电学实验总结

1、电学实验I.实验设计的基本思路明确目的选择方案选定器材拟定步骤数据处理误差分析（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：。由此可见，对于电路中电压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

2、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，电源也有最大允许电流。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。II.仪器读数螺旋测微器读数公式：测量值=固定刻度值+可动刻度位置的读数0.01mm50202515（1）看半刻度是否漏出，固定刻度上的刻度值是以mm为单位；（2）可动刻度要估读,小数点后应保留三位有效数字。如右图读数时，从固

3、定刻度上读取整、半毫米数，然后从可动刻度上读取剩余部分（因为是10分度，所以在最小刻度后应再估读一位），再把两部分读数相加，得测量值。右图中的读数应该是6.702mm。测量值=6.520.30.01mm6.703mm（6.702mm6.704mm均正确）例1、 读出下列螺旋测微器测量的读数。010 150 5 1025 30 mmmmmm读数练习 游标卡尺 可以方便地测量外径、内径、深度。卡尺分类主尺最小刻度（mm）游标刻度总长(mm)精确度(mm)10分度190120分度11900550分度1490022、读数方法 第一步：看游标尺总刻度确定精确定度（10分度、20分度、50分度的精确度见上

4、表）第二步：读出游标尺零刻度线左侧的主尺整毫米数（X）；如：以下例题中为X=41mm第三步：找出游标尺与主尺刻度线“正对”的位置，并在游标尺上读出对齐线到零刻度线的小格数(n)（不要估读）；如：以下例题中为10小格, 即n=10；第四步：按读数公式读出测量值。读数公式：测量值（L）=主尺读数（X）+游标尺读数（n精确度）如：以下例题的测量值=41mm+100.02mm=41.20mm,单位换算后其读数为4.120cm例1、一种游标卡尺，它的游标尺上有50个小的等分刻度，总长度为49 mm。用它测量某物体长度，卡尺示数如图所示，则该物体的长度是_ cm。（1）主尺上的读数，应为游标的0刻度左端上

5、主尺的为准；（2）看清游标的精确度；（3）游标卡尺都是根据刻线对齐来读数的，所以都不再往下一位估读。读数练习6780 10 20cm3 4 cm0 5 10 012345601234567890cm (3) 34cm0101011cm010多用电表1测电压(1)选择直流电压档合适的量程，并将选择开关旋至相应位置(2)将多用电表并联在待测电阻两端，注意红表笔接触点的电势应比黑表笔高(3)根据表盘上的直流电压标度读出电压值，读数时注意最小刻度所表达的电压值2测电流(1)选择直流电流档合适的量程(2)将被测电路导线卸开一端，把多用电表串联在电路中(3)读数时，要认清刻度盘上的最小刻度注意：电流应从红

6、表笔流入多用电表3测电阻(1)要将选择开关扳到欧姆档上，此时红表笔连接表内电源的负极，黑表笔连接表内电源的正极选好倍率后，先欧姆调零，然后测量测量完毕，应把选择开关旋转到OFF档或交流电压最高档(2)用多用电表测电压、测电流及测电阻时，电流都是从红表笔流入电表，从黑表笔流出电表2使用多用电表测电阻的步骤(1)机械调零：使用前若表针没有停在左端“0”位置，要用螺丝刀转动指针定位螺丝，使指针指电流的零(2)选档：估计待测电阻的大小，旋转选择开关，使其尖端对准欧姆档的合适档位(3)欧姆调零：将红、黑表笔短接，调整调零电阻旋钮，使指针指在表盘右端“0”刻度处(4)测量读数：将两表笔分别与待测电阻的两端

7、接触，表针示数乘以量程倍率即为待测电阻阻值(5)测另一电阻时重复(2)(3)(4)(6)实验完毕，应将选择开关置于“OFF”档或交流电压最高档2测电阻时应注意的问题(1)选档后要进行欧姆调零(2)换档后要重新欧姆调零(3)被测电阻要与电源、其他元件分离，不能用手接触表笔的金属杆(4)被测电阻阻值等于指针示数乘以倍率(5)使用后，要将两表笔从插孔中拔出，并将选择开关旋至“OFF”档或交流电压最高档(6)若长期不用，应把电池取出【典例1】一多用电表的电阻档有三个倍率，分别是1、10、100.用10档测量某电阻时，操作步骤正确，发现表头指针偏转角度很小，为了较准确地进行测量，应换到_档如果换档后立即

8、用表笔连接待测电阻进行读数，那么缺少的步骤是_，若补上该步骤后测量，表盘的示数如图所示，则该电阻的阻值是_.若将该表选择开关置于1 mA档测电流，表盘示数仍如图所示，则被测电流为_mA.若用直流15 V档测量电压，则读数为_V.III电学中仪器的使用及基本电路的选择1两种电表的电路结构及读数方法电流表电压表符号参数量程：00.6 A,03 A内阻：小于1 量程：03 V,015 V内阻：3 k，15 k电路结构读数方法视线垂直于刻度盘表面，一般都需估读，3 A量程估读到最小分度的1/10，0.6 A量程的估读到最小分度的1/2视线垂直于刻度盘表面，一般都需估读，3 V量程估读到最小分度的1/1

9、0,15 V量程的估读到最小分度的1/52.两种电表的使用技巧(1)机械零点的调整：在不通电时，指针应指在零刻线的位置。(2)选择适当量程：估算电路中的电流或电压，指针应偏转到满刻度的以上。若无法估算电路中的电流和电压，则应先选用较大的量程，再逐步减小量程。(3)正确接入电路：电流表应串联在电路中，电压表应并联在电路中，两种表都应使电流从正接线柱流入，从负接线柱流出。(4)正确读数：根据所选量程的准确度，正确读出有效数字和单位。(5)注意内阻：电流表和电压表一方面作为仪器使用，同时又是被测电路中的一个电阻，实验中没有特别要求时，一般不考虑它们的内阻对电路的影响，但有些测量中，不能忽视它们的内阻

10、对被测电路的影响，如伏安法测电阻等。2测量电路的接法及选择误差原因电流表分压U测UxUA电压表分流I测IxIV电阻测量值R测RxRARx，测量值大于真实值R测Rx，测量值小于真实值适用条件RARxRVRx口诀大内偏大(大电阻用内接法测量，测量值偏大)小外偏小(小电阻用外接法测量，测量值偏小)2.两种电路的选择(1)阻值比较法先将待测电阻的估计值与电压表、电流表的内阻进行比较，若Rx较小，宜采用电流表外接法；若Rx较大，宜采用电流表内接法。(2)临界值计算法时，用电流表外接法。时，用电流表内接法。(3)试触法若不知Rx的大概阻值，可采用“试触法”，将电路如图2所示连接，空出电压表的一个接头S，然

11、后将S分别与a、b接触一下。若电流表“相对变化”明显，说明电压表分流作用较大，应采用电流表内接法；若电压表“相对变化”明显，说明电流表分压作用较大，应采用电流表外接法。【典例2】(2014新课标全国卷，22)，在伏安法测电阻的实验中，待测电阻Rx约为200 ，电压表的内阻约为2 k，电流表的内阻约为10 ，测量电路中电流表的连接方式如图(a)或(b)所示，结果由公式Rx计算得出，式中U与I分别为电压表和电流表的示数。若将图(a)和(b)中电路测得的电阻值分别记为Rx1和Rx2，则_(填“Rx1”或“Rx2”)更接近待测电阻的真实值，且测量值Rx1_(填“大于”、“等于”或“小于”)真实值，测量

12、值Rx2_(填“大于”、“等于”或“小于”)真实值。【变式训练】2在用伏安法测电阻的实验中，所用电压表的内阻约为20 k，电流表的内阻约为10 ，选择能够尽量减小误差的电路图接线进行实验，读得的各组数据用实心圆点标于坐标图上，如图4所示。(1)根据各点表示的数据描出IU图线，由此求得该电阻的阻值Rx_(保留两位有效数字)。(2)在虚线框内画出“伏安法”测量该电阻的部分电路图。1滑动变阻器两种接法的比较限流接法分压接法对比说明电路图串、并联关系不同负载R上电压调节范围UE0UE分压电路调节范围大负载R上电流调节范围I0I分压电路调节范围大闭合S前触头位置b端a端都是为保护电路元件2.两种接法的选

13、择(1)选择不同接法的原则(2)下列情况下滑动变阻器应采用分压接法题设条件中所提供的电表量程或电阻的最大允许电流不够。题设条件中的滑动变阻器的最大阻值远小于被测电阻或电路中串联的其他电阻的阻值。题设要求回路中某部分电路两端的电压从零开始连续变化。【典例3】为了测量某待测电阻Rx的阻值(约为30 )，有以下一些器材可供选择。电流表A1(量程050 mA，内阻约10 )；电流表A2(量程03 A，内阻约0.12 )；电压表V1(量程03 V，内阻很大)；电压表V2(量程015 V，内阻很大)；电源E(电动势约为3 V，内阻约为0.2 )；定值电阻R(20 ，允许最大电流1.0 A)；滑动变阻器R1

14、(010 ，允许最大电流2.0 A)；滑动变阻器R2(01 k，允许最大电流0.5 A)；单刀单掷开关S一个，导线若干。(1)电流表应选_，电压表应选_，滑动变阻器应选_。(填字母代号)(2)请在下面的虚线框内画出测量电阻Rx的实验电路图。(要求所测量范围尽可能大)(3)某次测量中，电压表示数为U时，电流表示数为I，则计算待测电阻阻值的表达式为Rx_。【变式训练】一只小灯泡，标有“3 V,0.6 W”字样，现用下面给出的器材测量该小灯泡正常发光时的电阻。电源电动势为12 V，内阻为1 ；最大阻值为5 的滑动变阻器；电流表的内阻为1 ；电压表的内阻为10 k；开关一个、导线若干。(1)在设计电路

15、的过程中，为了尽量减小实验误差，电流表应采用_(选填“内接”或“外接”)法。滑动变阻器应采用_(选填“分压式”或“限流式”)接法。(2)在下面的虚线框内画出你所设计的实验电路图(尽量减小实验误差)。实验一：描绘小灯泡的伏安特性曲线1实验电路的确定(1)电流表外接法：由于小灯泡的电阻较小，为减小误差，采用电流表外接法(2)滑动变阻器分压式连接：描绘小灯泡的伏安特性曲线，需要从坐标原点开始的连续变化的电压，因此滑动变阻器要采用分压式连接，实验电路图如图2310所示2实验过程的三个方面(1)接线顺序：先串后并先将电源、开关、滑动变阻器(全部)组成串联电路，再将电流表、小灯泡串联，并将其与部分滑动变阻

16、器并联，最后将电压表与小灯泡并联(2)量程选择：安全精确在保证电流、电压测量值不超过量程的情况下，指针的偏转角度越大，精度越高(3)实验操作：先查后合先检查各部分连接是否正确，滑动变阻器是否使分压电路电压为零，再合上开关，调整滑动变阻器，使小灯泡的电压、电流逐渐变大【典例4】在“测绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验中，使用的小灯泡为“6 V3 W”，其他可供选择的器材有：电压表V1(量程6 V，内阻20 k)电压表V2(量程20 V，内阻60 k)电流表A1(量程3 A，内阻0.2 )电流表A2(量程0.6 A，内阻1 )变阻器R1(01 000 ，0.5 A)变阻器R2(020 ，0.5 A)学

17、生电源E(68 V)开关S及导线若干实验中要求电压表在06 V范围内读取并记录下12组左右不同的电压值U和对应的电流值I，以便作出伏安特性曲线，在上述器材中，电压表应选用_，电流表应选用_，滑动变阻器应选用_在以下方框中画出实验的原理图实验二：根据闭合电路欧姆定律可以有下面三种思路求出电池的电动势和内阻思路1.伏安法测电动势E和内电阻r(1)如图2101甲所示，改变滑动变阻器的阻值，从电流表、电压表中读出几组I和U的值，由UEIr可得：E，r.(2)为减小误差，至少测出六组U和I值，且变化范围要大些，然后在坐标系中作UI图，由图线纵截距和斜率找出E、r(r)，如图乙思路2：用电流表、电阻箱测电

18、动势E和内电阻r由闭合电路的欧姆定律得：EI(Rr)用电流表测干路中的电流，通过改变电路中的电阻，测出两组R、I数据，就可以列出两个关于E、r的方程：EI1(R1r)EI2(R2r)联立就可以解出结果，实验电路如图所示思路3.用电压表、电阻箱测电动势E和内电阻r由闭合电路的欧姆定律得：EU用电压表测得路端电压，通过改变电路中的电阻，测出两组U、R数据，就可以列出两个关于E、r的方程：EU1EU2联立就可以解出结果，实验电路如图所示一、实验步骤1确定电流表、电压表的量程，按图2104连接好电路，并将滑动变阻器的滑片移到使接入电路的阻值为最大值的一端2闭合开关S，接通电路，将滑动变阻器的滑片由一端

19、向另一端移动，从电流表有明显读数开始，记录一组电流表、电压表读数3同样的方法，依次记录多组U、I值4断开开关S，拆除电路5以U为纵轴，I为横轴，将记录的电压、电流标在坐标图上，过这些点作一条直线，根据纵轴截距求出电动势，根据斜率大小求出内电阻二、数据处理为减小测量误差，本实验常选用以下两种数据处理方法：1公式法利用依次记录的多组数据(一般6组)，分别记录如表所示：实验序号123456I/AI1I2I3I4I5I6U外/VU1U2U3U4U5U6分别将1、4组，2、5组，3、6组联立方程组解出E1、r1，E2、r2，E3、r3，求出它们的平均值E，r作为测量结果2图象法把测出的多组U、I值，在U

20、I图中描点画图象，使UI图象的直线经过大多数坐标点或使各坐标点大致分布在直线的两侧，如图2105所示，由UEIr可知： (1)纵轴截距等于电源的电动势E，横轴截距等于外电路短路时的电流Im.(2)图线斜率的绝对值等于电源的内阻r|.三、误差分析1偶然误差：主要来源于电压表和电流表的读数以及作UI图象时描点不准确2系统误差主要原因是未考虑电压表的分流作用，使得电流表上读出的数值比实际的总电流(即流过电源的电流)要小一些U越大，电流表的读数与总电流的偏差就越大，将测量结果与真实情况在UI坐标系中表示出来，如图所示，可见E测E真，r测r真四、注意事项1器材或量程的选择(1)电池：为了使路端电压变化明

21、显，电池的内阻宜大些，可选用已使用过一段时间的1号干电池(2)电压表的量程：实验用的是一节干电池，因此电压表量程在大于1.5 V的前提下，越小越好，实验室中一般采用量程为03 V的电压表(3)电流表的量程：对于电池来讲允许通过的电流最大为0.5 A，故电流表的量程选00.6 A的(4)滑动变阻器：干电池的内阻较小，为了获得变化明显的路端电压，滑动变阻器选择阻值较小一点的2电路的选择：伏安法测电源电动势和内阻有两种接法，由于电流表内阻与干电池内阻接近，所以电流表应采用内接法，即一般选择误差较小的甲电路图甲乙3实验操作：电池在大电流放电时极化现象较严重，电动势E会明显下降，内阻r会明显增大，故长时间放电不宜超过0.3 A，短时间放电不宜超过0.5 A因此，实验中不要将I调得过大，读电表示数要快，每次读完后应立即断电4数据处理(1)当路端电压变化不是很明显时，作图象时，纵轴单位可以取得小一些，且纵轴起点不从零开始，把纵坐标的比例放大(2)画UI图象时，要使较多的点落在这条直线上或使各点均衡分布在直线的两侧，个别偏离直线太远的点可舍去不予考虑这样，就可使偶然误差得到部分抵消，从而提高精确度【典例5】为测定一节干电池(电动势约1.5 V，内阻约1.0 )的电动势和内阻，实验室备有电流表G(满偏电流3 mA，内阻25 )、定值电阻R00.126 、开关和若干导线