标上读出毫米以下的小数L2,则总的读数为：L1+L2。机械秒表的读数：机械秒表的长针是秒针，转一周是30s。因为机械表采用的齿轮传动，指针不可能停留在两小格之间；所以不能估读出比0.1s更短的时间。位于秒表上部中间的小圆圈里面的短针是

12、分针，表针走一周是15min，每小格为0.5min。秒表的读数方法是：t=短针读数（b）+长针读数（t2）。电阻箱：能表示出接入电阻值大小的变阻器;读数方法是：各旋扭对应的指示点的示数乘以面板上标记的倍数，它们之和就是电阻箱接入电路的阻值。流不能超过允许的最大数值。使用电阻箱时要特别注意通过电阻的电（三）典例分析【例题1】读出下列50分度游标卡尺的示数。IlliIIIIII1llllllllllllllIII131H卩lll|llll|llII0I2I21111lllllllllIlliHillII111lllIRf111(1ill|li1in|t01230123450I234567S91解析

13、从左到右示数依次为：5.24mm；11.50mm；22.82mm。himuin1解析从左到右测微目镜手轮的读书分别为:0.861mm；3.471mm；7.320mm；11.472mm【例题2】试读出下列螺旋测微器的读数（工作原理及读数方法与双缝干涉测波长中的测微目镜手轮的读数相同）133接03V量程时读数为V。接03A量程时读数为A。接015V量程时读数为V。接00.6A量程时读数为A。【例题3】按照有效数字规则读出下列电表的测量值。【例题5】读出机械秒表的读数。解析99.8s。209>18511 解析（1）2.17；10.8；0.80;0.16【例题4】读出右图所示电阻箱的阻值。1解析

14、86.3Qo53物理考试说明中确定的力学实验有:研究匀变速直线运动、探究弹力和弹簧伸长的关系、专题三力学实验验证力的平行四边形定则、验证牛顿运动定律、探究动能定理、验证机械能守恒定律。其中有四个实验与纸带的处理有关，可见力学实验部分应以纸带的处理，打点计时器的应用为核心来展开复习。近几年力学实验中与纸带处理相关的实验、力学创新实验是高考的热点内容，以分组或演示实验为背景，考查对实验方法的领悟情况、灵活运用学过的实验方法设计新的实验是高考实验题的新趋势。要求考生掌握常规实验的数据处理方法，能将课本中分组实验和演示实验的实验原理、实验方法迁移到新的背景中，深刻理解物理概念和规律，并能灵活运用，要求

15、考生有较强的创新能力。在复习过程中，应以掌握常规实验原理、实验方法、规范操作程序、数据处理方法等为本，同时从常规实验中，有意识的、积极的提取、积累一些有价值的方法。逐步过渡到灵活运用学过的实验方法设计新的实验。(一)打点计时器系列实验中纸带的处理1 纸带的选取：一般实验应用点迹清晰、无漏点的纸带中选取有足够多点的一段作为实验纸带。在验证机械能守恒定律”实验中还要求纸带包含第一、二点，并且第一、二两点距离接近2.0mm。2 根据纸带上点的密集程度选取计数点。打点计时器每打n个点取一个计数点，则计数点时间间隔为n个打点时间间隔，即T=0.02n(s)。一般取n=5，此时T=0.1s。3 测量计数点

16、间距离。为了测量、计算的方便和减小偶然误差的考虑，测量距离时不要分段测量，尽可能一次测量完毕，即测量计数起点到其它各计数点的距离。如图所示，则由图可得：sisi,=S4-S3,Sv=S5-S4,Svi=S6-S5S|=S2-Si,Sin=S3-S2,S|V4 .判定物体运动的性质：若S|、S|、S|、Siv、Sv、Svi基本相等，则可判定物体在实验误差范围内作匀速直线运动。设Si=S|S|,S2=S|S|,S3=S|VS|,S4=SvS|V,S5=Sv|Sv若厶&、/、$、S4、AS5基本相等，则可判定物体在实验误差范围内作匀变速直线运动。测定第n点的瞬时速度。物体作匀变速直线运动时，

17、在某段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度。即测出第n点的相邻的前、后两段相等时间T内的距离，由平均速度公式就可求得，如上图中第4点的瞬时速度为：v4=S5Si。2T2T测定作匀变速直线运动物体的加速度，一般用逐差法求加速度。将如上图所示的连续相等时间间隔T内的位移SI、SII、S川S|VSv、Svi分成两组,利用AS二aT2可得:aS|V-S|3T2a?=守、a3=守，再算出的a、a?a3平均值，即：a=十就是所测定作匀变速直线运动物体的加速度。若为奇数组数据则将中间一组去掉,然后再将数据分组利用逐差法求解。（二）设计性实验的设计思路与典例分析【例题1】做匀加速直线运动的小车，牵引一条纸带

18、通过打点计时器，交流电源的频率为50Hz,由纸带上打出的某一点开始，每5个点剪下一段纸带，按图所示，使每一条纸带下端与x轴重合,左边与y轴平行，将纸带段粘贴在直角坐标系中，则小车运动的加速度是留两位有效数字）。【命题意图】本题考查了匀变速直线运动的纸带处理，同时还要明确计数点的选取以及相隔时间的计算问题。要求学生能把常见的纸带数据处理中的数据与图中纸带的长度建立联系，获得相关数据，然后求得实验结果。【解析】由题意可得，每段纸带的长度就是相邻相等时间间隔内小m/s2（保车的位移，由图示数据可得厶S=7.510m，而相隔时间为T=0.0222x5s=0.1s，根据=s=aT，可得小车的加速度为：a

19、=0.75m/s。【变式题】（2006年上海）伽利略通过研究自由落体和物块沿光滑斜面的运动，首次发现了匀加速运动规律。伽利略假设物块沿斜面运动与物块自由下落遵从同样的法则，他在斜面上用刻度表示物块滑下的路程，并测出物块通过相应路程的时间，然后用图线表示整个运动过程，如图所示。图中OA表示测得的时间，矩形OAED的面积表示该时间内物块经过的路程，则图中OD的长度表示。P为DE的中点，连接OP且延长交AE的延长线于B,则AB的长度表示。BE【解析】OA时间段的平均速度；A时刻的瞬时速度。【例题2（2002年广东）一个有一定厚度的圆盘，可以绕通过中心的水平轴转动。用下面的方法测量它匀速转动时的角速度

20、。实验器材：电磁打点计时器，米尺，纸带，复写纸片。实验步骤：如图所示，将电磁打点计时器固定在桌面上，将纸带的一端穿过打点计时器的限位孔后，固定在待测圆盘的侧面上，使得圆盘转动时，纸带可以卷在圆盘侧面上。启动控制装置使圆盘转动，同时接通电源，打点计时器开始打点。经过一段时间，停止转动和打点，取下纸带，进行测量。式中各量的意义是: 由已知量和测得量表示的角速度的表达式为3= 某次实验测得圆盘半径r=5.50X10-2m，得到的纸带的一段如图所示。求得的角速度为uii|iniiniiiiiiiiipiiriiniiiiiii|iiiiiiiipiiiiniiniiiiii|iiiiiiuipiiii

21、iii|iiiiini|iiii01234567891011单位：cm【命题意图】利用打点计时器求转盘的角速度，这是本题的创新之处，转盘边缘的线速度与纸带的线速度相等是解决本题的关键。此题的实验器材、和实验步骤题干中已经给出，不需考生自己设计，对于此类常规试题略加变化的创新题型，能否有效排除干扰信息，直指问题关键是高考考查能力的一种全新命题方式。本题也可以在实验器材及实验步骤设计上进行深化考查，从而变成设计性实验。【解析】设T为电磁打点计时器打点的时间间隔，r为圆盘的半径，X2分别是纸带上选定的两点所对应的米尺上的刻度值，n为选定的两点间的打点数（含两点）。则纸带的速度为X2-Xt"

22、(n-1)T，由匀速圆x2f一、八（n-1）T，由于纸带与圆盘之间不打滑，则圆盘边缘的线速度亦为周运动的规律有二v/r，联立上面两式可得圆盘匀速转动时的角速度为：二一丄（n=2,T（n1）r3,）在图中给出的纸带上任取两点，读出其米尺上的刻度值X1、X2，并将T=0.02s、r=5.50氷0-2m及n值代入，可求出31值，重复上述步骤，求出32、33,再取其平均值即为3的值得3=6.8rads-1（6.756.84均可）。【变式题】1.（2001年全国）一打点计时器固定在斜面上某处，一小车拖着穿过打点计时器的纸带从斜面打点计时器上滑下，如图1所示。图2是打出的纸带的一段。已知打点计时器使用的交

23、流电频率为50Hz，禾U用图2给出的数据可求出小车下滑的加速度a=。为了求出小车在下滑过程中所受的阻力，还需测量的物理量有。用测得的量及加速度a表示小车在下滑过程中所受的阻力计算式为f=44J1亠-NJ5.125.746.417.057.688.338.959.6110.26图2（单位：cm）【解析】4.00m/s2（3分，3.904.10m/s2之间都正确）小车质量m、斜面上任意两点间距离I及这两点的高度差h；mgh-ma。I2 .（2003年江苏）实验装置如图1所示：一木块放在水平长木板上，左侧栓有一细软线，跨过固定在木板边缘的滑轮与一重物相连。木块右侧与打点计时器的纸带相连。在重物牵引下

24、，木块在木板上向左运动，重物落地后，木块继续向左做匀减速运动，图2给出了重物落地后，打点计时器在纸带上打出的一些点，试根据给出的数据，求木块与木板间的摩擦因数“要求写出主要的运算过程。结果保留2位有效数字。（打点计时器所用交流电频率为50Hz，不计纸带与木块间图1的拉力。取重力加速度g=10m/s2）7T,r7.727.216.716.255.765.294.814.3图2单位：cm纸带运动方向【解析】由给出的数据可知，重物落地后，木块在连续相等的时间T内的位移分别是：®=7.72cm,S2=7.21cm,S3=6.71cm,S4=6.25cm,S5=5.76cm,S6=5.29cm

25、,S7=4.81cm,S8=4.31cm以a表示加速度，根据匀变速直线运动的规律，有a=S5S67S77S8T,又知T=0.04s,16T2解得a=3.0m/s2。重物落地后木块只受摩擦力的作用，根据牛顿第二定律有：am=ma，解得尸0.30。3.（2005年上海）科学探究活动通常包括以下环节：提出问题，作出假设，制定计划，搜集证据，评估交流等。一组同学研究“运动物体所受空气阻力与其运动速度关系”的探究过程如下：A有同学认为：运动物体所受空气阻力可能与其运动速度有关。B他们计划利用一些“小纸杯”作为研究对象，用超声波测距仪等仪器测量“小纸杯”在空中直线下落时的下落距离、速度随时间变化的规律，以

26、验证假设。C在相同的实验条件下，同学们首先测量了单只“小纸杯”在空中下落过程中不同时刻的下落距离，将数据填入下表中，图（a）是对应的位移-时间图线。然后将不同数量的“小纸杯”叠放在一起从空中下落，分别测出它们的速度-时间图线，如图（b）中图线1、2、3、4、5所示。D同学们对实验数据进行分析、归纳后，证实了他们的假设。回答下列提问：与上述过程中A、C步骤相应的科学探究环节分别是,。图（a）中的AB段反映了运动物体在做运动，表中X处的值为。图（b）中各条图线具有共同特点：“小纸杯”在下落开始阶段做运动，最后“小纸杯”做运动。比较图（b）中的1和5，指出在1.01.5s时间段内，速度随时间变化关系

27、的差异：时间下落距离(s)(m)0.00.0000.40.0360.80.4691.20.9571.61.4472.0X【解析】作出假设、搜集证据匀速运动，1.937加速度逐渐减小的加速运动，匀速运动图线1反映速度不随时间变化，图线5反映速度随时间继续增大（图线1反映纸杯做匀速运动，图线5反映纸杯依然做加速度减小的加速运动）专题四电学实验电学实验是高考实验考查的重点、热点内容。试题注重联系实验操作的考查，如测量仪器的读数问题、实验线路的连线问题、电表和其他用电器的选择问题都是实验操作的仿真模拟，需要考生具备良好的动手实践经验。试题还注重实验数据的处理分析，如根据实验数据画出图线，根据图线分析得

28、出结论。“设计和完成实验的能力”在理科综合考试说明中指出的五个考试目标之一。是近几年高考物理实验题的命题趋向。完整的设计一个实验，要经历多个环节，在实际考查中，一般不会考查全部环节，而是只考查其中的几个环节，有的题目给出条件和实验器材，要求阐述实验原理；有的给出实验电路图，要求领会实验原理，确定需测物理量及计算公式；有的则要求考生根据操作步骤及测定的物理量判断出实验原理虽然考查方式不尽相同，但目前高考中几乎所有的设计型实验题都有一个共同点，都以不同方式或多或少的对实验原理作一定的提示，在给出实验器材的前提下进行考查。由于考查环节和要求的不同，题型也不尽相同，但较多的是选择、填空、作图题。在复习

29、过程中，应对所学电学实验逐个理解实验原理、实验方法，比较不同实验的异同（如电路图、滑动变阻器和电表的连接）。不断充实自己的经验和方法，逐步达到能灵活运用已学知识解答新的问题。对于设计型实验题目要明确实验设计的关键在于实验原理的设计，它是进行实验的依据和起点，它决定了应选用（或还需）哪些实验器材，应测量哪些物理量，如何编排实验步骤。而实验原理的设计又往往依赖于所提供的实验器材（条件）和实验要求，它们相辅相成，互为条件。（一）电学实验中所用到的基本知识在近年的电学实验中，电阻的测量（包括变形如电表内阻的测量）、测电源的电动势与内电阻是考查频率较高的实验。它们所用到的原理公式为：R=U,E=UIr。

30、由此可见，对于I电路中电压U及电流I的测量是实验的关键所在，但这两个量的直接测量和间接测量的方法却多种多样，在此往往也是高考试题的着力点之处。因此复习中应熟练掌握基本实验知识及方法，做到以不变应万变。1 电路设计原则：正确地选择仪器和设计电路的问题，有一定的灵活性，解决时应掌握和遵循一些基本的原则，即“安全性”、“方便性”、“精确性”原则，兼顾“误差小”、“仪器少”、“耗电少”等各方面因素综合考虑，灵活运用。正确性：实验原理所依据的原理应当符合物理学的基本原理。安全性：实验方案的实施要安全可靠，实施过程中不应对仪器及人身造成危害。要注意到各种电表均有量程、电阻均有最大允许电流和最大功率，电源也

31、有最大允许电流，不能烧坏仪器。方便性：实验应当便于操作，便于读数，便于进行数据处理。精确性：在实验方案、仪器、仪器量程的选择上，应使实验误差尽可能的小。2 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，

32、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。3 .测量电路的选择电流表的内、外接问题：（甲）所示电路为电流表外接电路（简称外接法）；（乙）所示电路为电流表内接电路（简称内接法）。两种接法的选择可按下列方法进行:方法一：设电流表、电压表内阻分别为RA、RV，被测电阻为Rx，则当Rx<,RaRv时，电压表分流作用小，应选用外接法当Rx&g

33、t;时，电流表分压作用小，应选用内接法当Rx=.RaR/时，电流表分压作用和电压表分流作用相差不大，两种方法均可。方法二：在Rv、Ra均不知的情况下，可采用试触法。如图所示，分别将a端与b、c接触,如果前后两次电流表示数比电压表示数变化明显，说明电压表分流作用大，应采用内接法；如果前后两次电压表示数比电流表示数变化明显，说明电流表分压作用大，应采用外接法。滑动变阻器的分压、限流接法：_Rv乙为了改变测量电路（待测电阻）两端的电压（或通过测量电路的电流），常使滑动变阻器与电源连接作为控制电路，滑动变阻器在电路中主要有两种连接方式：如图（甲）为滑动变阻器的限流式接法，RX为待测电阻。它的接线方式是

34、电源、滑动变阻器与待测电阻三者串联。对待测电阻供电电压的最大调节范ER围是：JE（Rx是待测电阻，R是滑动变阻器的总电阻，不计电源内阻）。如图（乙）是R+Rx滑动变阻器的分压式接法。接线方式是电源与滑动变阻器组成闭合电路，而被测电路与滑动变阻器的一部分电阻并联，该接法对待测电阻供电电压的调节范围是：0E（不计电源内阻时）。选取接法的原则： 要求负载上电压或电流变化范围大，且从零开始连续可调，须用分压式接法。 负载电阻Rx远大于滑动变阻器总电阻R时，须用分压式接法，此时若采用限流式接法对电路基本起不到调节作用。 采用限流电路时，电路中的最小电流（电压）仍超过电流表的量程或超过用电器的额定电流（电

35、压）时，应采用变阻器的分压式接法。 负载电阻的阻值Rx小于滑动变阻器的总电阻R或相差不大，并且电压表、电流表示数变化不要求从零开始起调，可用限流式接法。 两种电路均可使用时应优先用限流式接法，因为限流电路结构简单，总功率较小。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，全电阻较大的变阻器起微调作用。4 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

36、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。（二）定值电阻的测量方法1 欧姆表测量：最直接测电阻的仪表。但是一般用欧姆表测量只能进行粗测，为下一步的测量提供一个参考依据。用欧姆表可以测量白炽灯

37、泡的冷电阻。2 替代法：替代法的测量思路是等效的思想，可以是利用电流等效、也可以是利用电压等效。替代法测量电阻精度高，不需要计算，方法简单，但必须有可调的标准电阻（一般给定的仪器中要有电阻箱）Rx,现有如下器材：读数【例题】在某校开展的科技活动中，为了要测出一个未知电阻的阻值不准的电流表A、定值电阻R。、电阻箱Ri、滑动变阻器R2、单刀单掷开关Si、单刀双掷开关S2、S2与Ri相接，保持R2不变，调节Ri的电源和导线。画出实验电路图，并在图上标出你所选用器材的代码。写出主要的实验操作步骤。【解析】实验电路如右图所示。将S2与Rx相接，记下电流表指针所指位置。将阻值，使电流表的指针指在原位置上，

38、记下Ri的值，则Rx=尺。3 .伏安法：伏安法的测量依据是欧姆定律（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，当只有一个电表（或给定的电表不能满足要求时），可以用标准电阻（电阻箱或一个定值电阻）代替；当电表的内阻已知时，根据欧姆定律l=U/R电压表同时可以当电流表使用，同样电流表也可以当电压表用。4 伏安法拓展：某些问题中，因实验器材不具备（缺电流表或电压表），或因实验条件限制，或因实验精度不允许而不能用“伏安法”。这时我们就得依据问题的具体条件和要求重新选择实验原理，用“伏安法”的替代形式一一“比较法”来设计实验方案。利用已知内阻的电压表：利用“伏伏”法测定

39、值电阻的阻值【例题】用以下器材测量一待测电阻Rx的阻值（900i000Q）：电源E,具有一定内阻，电动势约为9.0V;电压表V"，量程为1.5V，内阻口=750Q;电压表V2,量程为5V，内阻Q=2500Q;滑动变阻器R,最大阻值约为100Q;单刀单掷开关K，导线若干。测量中要求电压表的读数不小于其量程的1/3，试画出测量电阻Rx的一种实验电路原理图。【解析】如图所示利用已知内阻的电流表：利用“安安”法测定值电阻的阻值【例题】用以下器材测量一待测电阻的阻值。器材（代号）与规格如下:电流表Ai（量程250mA,内阻为5Q）;标准电流表A?（量程300mA,内阻耳约为5Q）;待测电阻Ri

40、（阻值约为100Q）;滑动变阻器R2（最大阻值10Q）;电源E（电动势约为10V，内阻r约为1Q）;单刀单掷开关S,导线若干。要求方法简捷，并能测多组数据，画出实验电路原理图，并标明每个器材的代号需要直接测量的物理量是,用测的量表示待测电阻R1的计算公式是R1=。【解析】实验电路图如图所示。两电流表A.A2的读数为I.12和电流表A1的内阻为G待测电阻R1的阻值的计算公式是:R1二1电压表、电流表混合用【例题】有一电阻Rx，其阻值在100200Q之间，额定功率为0.25W。要用伏安法较准确地测量它的阻值，实验器材有：安培表A1，量程为50mA,RA1=100Q19安培表A2,量程为1A,RA2

41、=20Q电压表Vi,量程为5V,RVl=10kQ电压表V2，量程为15V,RV2=30kQ实验中应选用的电流表、电压表、变阻器分别是:画出所用实验电路图。【解析】允许通过电阻中电流可能的最大值由：变阻器R1,变阻范围020Q,2A变阻器R2,变阻范围01000Q,1A9V电源，电键，导线。P=12R得，h=35mAl2=50mA。因为电阻可能为200Q，所以通过被测电阻的电流的最大值可能是35mA，应用电流表的示数来控制通过电阻的电流，因此，电流表应选A1O又因为p型,所以urRU2二7.1V。因为电阻可能为100Q,所以允许加在电阻两端的电压的最大值可能是5V,应用电压表的示数来控制加在电阻

42、两端的电压，因此电压表应选V1。因为R1<R2,且2A>35mA,所以应选变阻器R“因为R1<Rx所以滑动变阻器连接方式应选用分压电路。因为Rx<.RaRv,所以应选用外接电路。实验所用电路如图所示【变式题】（2006年广东）某同学设计了一个如图甲所示的实验电路，用以测定电源电动势和内阻，使用的实验器材为：待测干电池组（电动势约3V）、电流表（量程0.6A，内阻小于1、电阻箱（099.99Q、滑动变阻器（010Q）、单刀双掷开关、单刀单掷开关各一个及导线若干。考虑到干电池的内阻较小，电流表的内阻不能忽略。该同学按图甲连线，通过控制开关状态，测得电流表内阻约为0.20Q。

43、试分析该测量产生误差的原因是。简要写出利用图甲所示电路测量电源电动势和内阻的实验步骤：图乙是由实验数据绘出的R图象，由此求出待测干电池组的电动势E=V、内阻Ir=Q。（计算结果保留三位有效数字）1/A-1【解析】由测定电源电动势和内阻实验的原理知，此种接法出现误差的原因是电流表的分压作用。1而R=rr安，-R图线的斜率表示电源电动势的倒数，据此得出电动势E=2.81V,内阻1r=2.33Q。若不能正确理解R图象的物理意义，则无法得出正确的答案。因此对于实验中I处理数据的图像的意义，一定要分析清楚。【答案】并联电阻箱后线路总阻值减小，从而造成总电流增大调节电阻箱R,断开开关K，将开关S接D，记录

44、电阻箱的阻值和电流表示数；断开开关D，再次调节电阻箱R,将开关S接D，记录电阻箱的阻值和电流表示数2.81、2.33（三）电表内阻的测量方法1.互测法：电流表、电压表各一只，可以测量它们的内阻:-VA两只同种电表，若知道一只的内阻，就可以测另一只的内阻:两只同种电表内阻都未知，则需要一只电阻箱才能测定电表的内阻:2替代法:I/*i2°RO°1S(R1?R2)4闭合电路欧姆定律计算法：（不计电源内阻）1【例题1】（2000年全国）从下表中选出适当的实验器材，设计一电路来测量电流表A!的内阻要求方法简捷，有尽可能高的测量精度，并能测得多组数据。在虚线方框中画出电路图，标明所用器

45、材的代号。器材（代号）规格电流表（A1）量程10mA，内阻r1待测（约40Q）电流表（A2）量程500卩A，内阻匕=750Q电压表（V）量程10V，内阻r3=10q电阻（R1）阻值约100Q，作保护电阻用滑动变阻器（R）总阻值约50Q电池（E）电动势1.5V，内阻很小导线若干，电键K若选测量数据中的一组来计算ri,则所用的表达式为ri=【解析】如图所示。12一一r1r2，Ii表示通过电流表Ai的电流，I2表示通过电流表11r表示电流表A的内阻。【备考提示】在很多情况下，电压表和电流表（已知内阻）的功用可以互换。有时利用一块电表配合定值电阻也可以完成功能的互换。实际上就是部分电路欧姆定律的变形运

46、用。在处理时,定要明确原理，灵活运用。【例题2】（2006年全国I、川）现要测量某一电压表的内阻。给定的器材有：待测电压表（V：（量程2V，内阻约4kQ）;电流表莎（量程1.2mA，内阻约500Q）;直流电源E（电动势约2.4V,内阻不计）；固定电阻3个：Ri=4000Q,R2=10000Q,R3=15000Q;电键S及导线若干。要求测量时两电表指针偏转均超过其量程的一半。试从3个固定电阻中选用1个，与其它器材一起组成测量电路，并在虚线框内画出测量电路的原理图。（要求电路中各器材用题中给定的符号标出。）电路接通后，若电压表读数为内阻Rv=。【解析】实验电路如图所示，若选用电阻R1，则并联电阻只

47、并=2000Q,电压表读数U，电流表读数为I，则电压表ER并rmAR并=2.42000500X2000=1.92>1V,电流表读数ER并+mA2.42000500=0.00096A=0.96mA>0.6mA,R1符合要求，同理可得R2、R3不符合要求，故选R1O27因电路接通后，通过Rl的电流Il=U,则通过电压表的电流为12=I-Il=I-U,所以电压表R1R的内阻rv=U=RUl2RlU【备考提示】本题涉及实验器材选取和电路设计等，对考生的分析综合能力提出了较高要求，解答此类试题必须根据测量要求和所提供的器材，由仪表的选择原则和基本规律为分析的入手点。【变式题】1.（2006年

48、全国n）现要测定一个额定电压4V、额定功率1.6W的小灯泡（图中用Ox表示）的伏安特性曲线。要求所测电压范围为0.1V4V。现有器材：直流电源E（电动势4.5V，内阻不计），电压表,V'，（量程4.5V，内阻约为4X104Q）,电流表©（量程250mA，内阻约为2Q）,电流表）（量程500mA，内阻约为1Q）,滑动变阻器R（最大阻值约为30Q）,电键S,导线若干。如果既要满足测量要求，又要测量误差较小，应该选用的电流表是，下面两个电路应该选用的是。【解析】在测量小灯泡的伏安曲线时，由于题目要求电压范围为0.1V4V，因此滑动变阻器采用分压式接法。根据估算通过小灯泡的额定电流为

49、I=0.4A,此电流表应该选用。在伏安法测量过程中，由于临界电阻R=RaRv=200"大于小灯泡电阻，因此应该选择电流表外接法即选择甲电路进行测量。2.（2006年北京）某同学用如图所示电路，测绘标有压U变化的图象。除了导线和开关外，有以下一些器材可供选择：电流表：A“量程100mA,内阻约2Q）A2（量程0.6A,内阻约0.3Q）电压表：V1（量程5V,内阻约5Q）V2（量程15V,内阻约15Q）电源：吕（电动势为1.5V，内阻为0.2Q）E2（电动势为4V，内阻约为0.04Q）为了调节方便，测量准确，实验中应选用电流表.阻器，电源。（填器材的符号）根据实验数据，计算并描绘出R-U

50、的图象如图所示。由图象可知，此灯泡在不工作时，灯丝电阻为;当所加电压为3.00V时，灯丝电阻为，灯泡实际消耗的电功率为W。R/Q【解析】对器材的选用应以安全、实用为原则。小灯泡的额定电压和额定电流分别为D3.8V和0.3A，故电压表应选Vi，电流表A2;由于是分压接法，故滑动变阻器应选Ri,便于调节，电源应选E2。由图象可看出：U=0时，小灯泡不工作，对应电阻为1.5Q,当U=3.0V时，对应的电阻为11.5QO此时，灯泡实际消耗的功率P=U2/R=0.78W。由RU图线可看出，随U的增大，电阻的变化越来越小，而P=U2/R，随U的变化，功率P的变化将更加明显，故选Ao（四）一类借助图像法处理

51、的上海实验试题近几年的上海高考中，经常出现一类需要借助图像关系处理的实验题，该种题目处理技巧性强，并且要求能够准确理解图像的物理意义，该类问题对于山东的命题不无导向作用，备考时也应引起足够的重视。【例题1】（2004年上海）两个额定电压为220V的白炽灯Li和L?的U-特性曲线如图所示。L2的额定功率约为W;现将Li和L2串联后接在220V的电源上，电源内阻忽略不计。此时L2的实际功率约为W。【解析】99，17.5【备考提示】本题借助于图像信息，考查了用电器功率的计算以及用电器的串并联关系，解答时充分挖掘图像信息是解答的关键所在。同时要注意将Li和L2串联后接在220V的电源上时，在图像中的表

52、达信息为：L1和L2在某一相同电流值下，电压和为220V，很多学生不能找出该隐含条件，从而造成第二问感到无从下手。【例题2】（2004年上海）小灯泡灯丝的电阻会随温度的升高而变大。某同学为研究这一现象，用实验得到如下数据（I和U分别表示小灯泡上的电流和电压）：I(A)0.120.210.290.340.380.420.450.470.490.50U(V)0.200.400.600.801.001.201.401.601.802.00在左下框中画出实验电路图。可用的器材有：电压表、电流表、滑线变阻器（变化范围010Q）、电源、小灯泡、电键、导线若干。在右图中画出小灯泡的UT曲线。如果将本题中的小

53、灯泡接在电动势是1.5V少？（简要写出求解过程；若需作图，可直接画在第小题的方格图中）【解析】分压器接法（如下图所示）。如下图所示。作出电源的U=EIr图线，该图线与小灯泡的U-I曲线相交于一点，由此可得小灯泡工作电流为0.35A，工作电压为0.80V，实际功率为0.28W。【备考提示】研究小灯泡的伏安特性曲线是高考考纲中规定的学生实验，对两问学生在实验复习中已基本掌握，而第问则对实验数据的处理进行了拓展、延伸，对小灯泡的实际功率无计算公式，只能在小灯泡的伏安特性曲线上画出电池的UI图线，然后找出两曲线的交点，从而确定此时灯泡的工作状态，得到实际工作功率。这考查了学生对小灯泡的伏安特性曲线的理

54、解和实验数据处理的能力。同时也要深入理解图线交点与电路工作状态的对应关系。【变式题】1.（2003年上海）如图所示，图1为某一热敏电阻（电阻值随温度的改变而改变，且对温度很敏感）的I-U关系曲线图。为了通过测量得到图1所示I-U关系的完整曲线，在图2和图3两个电路中应选择的是图;简要说明理由。（设滑线变阻器两端电压恒为9V，滑线变阻器的阻I/mA值为0100Q）。在图4电路中，电源电压恒为9V，电流表读数为70mA，定值电阻只1=250Q。由热敏电阻的I-U关系曲线可知，热敏电阻两端的电压为V;电阻R2的阻值为Q。举出一个可以应用热敏电阻的例子：。【解析】（1）2;图2电路电压可从0V调到所需电压，调节范围较大。（或图3电路不能测得0V附近的数据）5.2；111.