1、中學電學試驗一、誤差和有效數字二、基本測量儀器及讀數（讀數技巧）三、電學實驗電路的設計思路與方法四、電學中的四個實驗1描繪小燈泡的伏安特性曲線2測定金屬的電阻率（練習使用千分尺）3 測電源的電動勢和內阻4用多用電表探索黑箱內的電學元件一、誤差和有效數字1.誤差測量值與真實值的差異叫做誤差。誤差可分為系統誤差和偶然誤差兩種。系統誤差的特點是在多次重復同一實驗時，誤差總是同樣地偏大或偏小。偶然誤差總是有時偏大，有時偏小，并且偏大和偏小的機會相同。減小偶然誤差的方法，可以多進行幾次測量，求出幾次測量的數值的平均值。這個平均值比某一次測得的數值更接近于真實值。2.有效數字帶有一位不可靠數字的近似數字，

2、叫做有效數字。有效數字是指近似數字而言。只能帶有一位不可靠數字，不是位數越多越好。 凡是用測量儀器直接測量的結果，讀數一般要求在讀出儀器最小刻度所在位的數值（可靠數字）后，再向下估讀一位（不可靠數字），這里不受有效數字位數的限制。間接測量的有效數字運算不作要求，運算結果一般可用23位有效數字表示。二、基本測量儀器及讀數高考要求會正確使用的儀器主要有：刻度尺、游標卡尺、螺旋測微器、天平、秒表、打點計時器、彈簧秤、溫度表、電流表、電壓表、多用電表、滑動變阻器、電阻箱等等。1刻度尺、秒表、彈簧秤、溫度表、電流表、電壓表的讀數03123343563783941104312144516471849205

3、1225324265557285901267891011345121314使用以上儀器時，凡是最小刻度是10分度的，要求讀到最小刻度后再往下估讀一位（估讀的這位是不可靠數字，但是是有效數字的不可缺少的組成部分）。凡是最小刻度不是10分度的，只要求讀到最小刻度所在的這一位，不再往下估讀。例如0123456789100123V051015讀出上左圖中被測物體的長度。 上右圖用3V量程時電壓表讀數為多少？用15V量程時電壓表度數又為多少？右圖中秒表的示數是多少分多少秒？凡儀器的最小刻度是10分度的，在讀到最小刻度后還要再往下估讀一位。6.50cm。1.14V。15V量程時最小刻度為0.5V，只讀到0

4、.1V這一位，應為5.7V。秒表的讀數分兩部分：小圈內表示分，每小格表示0.5分鐘；大圈內表示秒，最小刻度為0.1秒。當分針在前0.5分內時，秒針在030秒內讀數；當分針在后0.5分內時，秒針在3060秒內讀數。因此圖中秒表讀數應為3分48.75秒（這個5是估讀出來的）。2.游標卡尺10分度的游標卡尺。游標上相鄰兩個刻度間的距離為0.9mm，比主尺上相鄰兩個刻度間距離小0.1mm。讀數時先從主尺上讀出厘米數和毫米數，然后用游標讀出0.1毫米位的數值：游標的第幾條刻線跟主尺上某一條刻線對齊，0.1毫米位就讀幾（不能讀某）。其讀數準確到0.1mm。20分度的游標卡尺。游標上相鄰兩個刻度間的距離為0

5、.95mm，比主尺上相鄰兩個刻度間距離小0.05mm。讀數時先從主尺上讀出厘米數和毫米數，然后用游標讀出毫米以下的數值：游標的第幾條刻線跟主尺上某一條刻線對齊，毫米以下的讀數就是幾乘0.05毫米。其讀數準確到0.05mm。50分度的游標卡尺。游標上相鄰兩個刻度間的距離為0.98mm，比主尺上相鄰兩個刻度間距離小0.02mm。這種卡尺的刻度是特殊的，游標上的刻度值，就是毫米以下的讀數。這種卡尺的讀數可以準確到0.02mm。如右圖中被測圓柱體的直徑為2.250cm。要注意：游標卡尺都是根據刻線對齊來讀數的， 所以都不再往下一位估讀。01234567890012345678910502025153.

6、螺旋測微器固定刻度上的最小刻度為0.5mm（在中線的上側）；可動刻度每旋轉一圈前進（或后退）0.5mm。在可動刻度的一周上平均刻有50條刻線，所以相鄰兩條刻線間代表0.01mm。讀數時，從固定刻度上讀取整、半毫米數，然后從可動刻度上讀取剩余部分（因為是10分度，所以在最小刻度后應再估讀一位），再把兩部分讀數相加，得測量值。右圖中的讀數應該是6.702mm。4.打點計時器打點計時器是一種特殊的計時儀器，電源用50Hz的交流電，所以打相鄰兩個點的時 盤中砝碼和游標共同讀出。橫梁上的刻度單位是毫克（mg）。若天平平衡時，右盤中有26g砝碼，游碼在圖中所示位置，則被測物體質量為26.32g（最小刻度為

7、0.02g，不是10分度，因此只讀到0.02g這一位）。 限位孔線圈振針振片永久磁鐵6.多用電表1 結構：歐姆表的歐姆調零旋鈕（使電表指針指在右端零歐姆處）,指針定位螺絲（使電表指針指在左端的“0“位置），表筆的正負插孔（紅表筆指針插入（+）插孔，黑表筆插入”-“插孔）。2使用多用電表時首先應該根據被測物理量將選擇開關旋到相應的位置。使用前應先進行機械調零，用小螺絲刀輕旋調零螺絲，使指針指左端零刻線。使用歐姆擋時，還應進行歐姆調零，即將紅、黑表筆短接，調節歐姆調零旋鈕，使指針指右端零刻線處。歐姆擋的使用步驟：選擋。一般比被測電阻的估計值低一個數量級，如估計值為200就應該選×10的倍

8、率。調零。將紅黑表筆接被測電阻兩端進行測量。將指針示數乘以倍率，得測量值。將選擇開關扳到OFF或交流電壓最高擋。用歐姆擋測電阻，如果指針偏轉角度太小，應增大倍率；如果指針偏轉角度太大，應減小倍率。 3多用電表使用注意事項（1）表內存在電源，表內電源正極接黑表筆，負極接紅表筆，但是紅表筆插入“+”插孔，黑表筆插入“-”插孔，注意電流的實際方向應為“紅入黑出”。（2）區分“機械零點”與“歐姆零點”。機械零點是表盤刻度左側的“0”位置，調整的是表盤下邊中間的指針定位螺絲；歐姆零點是指刻度盤右側的“0”位置，調整的是歐姆調零旋鈕。（3）由于歐姆檔表盤難以估讀，測量結果只需取兩位有效數字，讀數時要乘以相

9、應的檔位倍率。（4）使用多用電表時，手不能接觸表筆的金屬桿，特別是在測量電阻時。（5）測量電阻時待測電阻要與其它元件和電源斷開，否則不僅影響測量結果，還有可能損壞電表。（6）測電阻時每換一檔必須重新歐姆調零。 （7）使用完畢，選擇開關要置于交流電壓最高檔或“OFF”檔，長期不用應取出電池。歐姆表刻度盤特點及多用電表讀數技巧（1）歐姆表刻度盤不同于電壓，電流刻度盤.左右0：電阻無窮大與電流，電壓零刻度重合，電阻零刻度與電流，電壓最大刻度重合；刻度不均勻：左密右疏；歐姆擋是倍率擋，即讀出的示數應再乘以該擋的倍數.電流，電壓擋是量程范圍擋.在不知道待測電阻的估計值時，應先從小倍率開始 ，熟記“小倍率

10、小角度偏，大倍率大角度偏”（因為歐姆擋的刻度盤上越靠左讀數越大，且測量前指針指在左側處）。（2）讀數技巧歐姆表的讀數a 為了減小讀數誤差，指針應指在表盤 到 的部分，即中央刻度附近。b 除非指針所在刻度盤處每個小格表示1，要估讀到下一位，其余情況都不用估讀。c 電阻值等于指針示數與所選倍率的乘積測電壓，電流時的讀數，要注意其量程，根據量程確定精確度，精確度是1、0.1、0.01時要估讀到下一位，精確度是2、0.02、5、0.5時，對應的估讀到1、0.01、1、0.1，不用估讀到下一位。7.電阻箱 ×0.1×10×1×1K×10K×10

11、0176543289017654328901765432890176543289017654328901765432890右圖中的電阻箱有6個旋鈕，每個旋鈕上方都標有倍率，將每個旋鈕上指針所指的數值（都為整數）乘以各自的倍率，從最高位依次往下讀，即可得到這時電阻箱的實際阻值。圖中最左邊的兩個黑點是接線柱。若指針所示如圖，則阻值為84580.2。小結 1. 需要估讀的儀器：在常用的測量儀器中，刻度尺、螺旋測微器、電流表、電壓表、天平、彈簧秤等讀數時都需要估讀。因為最終的讀數要以有效數字的形式給出，而有效數字的最后一位數字為估計數字，應和誤差所在位置一致，在實際操作中，究竟估讀到哪一位數字，應由測

12、量儀器的精度（即最小分度值）和實驗誤差要求兩個因素共同決定。根據儀器的最小分度可以分別采用1/2、1/5、1/10的估讀方法，一般：最小分度是2的，（包括0.2、0.02等），采用1/2估讀，如安培表00.6A檔；最小分度是5的，（包括0.5、0.05等），采用1/5估讀，如安培表015V檔；最小分度是1的，（包括0.1、0.01等），采用1/10估讀，如刻度尺、螺旋測微器、安培表03A檔、電壓表03V檔等，當測量精度要求不高或儀器精度不夠高時，也可采用1/2估讀。2不需要估讀的測量儀器：游標卡尺、秒表、電阻箱在讀數時不需要估讀；歐姆表刻度不均勻，可以不估讀或按半刻度估讀。游標卡尺的讀數：游標

13、卡尺的讀數部分由主尺(最小分度為1mm)，和游標尺兩部分組成。按照游標的精度不同可分為三種：（a）10分游標，其精度為0.1mm；（b）20分游標，其精度為0.05mm；（c）50分游標，精度為0.02mm。游標卡尺的讀數方法是：以游標零刻度線為準在主尺上讀出整毫米數L1，再看游標尺上哪條刻度線與主尺上某刻度線對齊，由游標上讀出毫米以下的小數L2，則總的讀數為：L1+ L2。機械秒表的讀數：機械秒表的長針是秒針，轉一周是30s。因為機械表采用的齒輪傳動，指針不可能停留在兩小格之間；所以不能估讀出比0.1 s更短的時間。位于秒表上部中間的小圓圈里面的短針是分針，表針走一周是15 min，每小格為

14、0.5 min。秒表的讀數方法是：短針讀數（t1）+長針讀數（t2）。電阻箱：能表示出接入電阻值大小的變阻器；讀數方法是：各旋扭對應的指示點的示數乘以面板上標記的倍數，它們之和就是電阻箱接入電路的阻值。使用電阻箱時要特別注意通過電阻的電流不能超過允許的最大數值。電學實驗電路的設計思路與方法1設計原則：安全，方便，經濟2在測量電路中，電流表一般有內接和外接，比較與 ,若，則電流表內接，若，則外接，若電表量程不適合，往往需要用定值電阻對電表進行改裝。3控制電路分滑動變阻器的分壓和限流接法： 采用限流接法時不能控制電流/電壓滿足實驗要求，即滑動變阻器阻值調到最大，待測電阻上的電流/電壓仍超過電流表/

15、電壓表的量程，或超過待測電阻的額定電壓/額定電流，則必須選用分壓接法若待測電阻的阻值比滑動變阻器的最大阻值大得多，以致在限流電路中，滑動變阻器的滑片從一端滑到另外一端時，待測電阻上的電流/電壓變化范圍不夠大，則必須采用分壓接法若實驗要求測量的電壓從零開始變化，則必須用分壓若兩種電路均可以使用，優先使用限流，因為限流接法電路簡單，耗能低儀器選擇的基本思路（1）優先考慮安全因素各電表的實際讀數不能超過其量程，電阻類元件中的實際電流/電壓不能超過其允許的最大電流/電壓（2）一般要求各電表的實際讀數不小于其量程的1/3，以減小誤差（3）儀器選擇的一般步驟首先選擇唯一性的器材粗畫電路圖（暫不接電壓表和電

16、流表）估算回路中電流和電壓的最大值，在電表的指針有較大幅度偏轉但不超過量程的情況下，結合已知器材的規格，確定實驗電路和實驗器材1伏安法測電阻伏安法測電阻有a、b兩種接法，a叫(安培計)外接法，b叫（安培計）內接法。外接法的系統誤差是由電壓表的分流引起的，測量值總小于真實值，小電阻應采用外接法；內接法的系統誤差是由電流表的分壓引起的，測量值總大于真實值，大電阻應采用內接法。如果無法估計被測電阻的阻值大小，可以利用試觸法：如圖將電壓表的左端接a點，而將右端第一次接b點，第二次接c點，觀察電流表和電壓表的變化，若電流表讀數變化大，說明被測電阻是大電阻，應該用內接法測量；若電壓表讀數變化大，說明被測電

17、阻是小電阻，應該用外接法測量。（這里所說的變化大，是指相對變化，即I/I和U/U）。 VAVAa b（1）滑動變阻器的連接滑動變阻器在電路中也有a、b兩種常用的接法：a叫限流接法，b叫分壓接法。分壓接法被測電阻上電壓的調節范圍大。當要求電壓從零開始調節，或要求電壓調節范圍盡量大時應該用分壓接法。用分壓接法時，滑動變阻器應該選用阻值小的，即測量大電阻；用限流接法時，滑動變阻器應該選用阻值和被測電阻接近的，即測量小電阻。a bRR限流和分壓接法比較兩種接法的電路圖a bRR負載R上電壓的調節范圍UE0UE負載R上電流的調節范圍 I0I（2）實物圖連線技術無論是分壓接法還是限流接法都應該先把伏安法部

18、分接好；對限流電路，只需用筆畫線當作導線，從電源正極開始，把電源、電鍵、滑動變阻器、伏安法四部分依次串聯起來即可（注意電表的正負接線柱和量程，滑動變阻器應調到阻值最大處）。對分壓電路，應該先把電源、電鍵和滑動變阻器的全部電阻絲三部分用導線連接起來，然后在滑動變阻器電阻絲兩端之中任選一個接頭，比較該接頭和滑動觸頭兩點的電勢高低，根據伏安法部分電表正負接線柱的情況，將伏安法部分接入該兩點間。 實驗內容實驗1描繪小電珠的伏安特性曲線 U/VI/AO電路圖如右圖因為小電珠（即小燈泡）的電阻較小（10左右）所以應該選用安培表外接法。小燈泡的電阻會隨著電壓的升高，燈絲溫度的升高而增大，所以U-I曲線不是直

19、線。為了反映這一變化過程，燈泡兩端 的電壓應該由零逐漸增大到額定電壓。所以滑動變阻器必須選用分壓接法。在上面實物圖中應該選用右面的那個圖，開始時滑動觸頭應該位于左端（使小燈泡兩端的電壓為零）。由實驗數據作出的I-U曲線如右，說明燈絲的電阻隨溫度升高而增大，也就說明金屬電阻率隨溫度升高而增大。（若用U-I曲線，則曲線的彎曲方向相反。）若選用的是標有“3.8V 0.3A”的小燈泡，電流表應選用0-0.6A量程；電壓表開始時應選用0-3V量程，當電壓調到接近3V時，再改用0-15V量程。注意事項（1）電路的連接方式：電流表外接，小燈泡“3.8V 0.3A”的電阻很小，與量程為0.6A的電流表串聯時，

20、電流表分壓影響很大滑動變阻器采用分壓：使小燈泡的電壓可以從0開始連續變化（2）閉合開關前，滑動變阻器的觸頭應移到使小燈泡分得電壓為零的一端，使閉合時小燈泡的電壓能從零開始變化，也為了防止開關閉合時因小燈泡兩端電壓過大而燒毀燈絲（3）I-U圖像在=1.0V左右將發生明顯彎曲，故在U=1.0V左右繪點要密，以防止出現較大誤差本實驗誤差來源 電流表外接，電壓表分流，使測得的電流值大于真實值，使測得的電阻值小于真實值 讀數帶來的誤差 描點，作圖帶來的誤差例題兩個額定電壓為220V的白熾燈L1和L2的U I 特性曲線如圖所示。L2的額定功率約為 W；現將L1和L2串聯后接在220V的電源上，電源內阻忽略

21、不計。此時L2的實際功率約為 W。【解析】99，17.5【例題2】（2004年上海）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象，用實驗得到如下數據（I和U分別表示小燈泡上的電流和電壓）：I ( A )0.120.210.290.340.380.420.450.470.490.50U (V )0.200.400.600.801.001.201.401.601.802.00U(V)1.61.20.80.4I(A)00.10.20.30.40.5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 10 ）、電源、小燈泡、電鍵、導線若干。在右圖中畫出小燈泡

22、的U I 曲線。如果將本題中的小燈泡接在電動勢是1.5V，內阻是2.0 的電池兩端，小燈泡的實際功率是多少？（簡要寫出求解過程；若需作圖，可直接畫在第小題的方格圖中）【解析】分壓器接法（如下圖所示）。如下圖所示。作出電源的UEIr圖線，該圖線與小燈泡的U I 曲線相交于一點，由此可得小燈泡工作電流為0.35 A，工作電壓為0.80 V，實際功率為0.28 W。把電流表改裝為電壓表 （半偏法測電流表內阻）、用圖(a)測定電流表內阻rg，方法是：先斷開S2，閉合S1，調節R，使電流表滿偏；然后閉合S2，調節R/，使電流表達到半滿偏。當R比R/大很多時，可以認為rg=R/。（當R比R/大很多時，調節

23、R/基本上不改變電路的總電阻，可認為總電流不變，因此當電流表半滿偏時，通過R/的電流也是滿偏電流的一半，兩個分路的電阻相等）。實際上，S2閉合后，總電阻略有減小，總電流略有增大，當電流表半滿偏時，通過R/的電流比通過電流表的電流稍大，即R/比rg稍小，因此此步測量的系統誤差，總是使rg的測量值偏小。其中R不必讀數，可以用電位器，R/需要讀數，所以必須用電阻箱。根據rg、Ig和擴大后的量程，計算出需要給電流表串聯的電阻R1的值。(b)（a）、用(b)圖把改裝的電壓表和標準電壓表進行校對。校對要每0.5V校對一次，所以電壓要從零開始逐漸增大，因此必須選用分壓電路。百分誤差的計算：如果當改裝電壓表示

24、數為U時，標準電壓表示數為U / ，則這時的百分誤差為|U-U / | / U /。如果校對時發現改裝電壓表的示數總是偏大，則應該適當增大R1的阻值(使表頭的分壓減小一些)，然后再次重新進行校對。實驗2測定金屬的電阻率被測電阻絲的電阻較小，所以選用電流表外接法；本實驗不要求電壓調節范圍，可選用限流電路。因此選用上面左圖的電路。開始時滑動變阻器的滑動觸頭應該在右端。本實驗通過的電流不宜太大，通電時間不能太長，以免電阻絲發熱后電阻率發生明顯變化。實驗3用電流表和電壓表測電池的電動勢和內電阻根據閉合電路歐姆定律：E=U+Ir，本實驗電路中電壓表的示數是準確的，電流表的示數比通過電源的實際電流小，所以

25、本實驗的系統誤差是由電壓表的分流引起的。為了減小這個系統誤差， 電阻R的取值應該小一些，所選用的電壓表的內阻應該大一些。為了減小偶然誤差，要多做幾次實驗，多取幾組數據，然后利用U-I圖象處理實驗數據：將點描好后，用直尺畫一條直線，使盡量多的點在這條直線上，而且在直線兩側的點數大致相等。這條直線代表的U-I關系的誤差是很小的。它在U軸上的截距就是電動勢E（對應的I=0），它的斜率的絕對值就是內阻r。（特別要注意：有時縱坐標的起始點不是0，求內阻的一般式應該是r=|U/I |）。U/VI/Ao0.2 0.4 0.63.02.01.0注意事項VARS1為了使電池的路端電壓變化明顯，電池的內阻宜大些。（選用使用過一段時間的1號電池）2 電流不要過大，應小于0.5A，讀數要快3 要測出不少于6組數據，變化范圍要大些4 若U-I的圖線縱軸刻度不從零開始，則圖線和橫軸的交點不再是短路電流，求內阻的一般式應該是r=|U/I |5 電流表要內接（因為r很小）誤差來源1 偶然誤差：用圖像法求E和r時作圖不準確2 系統誤差：電壓表分流實驗4用多用電表探索黑箱內的電學元件設定黑箱上有三個接點，兩個接點間最多只能接一個元件；黑箱內所接的元件不超過兩個。測量步驟和判定：用直流電壓擋測量，A、B、C三點間均無電壓；說明箱內無電源。用歐姆擋測量，A、C間正、反接阻值不變，說明A、C間