高中物理的四个电学实验
一、高考涉及的四个电学实验 1：测定金属的电阻率 2：描绘小电珠的伏安特性曲线 3：测定电源电动势和内阻 4：练习使用多用电表 二、电学实验在高考中的地位
物理实验为高考必考内容，近年的高考物理试题，越来越重视对实验的考查，尤其是除了对教材中原有的学生实验进行考查外，还增加了对演示实验的考查。利用学生所学过的知识，对实验仪器或实验方法加以重组完成新的实验目的的设计型实验将逐步取代对教材中原有单纯学生实验的考查。
高考中物理实验题类型大体有：⑴强调基本技能，熟识各种器材的特性。像读数类：游标卡尺、螺旋测微器、多用电表等；选器材类：像选取什么量程的电表和滑动变阻器等⑵重视实验原理，巧妙变换拓展。像探究匀变速直线运动的变形和测量电阻的再造等。源于课本不拘泥课本一直是高考命题与课标理念所倡导的，所以熟悉课本实验、抓住实验的灵魂---原理是我们复习的重中之重。⑶提倡分析讨论，讲究实验的品质，像近年高考中的数据处理、误差分析、改良方案，甚至开放性实验等于课标的一标多本思路是交汇的。⑷知识创新型实验。像设计型、开放型、探讨型实验等都是不同程度的创新，比如利用所学可以设计出很多测量重力加速度的方案。 三、电学实验易错问题分析
1、对电流表、电压表的读数规则认识模糊，导致读数的有效数字错误
2、对滑动变阻器的限流、分压两种控制电路的原理把握不准，导致控制电路选用不当 3、对实验测量电路、电学仪器的选用原则把握不准，导致电路、仪器选用错误 4、对电学实验的重点内容“电阻的测量”方法无明确的归类，导致思路混乱
5、对于创新型实验设计平时缺乏对实验思想方法（如模拟法，转换法，放大法，比较法，替代法等）进行归纳，在全新的实验情景下，找不到实验设计的原理，无法设计合理可行的方案。受思维定势影响，缺乏对已掌握的实验原理，仪器的使用进行新情境下的迁移利用，缺乏创新意识。
四、应试策略
1、电流表、电压表的读数规则：
电流表量程一般有两种——0.1~0.6A，0~3A；电压表量程一般有两种——0~3V，0~15V。如图10-1所示：
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图10-1
因为同一个电流表、电压表有不同的量程，因此，对应不同的量程，每个小格所代表的电流、电压值不相同，所以电流表、电压表的读数比较复杂，测量值的有效数字位数比较容易出错。下面是不同表，不同量程下的读数规则：
电压表、电流表若用0~3V、0~3A量程，其最小刻度（精确度）分别为0.1V、0.1A，为10分度仪表读数，读数规则较为简单，只需在精确度后加一估读数即可。
如图所示，电压表读数为1.88V，电流表读数为0.83A。若指针恰好指在2上，则读数为2.00V（或A）。
电压表若用0~15V量程，则其最小刻度为0.5V，为2分度仪表读数，所读数值小数点后只能有一位小数，也必须有一位小数。
如图所示，若指针指在整刻度线上，如指在10上应读做10.0V，指在紧靠10刻度线右侧的刻度线上（即表盘上的第21条小刻度线）读数为10.5V，若指在这两条刻度线间的中间某个位置，则可根据指针靠近两刻度线的程度，分别读做10.1V，或10.2V，或10.3V，或10.4V，即使是指在正中央，也不能读做10.25V，若这样，则会出现两位不准确的数，即小数点后的2和5，不符合读数规则，如上图中所示，读数应为9.3V。
电流表若用0-0.6A量程，则其最小刻度为0.02A，为5分度仪表读数，其读数规则与0—15V电压表相似，所读数值小数点后只能有两位小数，也必须有两位小数。
如上图所示，电流表读数为0.17A，若指针指在第11条刻度线上，则读数为0.22A，指在第10条刻度线上，读数为0.20A，指在第12条刻度线上，读数为0.24A。 2、滑动变阻器应用分析
滑动变阻器是电学实验中常用的仪器，近几年高考电学设计性实验命题对其应用多次直接或渗透考查.如何选择滑动变阻器的接法设计控制电路仍是历届考生应考的难点.
滑动变阻器的限流接法与分压接法的特点：如图10-2所示的两种电路中，滑动变阻器（最大阻值为R0）对负载RL的电压、电流强度都起控制调节作用，通常把图（a）电路称为限流接法，图（b）电路称为分压接法.
图10-2 限流接法 负载RL上电压调节范围（忽略电源内阻） 负载RL上电流调节范相同条件下电路消耗围（忽略电源内阻） 的总功率 RLE≤UL≤E RL?R0EE≤IL≤ RL?R0RLEIL 2
分压接法 0≤UL≤E 比较
分压电路调节范围较大 0≤IL≤E RLE（IL+Iap） 限流电路能耗较小 分压电路调节范围较大 ①限流法.如图（a）所示，待测电阻上电压调节范围为
RLE~E.显然，当R0< RL?R0时，在移动滑动触头的过程中，电流的变化范围很小，总电流几乎不变，UL也几乎不变，无法读取数据；当R0>>RL时，滑动触头在从b向a滑动的过程中，先是电流表、电压表的示数变化不大，后来在很小的电阻变化范围内，电流表、电压表的读数变化很快，也不方便读数，只有当RL与R0差不多大小时，才能对电流、电压有明显的调控作用.在同样能达到目的的前提下，限流法较为省电，电路连接也较为简单. ②分压法.如图（b）所示，待测电阻上电压调节范围为0～E，且R0相对于RL越小，R上的电压变化的线性就越好.当R0>>RL时，尽管UL变化范围仍是0～E，但数据几乎没有可记录性，因为在这种情况下，滑片从左端滑起，要一直快到右端时，电压表上示数一直几乎为零，然后突然上升到E，对测量几乎没有用处.因此，分压接法要用全阻值较小的滑动变阻器。 滑动变阻器的限流接法与分压接法：两种电路均可调节负载电阻电压和电流的大小，但在不同条件下，调节效果大不一样，滑动变阻器以何种接法接入电路，应遵循安全性、精确性、节能性、方便性原则综合考虑，灵活选取. 1.下列三种情况必须选用分压式接法 （1）要求回路中某部分电路电流或电压实现从零开始可连续调节时（如：测定导体的伏安特性、校对改装后的电表等电路），即大范围内测量时，必须采用分压接法. （2）当用电器的电阻RL远大于滑动变阻器的最大值R0时，必须采用分压接法.因为按图（b）连接时，因RL>>R0＞Rap,所以RL与Rap的并联值R并≈Rap，而整个电路的总阻值约为 R0，那么RL两端电压UL=IR并= U·Rap，显然UL∝Rap,且Rap越小，这种线性关系越好，电表R0的变化越平稳均匀，越便于观察和操作. （3）若采用限流接法，电路中实际电压（或电流）的最小值仍超过RL的额定值时，只能采用分压接法. 2.下列情况可选用限流式接法 （1）测量时对电路中的电流或电压没有要求从零开始连续调节，只是小范围内测量，且RL与R0相差不大或RL略小于R0，采用限流式接法. （2）电源的放电电流或滑动变阻器的额定电流太小，不能满足分压式接法的要求时，采用限流式接法. （3）没有很高的要求，仅从安全性和精确性角度分析两者均可采用时，可考虑安装简便和节能因素优先采用限流式接法. 五、高考探究 1：测定金属的电阻率 (2013年广东理综) 图（a）是测量电阻Rx的原理图，学生电源输出电压可调，电流表量 3 程选0.6A（内阻不计），标有长度刻度的均匀电阻丝ab的总长为30.0cm。 S1 学生电源 ???? S1学生电源 电阻丝线夹 Aba电阻丝cb卓越教育李咏华作图A1a c0.63RxS2 IA2 图（a） AS2Rx 0.63 图（b） ①根据原理图连接图（b）的实物图. ②断开S2，合上S1；调节电源输出电压为3.0V时，单35.0 位长度电阻丝的电压U=________V/cm。记录此时电流30.0 表A1的示数。 ③保持S1闭合，合上S2；滑动c点改变ac的长度L，同25.0 时调节电源输出电压，使电流表A1的示数与步骤②记录 20.0 的值相同，记录长度L和A2的示数I。测量6组L和I 值，测量数据已在图（c）中标出。写出Rx与L、I、u15.0 的关系式Rx=______________________；根据图17（c） 10.0 用作图法算出Rx=_________________Ω. 0.20.400120.630.20.400120.63【答案】① 见下图 ② 0.1③Rx?Lu 6.0 【答案】 I5.0 0 0.10 0.20 0.30 0.40 0.50 0.60 I/A【解析】（2）实物图连接如下： 断开S2，合上S1，电源的输出电压全部加在电阻丝两端，图（c） 所以单位长度电阻丝的电压u=0.1V/m； 保持S1闭合，合上S2，电流表A1的示数不变，根据串并联规律，并联部分的分压为0.1L， Rx两端电压电流满足关系：解得Rx?0.1L?IRx， 0.1L ?L?10IRx，图象斜率表示10Rx，I连接坐标纸上的点得到斜率为62.5，即Rx?6.25Ω。 (2013重庆理综) 某同学对有故障的电热毯进行探究，图1是电热毯的电路示意图，其中电热线和导线通过金属接线片连接。图2为测试电路实物图，A、B为测试表笔，电压表内阻很大，可视为理想电表。 ①请在答题卡虚线框内画出与题图2对应的电路图。 ②断开K1，用上述测试电路在1和1′之间检测得知电热线无故障，然后测得电热线 -7 的U-I曲线图3所示。已知电热线材料的电阻率为2. 8×10Ω·m，电热线的直径为0. 200 mm。可求得此电热线的电阻为 kΩ，总长度为 m。（结果均保留两位有效数字） 接线片 开关K1 mA 3 V 1 2 - + B - + 2′ A 1′ 3′ 导线 电热线 - 图1 K2 图2 + 4 U/V 3. 0 2. 5 2. 0 1. 5 1. 0 0. 5 I/mA 0 0. 5 1. 0 1. 5 2. 0 2. 5 3. 0 3. 5 4. 0 4. 5 5. 0 ③为了进一步检查故障，该同学闭合开关题图3 K1和K2，用表笔A和B分别对题6（2）图1中所示的各点进行测试，部分测试结果如下表所示。由此测试结果可判断出电路有断路，位置在 （在“1和2”、“1′和2′”、“2和3”、“2′和3′”中选填一项）。 2′3和1和1和1和测试点 和3′ 3′ 1′ 3 2′ 电表电压表 有 有 无 有 无 指针有无电流表 无 有 有 无 有 偏转 【答案】①电路图（如图）②0.58（0.57到0.59均可） 65（64到66均可） ③1′和2′ （2013年安徽卷）为了精确测量合金丝的电阻Rx,设计出如图Ⅰ所示的实验电路图，按照该 电路图完成图2中的实物电路连接。 V A Rx R S 图1 图2 E 【答案】如图所示 【解析】按照电路图连接电路如图 5