高中物理讲座(李静)

揭秘“物理—电学实验”

大连育明物理组：李静2021/5/91物理学是一门以实验为基础的自然科学，实验作为研究物理学的基本方法，有助于同学们理论联系实际，加深对物理概念和规律的理解，提高观察现象、分析问题、解决问题的实践能力，一直是高考考查的重点、难点和热点。近年来，高考的物理实验题一直稳定为力学与电学相结合、学生实验与演示实验和探究实验相结合、常规实验与设计性实验相结合，且设计性实验的载体多是电学实验。2021/5/92能独立地完成下列实验能明确实验目的能理解实验原理和方法能控制实验条件能发现问题、提出问题，并制定解决方案能运用已学过的物理理论、实验方法和实验仪器去处理问题，包括简单的设计性实验。会使用仪器会观察、分析实验现象会记录、处理实验数据，并得出结论，对结论进行分析和评价实验七：测定金属的电阻率实验八：描绘小电珠的伏安特性曲线实验九：测定电源的电动势和内阻实验十：练习使用多用电表一、考纲要求电学实验能力具备“六能三会”2021/5/93

22题23题2009大电游标卡尺与螺旋测微器的读数（4分）电磁继电器：电路计算及设计（11分）2010大电验证机械能守恒定律器材选择与误差分析（4分）电路连线、电表读数、描点作图求热敏电阻阻值及对应温度（11分）

2011小电恒流替代法测电阻（5分）用光电门测加速度，作运动图像(10分）2012大电螺旋测微器读数，及存在零误差时的处理（5分）利用电流天平测磁感应强度，电路设计及数据处理(10分）2013等值利用平抛运动模型探究弹性势能的表达式（8分）表的改装（7分）2014小电伏安法测电阻测量电路的选择与误差分析（6分）胡克定律（9分）二、2009-2014新课标卷实验题考点及分值分布2021/5/94三、高考试题的分析与展望㈠熟练掌握基本仪器的读数、构造、原理及使用方法螺旋测微器游标卡尺多用电表㈡灵活运用电学实验原理基础达成设计性实验目的，并比较原理所带来的系统误差多用电表欧姆档的内部结构与相关计算多量程电表的改装知识电阻的测量与误差分析电源电动势和内阻的测量与误差分析㈢正确处理实验数据㈣加强对电学实验实际操作素养的培养2021/5/952014海南:1.845mm1.845-0.015=1.830mm1.845+0.035=1.880mm42.40-0.05=42.35mm16*0.95-15=0.20mm42.40+0.20=42.60mm42.40mm2021/5/962014江苏:⑴为防止螺旋测微器读数时测微螺杆发生转动，读数前应先旋紧部件

(填A、B、C或D)。从图中的示数可读出合金丝的直径为

mm。B0.410读数构造原理使用方法止动旋钮2021/5/972014广东：2014新课标Ι：量程3V：量程15V：量程200mA：1.30V6.5V(10分度)(5分度)(2分度)110mA2013上海：(1)用多用表测量元件电阻，选用“×100”倍率的电阻档测量发现多用表指针偏转过大，因此需选择＿＿＿＿倍率的电阻档（填：×10或×1k)，测量结果为＿＿＿Ω。×1070多用电表欧姆档的内部结构与相关计算2021/5/982013新课标Ⅰ（8分）：某学生实验小组利用图(a)所示电路，测量多用电表内电池的电动势和电阻“×lk”挡内部电路的总电阻。使用的器材有：多用电表；电压表（量程5V，内阻十几千欧）；滑动变阻器（最大阻值5kΩ）；导线若干。回答下列问题：⑴将多用电表挡位调到电阻×lk挡，再将红表笔和黑表笔

，调零点。⑵将图(a)中多用电表的红表笔和

（填“1”或“2”）端相连，黑表笔连接另一端。⑶将滑变滑片调到适当位置，使多用电表的示数如图(b)，这时电压表的示数如图(c)。多用电表和电压表的读数分别为_____kΩ和_______V。⑷调节滑变的滑片，使其接入电路阻值为零。此时多用电表和电压表的读数分别为12kΩ和4.00V。则电压表内阻为___kΩ。⑸若多用电表电阻挡内部电路如图(d)所示。根据前面的实验数据计算可得，多用电表电池的电动势为______V，×lk挡的内部总电阻为_____kΩ。短接1153.60129.00152021/5/99

补充预测：在练习使用多用电表的实验中，请完成下列问题：

（1）在使用多用电表测量时，指针的位置如图甲所示，若选择开关拨至“×100”挡，则测量的结果为________；若选择开关拨至“10V”挡，则测量结果为________。（2）多用电表在正确选择倍率情况下测未知电阻阻值，设电池的电动势为ε、内阻为r，R0为调零电阻，Rg为表头内阻，电路中电流I与待测电阻的阻值Rx关系图像如图丁所示，则该图像的函数关系式为_____________________；（3）下列根据图丁中I-Rx图线做出的解释或判断中正确的是_______（多选）A．欧姆表调零的实质是通过调节R0使Rx=0时电路中的电流I=Ig

B．因为函数图线是非线性变化的，所以欧姆表的示数左大右小

C．Rx越小，相同的电阻变化量对应的电流变化量越大，所以欧姆表的示数左密右疏

D．测量中，当Rx的阻值为图丁中的R2时，指针位于表盘中央位置的左侧（4）将G改装成两种倍率的欧姆表。现有两种备选电路，如图乙和丙所示，则图___（填乙或丙）为合理电路；另一电路不合理的原因是_________________________。在合理的电路中，当开关S合向___端时，欧姆表是较大倍率挡。1800Ω4.6V乙丙不能改变电流量程bIg2021/5/9102013海南：某同学将量程为200μA、内阻为500Ω的表头μA改装成量程为1mA和10mA的双量程电流表，设计电路如图(a)所示。定值电阻R1=500Ω，R2和R3的值待定，S为单刀双掷开关，A、B为接线柱。回答下列问题：⑶将开关S置于“1”挡时，量程为

mA；⑷定值电阻的阻值R2=

Ω，R3=

Ω。（结果取3位有效数字）开关打到1时量程大，计为I1=10mA：Ig22525.010Ig(Rg+R1+R2)=(I1-Ig)R3Ig(Rg+R1)=(I2-Ig)(R2+R3)开关打到2时量程小，计为I2=1mA：温馨提示：选择电表的量程时，要注意彼此间的匹配度，使各表均达到半偏以上为最佳，否则可考虑将电表量程改装（①已知表头内阻②量程改大③定值电阻或变阻箱），或选择其它器材或原理以达成实验目的！表的改装——双量程电表的分析与计算（源于教材）2021/5/911电阻的基本测量方法：伏安法、半偏法、替代法2013北京：同学通过实验测定一个阻值约为5Ω的电阻Rx的阻值。（1）现有电源（4V，内阻可不计），滑动变阻器（最大阻值50Ω，额定电流2A），开关和导线若干，以及下列电表A.电流表(量程3A，内阻约0.025Ω)B.电流表(量程0.6A，内阻约0.125Ω)C.电压表(量程3V，内阻约3kΩ)D.电压表(量程15V，内阻约15kΩ)为减小测量误差，在实验中，电流表应选

，电压表应选

_(填器材前的字母)；实验电路应采用图1中的

（填甲或乙）

2014新课标Ⅱ：待测电阻Rx约为200Ω，电压表V的内阻约为2kΩ，电流表A的内阻约为10Ω，测量电路中电流表的连接表的连接方式如图a或图b所示，结果由公式Rx=U/I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和图b中电路图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______真实值，测量值Rx2______真实值（填大于、等于或小于）。内接法外接法内接法外接法内接(电流表分压）：R测=Rx+RA>R真（

Rx>>RA

）外接(电压表分流）：R测=RxRV/（

Rx+RV）<R真

（

Rx<<RV

）大内高手不避成题2021/5/912控制电路(滑变)的两种接法：限流与分压2013北京：同学通过实验测定一个阻值约为5Ω的电阻Rx的阻值。（1）现有电源（4V，内阻可不计），滑动变阻器（最大阻值50Ω，额定电流2A），开关和导线若干，以及下列电表A.电流表(量程3A，内阻约0.025Ω)B.电流表(量程0.6A，内阻约0.125Ω)C.电压表(量程3V，内阻约3kΩ)D.电压表(量程15V，内阻约15kΩ)为减小测量误差，在实验中，电流表应选

，电压表应选

_(填器材前的字母)；实验电路应采用图1中的

（填甲或乙）（2）图2是实物图，图中已连接了部分导线.请根据在(1)问中所选的电路图，补充完成图2中实物间的连线.

外接内接分压零起必分滑小必分滑大可限烧表必分实物连接先串后并正入负出选对量程2021/5/913电阻的基本测量方法：伏安法、半偏法、替代法2014安徽:（2）为测量电压表的内阻RV，同学设计了图2，实验步骤如下：断开开关，把滑片P滑到b端，把电阻箱R0的阻值调到零；闭合开关，调节滑变R接入电路的阻值，使电压表的指针指到满偏电压3V的位置；保持滑变R接入阻值不变，调节电阻箱R0使电压表的指针指到半偏电压1.5V的位置，读出此时电阻箱R0的阻值，即为电压表内阻RV的测量值；实验中可供选择的实验器材有：a．待测电压表b．滑动变阻器：最大阻值2000Ωc．滑动变阻器：最大阻值10Ωd．电阻箱：最大阻值9999.9Ωe．电阻箱：最大阻值999.9Ωf．电池组：电动势约6V，内阻可忽略g．开关，导线若干按照这位同学设计的实验方案，回答下列问题：①要测量更精确，除选用电池组、导线、开关和待测电压表外，还应从提供的滑动变阻器中选用

（填b或c），电阻箱中选用

（填d或e）。②电压表的内阻RV的测量值R测和真实值R真相比，R测

R真（填“>”或“<”）；若RV越大，则越

（填“大”或“小”）。R0VRabPESRV图2cd>小

恒压半偏绝对误差与相对误差2021/5/914电阻的基本测量方法：伏安法、半偏法、替代法恒流半偏：

恒压半偏:Rg测<Rg真

测大阻值电压表内阻

测小阻值电流表内阻RV测>RV真选大滑变限流以减小系统误差选小滑变分压以减小系统误差多用电表粗略侧电阻伏安法和半偏法近似测电阻伏安法除去电表影响后以及替代法精确测电阻恒流替代恒压替代2021/5/915测电源电动势和内阻实验原理、误差分析、数据处理内接：电流表分压（大内阻）外接：电压表分流（小内阻）E测=E真r测>r真U测U真大内高E测<E真r测<r真II真I测U小外低串接等效电源并接等效电源电流表电阻箱法电压表电阻箱法图像线性：图像线性：2021/5/9162014新课标Ⅰ：23(9分)利用如图(a)所示电路，可以测量电源电动势和内阻，所用的实验器材有：待测电源，电阻箱R(最大阻值999.90).电阻R0(阻值为3.0)，电阻R1(阻值为3.0).电流表A(量程为200mA.内阻为RA=6.0).开关S.实验步骤如下：①将电阻箱阻值调到最大.闭合开关S；②多次调节电阻箱，记下电流表的示数I和电阻箱相应的阻值R；③以1/I为纵坐标，R为横坐标，作图线(用直线线拟合)；④求出直线的斜率k和在纵轴上的截距b。(1)分别用E和r表示电源电动势和内阻，则1/I与R的关系式为

。(2)实脸得到的部分数据如下表所示，其中电阻R=3.O)时电流表的示数如图(b)所示，读出数据.完成下表。答：①

，②

。

(3)在图c坐标纸上将所缺数据点补充完整并作图,根据图线求得斜率k=

A-1Ω-1，截距b=

A-1

(4)根据图线求得电源电动势E=

V，内阻r=

Ω。由代数得：9.090.110A1.06.0(0,6.0)(7.0,13.0)31.02021/5/917三、高考试题的分析与展望㈠熟练掌握基本仪器的读数、构造、原理及使用方法螺旋测微器游标卡尺多用电表㈡灵活运用电学实验原理基础达成设计性实验目的，并比较原理所带来的系统误差多用电表欧姆档的内部结构与相关计算多量程电表的改装知识电阻的测量与误差分析电源电动势和内阻的测量与误差分析㈢正确处理实验数据㈣加强对电学实验实际操作素养的培养明确考纲驾驭教材研习母题触类旁通2021/5/918四、让育明精神在高考与竞赛中与您同在国家开展中学生奥林匹克竞赛活动已三十余年，其宗旨在于激励中学生接触学科发展的前沿，培养学科特长生与科技创新人才。育明高中建校17年来，竞赛成绩一直雄踞大连市首位，且已成为“省内领先、全国一流、世界知名”的学府名校，共获得国际金牌2枚，亚洲金牌3枚，进入国家集训队22人，获得全国金牌33枚、银牌62枚、铜牌52枚，进入辽宁省代表队171人次，获得国家级一等奖800多人次。物理学科竞赛拥有老中青三代竞赛教练员团队，他们不畏严寒酷暑，加班加点为学生进行义务的竞赛辅导，还带领学生到知名高校参观学习，大大拓宽了学生的视野，锻炼了学生的思维能力，使竞赛学生在理论和实验方面得到均衡的发展，为升入高等学府进一步深造打下了坚实的基础！2021/5/919高二年级即获得全国物理奥林匹克竞赛银牌提前一年破格被保送北京大学，任物理学院学生会主席，北京市三好学生，北京大学优秀学生干部，优秀毕业生标兵美国斯坦福大学统计系硕士，应用物理系博士现美国硅谷创业公司任数据科学家王春岩：2005届毕业生2021/5/920物理、数学双科竞赛，分获辽宁省一等奖保送清华大学，获清华大学国家奖学金及优秀毕业生称号2010年赴美国哈佛大学化学物理专业攻读博士蒋喆：2006届毕业生2021/5/921亚洲物理奥