1、學案學案 電學實驗電學實驗 知識點知識點 電學實驗常用基礎知識梳理電學實驗常用基礎知識梳理1.電路設計原則電路設計原則正確地選擇儀器和設計電路的問題，有一定的靈活正確地選擇儀器和設計電路的問題，有一定的靈活性，解決時應掌握和遵循一些基本的原則，即性，解決時應掌握和遵循一些基本的原則，即“安安全性全性”、“方便性方便性”、“精確性精確性”原則，兼顧原則，兼顧“誤誤差小差小”、“儀器少儀器少”、“耗電少耗電少”等各方面因素綜等各方面因素綜合考慮，靈活運用合考慮，靈活運用.（1）正確性：實驗原理所依據的原理應當符合物理）正確性：實驗原理所依據的原理應當符合物理學的基本原理學的基本原理.（2）安全性：

2、實驗方案的實施要安全可靠，實施過）安全性：實驗方案的實施要安全可靠，實施過程中不應對儀器及人身造成危害程中不應對儀器及人身造成危害.要注意到各種電要注意到各種電表均有量程、電阻均有最大允許電流和最大功率，表均有量程、電阻均有最大允許電流和最大功率，電源也有最大允許電流，不能燒壞儀器電源也有最大允許電流，不能燒壞儀器.（3）方便性：實驗應當便于操作，便于讀數，便于）方便性：實驗應當便于操作，便于讀數，便于進行數據處理進行數據處理.（4）精確性：在實驗方案、儀器、儀器量程的選擇）精確性：在實驗方案、儀器、儀器量程的選擇上，應使實驗誤差盡可能的小上，應使實驗誤差盡可能的小.2.電學實驗儀器的選擇電學

3、實驗儀器的選擇（1）根據不使電表受損和盡量減少誤差的原則選擇）根據不使電表受損和盡量減少誤差的原則選擇電表電表.首先保證流過電流表的電流和加在電壓表上首先保證流過電流表的電流和加在電壓表上的電壓均不超過使用量程，然后合理選擇量程，務的電壓均不超過使用量程，然后合理選擇量程，務必使指針有較大偏轉（一般要大于滿偏度的必使指針有較大偏轉（一般要大于滿偏度的1/3），），以減少測讀誤差以減少測讀誤差.（2）根據電路中可能出現的電流或電壓范圍選擇滑）根據電路中可能出現的電流或電壓范圍選擇滑動變阻器，注意流過滑動變阻器的電流不超過它的動變阻器，注意流過滑動變阻器的電流不超過它的額定值，對大阻值的變阻器，如

4、果是滑動頭稍有移額定值，對大阻值的變阻器，如果是滑動頭稍有移動，使電流、電壓有很大變化的，不宜采用動，使電流、電壓有很大變化的，不宜采用.（3）應根據實驗的基本要求來選擇儀器，對于這種）應根據實驗的基本要求來選擇儀器，對于這種情況，只有熟悉實驗原理，才能作出恰當的選擇情況，只有熟悉實驗原理，才能作出恰當的選擇.總之，最優選擇的原則是：方法誤差盡可能小；間總之，最優選擇的原則是：方法誤差盡可能小；間接測定值盡可能有較多的有效數字位數，直接測定接測定值盡可能有較多的有效數字位數，直接測定值的測量使誤差盡可能小，且不超過儀表的量程；值的測量使誤差盡可能小，且不超過儀表的量程；實現較大范圍的靈敏調節；

5、在大功率裝置（電路）實現較大范圍的靈敏調節；在大功率裝置（電路）中盡可能節省能量；在小功率電路里，在不超過用中盡可能節省能量；在小功率電路里，在不超過用電器額定值的前提下，適當提高電流、電壓值，以電器額定值的前提下，適當提高電流、電壓值，以提高測量的準確度提高測量的準確度.3.測量電路的選擇測量電路的選擇（1）電流表的內、外接問題）電流表的內、外接問題圖圖1甲所示電路為電流表外接電路（簡稱外接法）；甲所示電路為電流表外接電路（簡稱外接法）；圖圖1乙所示電路為電流表內接電路（簡稱內接法）乙所示電路為電流表內接電路（簡稱內接法）.兩種接法的選擇可按下列方法進行：兩種接法的選擇可按下列方法進行：圖圖

6、1方法一：設電流表、電壓表內阻分別為方法一：設電流表、電壓表內阻分別為R RA A、R RV V，被測，被測電阻為電阻為R Rx x，則，則當當R Rx x時，電流表分壓作用小，應選用內接法時，電流表分壓作用小，應選用內接法VARRVARR當當R Rx x= 時，電流表分壓作用和電壓表分流作時，電流表分壓作用和電壓表分流作用相差不大，兩種方法均可用相差不大，兩種方法均可.方法二：在方法二：在R RV V、R RA A均不知的情況下，可采用試觸法均不知的情況下，可采用試觸法.如圖如圖2所示，分別將所示，分別將a a端與端與b b、c c接觸，如果前后兩次接觸，如果前后兩次電流表示數比電壓表示數變

7、化明顯，說明電壓表分電流表示數比電壓表示數變化明顯，說明電壓表分流作用大，應采用內接法；如果前后兩次電壓表示流作用大，應采用內接法；如果前后兩次電壓表示數比電流表示數變化明顯，說明電流表分壓作用大，數比電流表示數變化明顯，說明電流表分壓作用大，應采用外接法應采用外接法.VARR圖圖2（2）滑動變阻器的分壓、限流接法：）滑動變阻器的分壓、限流接法：為了改變測量電路（待測電阻）兩端的電壓（或通為了改變測量電路（待測電阻）兩端的電壓（或通過測量電路的電流），常使滑動變阻器與電源連接過測量電路的電流），常使滑動變阻器與電源連接作為控制電路，滑動變阻器在電路中主要有兩種連作為控制電路，滑動變阻器在電路中

8、主要有兩種連接方式：如圖接方式：如圖3甲為滑動變阻器的限流式接法，甲為滑動變阻器的限流式接法，R Rx x為為待測電阻待測電阻.它的接線方式是電源、滑動變阻器與待測它的接線方式是電源、滑動變阻器與待測電阻三者串聯電阻三者串聯.對待測電阻供電電壓的最大調節范圍對待測電阻供電電壓的最大調節范圍是：是： E E（R Rx x是待測電阻，是待測電阻，R R是滑動變阻器的總是滑動變阻器的總電阻，不計電源內阻）電阻，不計電源內阻）.如圖乙是滑動變阻器的分壓如圖乙是滑動變阻器的分壓式接法式接法.接線方式是電源與滑動變阻器組成閉合電接線方式是電源與滑動變阻器組成閉合電路，而被測電路與滑動變阻器的一部分電阻并聯

9、，路，而被測電路與滑動變阻器的一部分電阻并聯，xxRRER該接法對待測電阻供電電壓的調節范圍是：該接法對待測電阻供電電壓的調節范圍是：0E E（不（不計電源內阻時）計電源內阻時）.圖圖3（3）選取接法的原則）選取接法的原則要求負載上電壓或電流變化范圍大，且從零開始要求負載上電壓或電流變化范圍大，且從零開始連續可調，須用分壓式接法連續可調，須用分壓式接法.負載電阻負載電阻R Rx x遠大于滑動變阻器總電阻遠大于滑動變阻器總電阻R R時，須用分時，須用分壓式接法，此時若采用限流式接法對電路基本起不壓式接法，此時若采用限流式接法對電路基本起不到調節作用到調節作用.采用限流電路時，電路中的最小電流（電

10、壓）仍采用限流電路時，電路中的最小電流（電壓）仍超過電流表的量程或超過用電器的額定電流（電壓）超過電流表的量程或超過用電器的額定電流（電壓）時，應采用變阻器的分壓式接法時，應采用變阻器的分壓式接法.兩種電路均可使用時應優先用限流式接法，因為兩種電路均可使用時應優先用限流式接法，因為限流電路結構簡單，總功率較小限流電路結構簡單，總功率較小.（4）滑動變阻器的粗調和微調作用）滑動變阻器的粗調和微調作用在限流電路中，全電阻較大的變阻器起粗調作用，在限流電路中，全電阻較大的變阻器起粗調作用，全電阻較小的變阻器起微調作用全電阻較小的變阻器起微調作用.在分壓電路中，全電阻較小的變阻器起粗調作用，在分壓電路

11、中，全電阻較小的變阻器起粗調作用，全電阻較大的變阻器起微調作用全電阻較大的變阻器起微調作用.4.實物圖的連接實物圖的連接（1）注意事項：）注意事項：連接電表應注意量程選用正確，正、負接線柱不連接電表應注意量程選用正確，正、負接線柱不要接錯，注意電流表采用外接法還是內接法要接錯，注意電流表采用外接法還是內接法.各導線都應接在接線柱上，不應在導線中間出現各導線都應接在接線柱上，不應在導線中間出現分叉分叉.對于滑動變阻器的連接，要搞清楚接入電路的是對于滑動變阻器的連接，要搞清楚接入電路的是哪一部分電阻，變阻器采用的是分壓還是限流式接哪一部分電阻，變阻器采用的是分壓還是限流式接法，在接線時要特別注意不

12、能將線接到滑動觸頭上法，在接線時要特別注意不能將線接到滑動觸頭上.（2）基本方法：）基本方法：畫出實驗電路圖畫出實驗電路圖.分析各元件連接方式，明確電流表與電壓表的量分析各元件連接方式，明確電流表與電壓表的量程程.畫線連接各元件畫線連接各元件.用鉛筆畫線，以便改錯用鉛筆畫線，以便改錯.連線方連線方式應是單線連接，連線順序應先畫串聯電路，再畫式應是單線連接，連線順序應先畫串聯電路，再畫并聯電路并聯電路.一般先從電源正極開始，到電鍵，再到滑動變阻器一般先從電源正極開始，到電鍵，再到滑動變阻器等等.按順序以單線連接方式將干路中要串聯的元件按順序以單線連接方式將干路中要串聯的元件依次串聯起來；然后連接

13、支路將要并聯的元件再并依次串聯起來；然后連接支路將要并聯的元件再并聯到電路中去聯到電路中去.連接完畢，應進行檢查，檢查電路連接完畢，應進行檢查，檢查電路也應按照連線的方法和順序也應按照連線的方法和順序.類型一類型一 測定電動勢及內電阻測定電動勢及內電阻例例1 （2009安徽卷安徽卷21、）.用多用電表進行用多用電表進行了幾次測量，指針分別處于了幾次測量，指針分別處于a a和和b b的位置，如圖的位置，如圖4所所示示.若多用電表的選擇開關處于下面表格中所指的若多用電表的選擇開關處于下面表格中所指的擋位擋位.a a和和b b的相應讀數是多少？請填在表格中的相應讀數是多少？請填在表格中.圖圖4指針位

14、置指針位置 選擇開關所處擋位選擇開關所處擋位 讀數讀數a直流電流直流電流100 mA mA 直流電壓直流電壓 2.5 V Vb 電阻電阻100 23.00.57320.用圖用圖5所示電路，測定一節干電池的電動勢和內阻所示電路，測定一節干電池的電動勢和內阻.電池的內阻較小，為了防止在調節滑動變阻器時造電池的內阻較小，為了防止在調節滑動變阻器時造成短路，電路中用一個定值電阻成短路，電路中用一個定值電阻R R0起保護作用起保護作用.除電除電池、開關和導線外，可供使用的實驗器材還有：池、開關和導線外，可供使用的實驗器材還有：圖圖5（a）電流表（量程）電流表（量程0.6 A、3 A）;（b）電壓表（量程

15、）電壓表（量程3 V、15 V）；）；（c）定值電阻（阻值）定值電阻（阻值1 、額定功率、額定功率5 W）；）；（d）定值電阻（阻值）定值電阻（阻值10 、額定功率、額定功率10 W）；）；（e）滑動變阻器（阻值范圍）滑動變阻器（阻值范圍010 、額定電流、額定電流2 A）；）；（f）滑動變阻器（阻值范圍）滑動變阻器（阻值范圍0100 、額定電流、額定電流1 A）.那么那么（1）要正確完成實驗，電壓表的量程應選擇）要正確完成實驗，電壓表的量程應選擇 V，電流表的量程應選擇電流表的量程應選擇 A；R R0應選擇應選擇 的定值的定值電阻，電阻，R R應選擇阻值范圍是應選擇阻值范圍是 的滑動變阻器的

16、滑動變阻器.（2）引起該實驗系統誤差的主要原因是）引起該實驗系統誤差的主要原因是 .30.61010電壓表電壓表的分流的分流解析解析 .直流電流直流電流a a位置時讀數位置時讀數I I= 11.5 mA=23.0 mA直流電壓直流電壓a a位置讀數位置讀數U U= 11.5 V=0.57 V測電阻在測電阻在b b位置位置R R=3.2100 =320 50100505 . 2.（1）一節干電池的電動勢為）一節干電池的電動勢為1.5 V，所以電壓表，所以電壓表量程選擇量程選擇3 V即可，一節干電池的允許電流在即可，一節干電池的允許電流在0.6 A以以下，因此電流表量程選擇下，因此電流表量程選擇0

17、.6 A即可即可.R R0起保護作用使電路中的電流在起保護作用使電路中的電流在0.6 A以下，若選用以下，若選用定值電阻定值電阻10 ，估算最大電流為，估算最大電流為I Imax= A=0.15 A則電流表指針指在半刻度以下，測量誤差太大，因則電流表指針指在半刻度以下，測量誤差太大，因此定值電阻應選用此定值電阻應選用1 的的.若選用滑動變阻器若選用滑動變阻器0100 的，則使用范圍太小，不的，則使用范圍太小，不方便操作，因此選用滑動變阻器方便操作，因此選用滑動變阻器010 即可即可.105 . 100RErRE（2）電流表應測量通過電源的電流，但由于電壓表）電流表應測量通過電源的電流，但由于電

18、壓表的分流作用，電流表實驗測量的電流值比通過電源的分流作用，電流表實驗測量的電流值比通過電源的電流小，所以引起該實驗誤差的主要原因是電壓的電流小，所以引起該實驗誤差的主要原因是電壓表的分流表的分流.解題歸納解題歸納 萬用表表盤由刻度線、指針和機械調零旋萬用表表盤由刻度線、指針和機械調零旋鈕組成，在高中階段主要用來測量交、直流電壓，鈕組成，在高中階段主要用來測量交、直流電壓，交、直流電流和電阻交、直流電流和電阻.使用萬用表測電阻時，要注意使用萬用表測電阻時，要注意以下幾個問題：以下幾個問題：（1）使用前首先要對電表進行機械調零，再對電表）使用前首先要對電表進行機械調零，再對電表進行歐姆調零進行歐

19、姆調零.（2）選擇合適的倍率）選擇合適的倍率.使指針指示在中間位置附近使指針指示在中間位置附近.最好不使用刻度左邊三分之一的部分，這部分刻度最好不使用刻度左邊三分之一的部分，這部分刻度密集，讀數誤差較大密集，讀數誤差較大.（3）不能帶電測量）不能帶電測量.（4）被測電阻不能有并聯支路）被測電阻不能有并聯支路.（5）由于多用電表的歐姆擋表盤刻度不均勻，難于）由于多用電表的歐姆擋表盤刻度不均勻，難于估讀，測量結果只需取兩位有效數字即可估讀，測量結果只需取兩位有效數字即可.類型二類型二 描繪伏安特性曲線描繪伏安特性曲線例例2 （2009福建卷福建卷19）（）（1）在通用技）在通用技術課上，某小組在組

20、裝潛艇模型時，需術課上，某小組在組裝潛艇模型時，需要一枚截面為外方內圓的小螺母，如要一枚截面為外方內圓的小螺母，如圖圖6所示所示.現需要精確測量小螺母的內徑，現需要精確測量小螺母的內徑，可選用的儀器有：可選用的儀器有：A.50等分的游標卡尺等分的游標卡尺;B.螺旋測微器螺旋測微器在所提供的儀器中應選用在所提供的儀器中應選用 .圖圖6A在測量過程中，某同學在小螺母中空部分在測量過程中，某同學在小螺母中空部分360范范圍內選取不同的位置進行多次測量取平均值的目的是圍內選取不同的位置進行多次測量取平均值的目的是 .（2）某研究性學習小組為了制作一種傳感器，需要選）某研究性學習小組為了制作一種傳感器，

21、需要選用一電器元件用一電器元件.圖圖7為該電器元件的伏安特性曲線，有為該電器元件的伏安特性曲線，有同學對其提出質疑，先需進一步驗證該伏安特性曲線，同學對其提出質疑，先需進一步驗證該伏安特性曲線，實驗室備有下列器材：實驗室備有下列器材：減小實驗的偶然誤差減小實驗的偶然誤差器材（代號）器材（代號） 規格規格 電流表（電流表（A1）電流表（電流表（A2）電壓表（電壓表（V1）電壓表（電壓表（V2）滑動變阻器（滑動變阻器（R R1）滑動變阻器（滑動變阻器（R R2）直流電源（直流電源（E E）開關（開關（S）導線若干導線若干 量程量程050 mA，內阻約為，內阻約為50 量程量程0200 mA，內阻約

22、為，內阻約為10 量程量程03 V，內阻約為，內阻約為10 k量程量程015 V，內阻約為，內阻約為25 k阻值范圍阻值范圍015 ，允許最大電流，允許最大電流1 A阻值范圍阻值范圍01 k，允許最大電流，允許最大電流100 mA輸出電壓輸出電壓6 V，內阻不計，內阻不計圖圖7為提高實驗結果的準確程度，電流表應選用為提高實驗結果的準確程度，電流表應選用 ；電壓表應選用電壓表應選用 ；滑動變阻器應選用；滑動變阻器應選用 .（以上均（以上均填器材代號）填器材代號）為達到上述目的，請在虛線框內畫出正確的實驗為達到上述目的，請在虛線框內畫出正確的實驗電路原理圖，并標明所用器材的代號電路原理圖，并標明所

23、用器材的代號.A2V1R R1若發現實驗測得的伏安特性曲線與圖中曲線基本若發現實驗測得的伏安特性曲線與圖中曲線基本吻合，請說明該伏安特性曲線與小燈泡的伏安特性吻合，請說明該伏安特性曲線與小燈泡的伏安特性曲線有何異同點？曲線有何異同點？元件元件解析解析 （1）游標卡尺測內徑，故選用游標卡尺，在測量）游標卡尺測內徑，故選用游標卡尺，在測量中多次測量取平均值的目的是減小實驗的偶然誤差中多次測量取平均值的目的是減小實驗的偶然誤差.（2）由圖可知，該電器元件的允許電壓小于由圖可知，該電器元件的允許電壓小于3 V，對，對應的電流小于應的電流小于0.14 A，其阻值范圍小于，其阻值范圍小于50 ，故電流表，

24、故電流表應選應選A2,電壓表應選電壓表應選V1，滑動變阻器應選，滑動變阻器應選R R1.由由R RV V=10 k,R RA A=10 ，知應用外接法；測量，知應用外接法；測量U U、I I的范的范圍較大，且從圍較大，且從0開始測量，應用滑動變阻器的分壓接法，開始測量，應用滑動變阻器的分壓接法，如圖所示如圖所示.相同點：通過該元件的電流與電壓的變化關系和相同點：通過該元件的電流與電壓的變化關系和通過小燈泡的電流與電壓的變化關系都是非線性關通過小燈泡的電流與電壓的變化關系都是非線性關系系.不同點：該元件的電阻值隨電壓的升高而減小，而不同點：該元件的電阻值隨電壓的升高而減小，而小燈泡的電阻值隨電壓

25、的升高而增大小燈泡的電阻值隨電壓的升高而增大. 答案答案 見解析見解析1.（2009海南海南14）圖）圖8是利用兩個電流表是利用兩個電流表 和和 測測量干電池電動勢量干電池電動勢E E和內阻和內阻r r的電路原理圖的電路原理圖.圖中圖中S為開為開關關,R R為滑動變阻器為滑動變阻器,固定電阻固定電阻R R1和和 的內阻之和為的內阻之和為10 000 （比（比r r和滑動變阻器的總電阻都大得多）和滑動變阻器的總電阻都大得多）, 為理想電流表為理想電流表.圖圖8（1）按電路原理圖在圖）按電路原理圖在圖9虛線框內各實物圖之間畫虛線框內各實物圖之間畫出連線出連線.圖圖9（2）在閉合開關）在閉合開關S前

26、前,將滑動變阻器的滑動端將滑動變阻器的滑動端c c移動移動至至 （填（填“a a端端”、“中央中央”或或“b b端端”）.（3）閉合開關）閉合開關S,移動滑動變阻器的滑動端移動滑動變阻器的滑動端c c至某一至某一位置位置,讀出電流表讀出電流表 和和 的示數的示數I I1和和I I2.多次改變滑多次改變滑動端動端c c的位置的位置,得到的數據為得到的數據為 b b端端I I1/（mA） 0.120 0.125 0.130 0.135 0.140 0.145 I I2/（mA） 480 40032023214068在圖在圖10所示的坐標紙上以所示的坐標紙上以I I1為縱坐標、為縱坐標、I I2為橫

27、坐標畫為橫坐標畫出所對應的出所對應的I I1I I2曲線曲線.圖圖10（4）利用所得曲線求的電源的電動勢）利用所得曲線求的電源的電動勢E E= V,內阻內阻r r= .（保留兩位小數）（保留兩位小數）（5）該電路中電源輸出的短路電流）該電路中電源輸出的短路電流I Im= A.1.490.010.60.052.50.2解析解析 （1）連線如下圖所示）連線如下圖所示（2）實驗前滑動變阻器接入電路電阻值最大；）實驗前滑動變阻器接入電路電阻值最大；（3）如下圖所示）如下圖所示（4）由圖線上讀出兩組數值，代入）由圖線上讀出兩組數值，代入E E=I I1R R1+（I I1+I I2）r r 構成方程組聯

28、立求解構成方程組聯立求解E E和和r r;（5）短路電流）短路電流I Im=E E/r r2.（2009盤綿打靶卷）某實驗小組要測量一節干電池的電盤綿打靶卷）某實驗小組要測量一節干電池的電動勢和內阻，實驗室提供的實驗器材如下：動勢和內阻，實驗室提供的實驗器材如下： A.待測的干電池（電動勢約為待測的干電池（電動勢約為1.5 V，內電阻約為，內電阻約為2 ）B.電壓表電壓表V1（02 V，內阻，內阻R RV V1=4 000 ）C.電壓表電壓表V2（02 V，內阻，內阻R RV2約為約為3 500 ）D.電流表電流表A（03 A，內阻，內阻0.1 ）E.電阻箱電阻箱R R1（09 999 ）F.

29、滑動變阻器滑動變阻器R R2（0200 ,1A）G.電鍵和導線若干電鍵和導線若干該小組根據以上實驗器材設計了如圖該小組根據以上實驗器材設計了如圖11所示的電路來測量所示的電路來測量電源的電動勢和內阻電源的電動勢和內阻.圖圖11（1）請你根據實驗電路補充完整主要的實驗步驟：）請你根據實驗電路補充完整主要的實驗步驟：a.閉合電鍵閉合電鍵 ,記下記下V1的讀數的讀數U U1.b.閉合電鍵閉合電鍵 ,斷開電鍵斷開電鍵 ，記下，記下 .（2）請你根據以上步驟記錄的物理量和已知的物理）請你根據以上步驟記錄的物理量和已知的物理量寫出該干電池的電動勢和內阻的表達式：量寫出該干電池的電動勢和內阻的表達式：E E

30、= ，r r= .S1和和S2S1S2V1的讀數的讀數U U1和和V2的讀數的讀數U U22121UUUU1V212) 1(RUUU（3）在現有器材的條件下，請你選擇合適的實驗器）在現有器材的條件下，請你選擇合適的實驗器材，并設計出另一種測量干電池電動勢和內阻的方材，并設計出另一種測量干電池電動勢和內阻的方案，在方框中畫出實驗電路圖案，在方框中畫出實驗電路圖.（4）如果要求用圖象法處理你設計的實驗的數據，）如果要求用圖象法處理你設計的實驗的數據，并能根據圖象較直觀地求出電動勢和內阻，則較適并能根據圖象較直觀地求出電動勢和內阻，則較適合的函數表達式是合的函數表達式是.請你虛框中畫出此表達式對應的請你虛框中畫出此表達式對應的大致圖象大致圖象.解析解析 （3）電路圖如下圖所示）電路圖如下圖所示（4） 對應的圖象如下圖所示對應的圖象如下圖所示ERErU111或者或者 對應的圖象如下圖所示對應的圖象如下圖所示rUrER1113.（2009南京二調）在南京二調）在“描繪小燈泡的伏安特性曲描繪小燈泡的伏安特性曲線