高中物理電學(xué)實(shí)驗(yàn)

高中物理電學(xué)實(shí)驗(yàn)高中物理電學(xué)實(shí)驗(yàn)高中物理電學(xué)實(shí)驗(yàn)是物理實(shí)驗(yàn)高考的重點(diǎn)，是高考的必考內(nèi)容。電學(xué)實(shí)驗(yàn)共有6個(gè)，可歸納為四二三，即知道四種測量電路（描繪小燈泡的伏安特性曲線及分壓電路、伏安法測電阻電路、半偏法測電表內(nèi)阻和電表的校對電路、測定電源電動(dòng)勢和內(nèi)阻電路），會畫二種曲線（電阻或小燈泡的伏安特性曲線、電源的伏安特性曲線），掌握三類儀器（多用電表、螺旋測微器和游標(biāo)卡尺、電壓表電流表電阻箱等）的讀數(shù)2.在半偏法測電流表內(nèi)阻實(shí)驗(yàn)中，串聯(lián)在電路中的可變電阻R應(yīng)選擇最大阻值遠(yuǎn)大于電流表內(nèi)阻的滑動(dòng)變阻器，在能夠滿足電流表滿偏的條件下，電源電動(dòng)勢盡可能選擇大的測量誤差小。選擇電源電動(dòng)勢的方法是：滑動(dòng)變阻器的最大阻值與電流表滿偏電流的乘積等于或稍大于電源電動(dòng)勢。半偏法測電流表內(nèi)阻實(shí)驗(yàn)中，當(dāng)閉合與電流表并聯(lián)支路中的電鍵時(shí)，電路中總電阻減小，電流增大，調(diào)節(jié)電阻箱的電阻值使電流表半偏，與電流表并聯(lián)的電阻箱R1中電流將大于電流表中的半偏電流，R1小于電流表內(nèi)阻rg，所以測量值R1與rg的真實(shí)值相比偏小。電表的校對電路由于需要從零刻度開始校對，所以采用分壓電路。3.測定電源電動(dòng)勢和內(nèi)阻實(shí)驗(yàn)采用電流表和電壓表測出外電路的幾組電流和電壓值，為了消除偶然誤差，一般采用圖像法處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。由閉合電路歐姆定律可知電源路端電壓U=E—Ir，電源的伏安特性曲線應(yīng)該是一直線，所以將圖像中數(shù)據(jù)點(diǎn)連線時(shí)一定要畫成直線，直線與縱軸（U軸）的交點(diǎn)縱坐標(biāo)值等于電源電動(dòng)勢，圖線斜率的絕對值等于電源內(nèi)阻。高中物理電學(xué)實(shí)驗(yàn)全文共10頁，當(dāng)前為第1頁。4.多用電表是一種可以用來測量電流、電壓、電阻等的磁電式測量儀表，直流電流檔、電壓檔刻度是均勻的。多用電表歐姆檔（歐姆表）是根據(jù)閉合電路歐姆定律制成的，由于電流I與待測電阻R是非線性關(guān)系，且電流為零時(shí)電阻值為無限大，所以多用電表歐姆檔（歐姆表）的刻度不均勻，且電流零刻度處對應(yīng)電阻值為無限大，電流滿偏處對應(yīng)電阻值為零。用多用電表歐姆檔（歐姆表）測量電阻時(shí)首先要選檔、調(diào)零，將電阻從電路中斷開然后測量。測量時(shí)，應(yīng)使指針盡可能指在中間刻度附近。若指針偏角太小，說明電阻值大，應(yīng)改換高倍率檔；若指針偏角太大，說明電阻值小，應(yīng)改換低倍率檔。注意每次換擋后均重新調(diào)高中物理電學(xué)實(shí)驗(yàn)全文共10頁，當(dāng)前為第1頁。一、螺旋測微器、游標(biāo)卡尺的使用1．螺旋測微器的構(gòu)造原理及讀數(shù)(1)螺旋測微器的構(gòu)造如圖7－3－1所示是常用的螺旋測微器．它的測砧A和固定刻度B固定在尺架C上，旋鈕D、微調(diào)旋鈕D′和可動(dòng)刻度E、測微螺桿F連在一起，通過精密螺紋套在B上．圖7－3－1(2)螺旋測微器的原理測微螺桿F與固定刻度B之間的精密螺紋的螺距為0.5mm，即旋鈕D每旋轉(zhuǎn)一周，F(xiàn)前進(jìn)或后退0.5mm，而可動(dòng)刻度E上的刻度為50等份，每轉(zhuǎn)動(dòng)一小格，F(xiàn)前進(jìn)或后退0.01mm.即螺旋測微器的精確度為0.01mm.讀數(shù)時(shí)誤差出現(xiàn)在毫米的千分位上，因此，螺旋測微器又叫千分尺．(3)讀數(shù)：測量時(shí)被測物體長度的整毫米數(shù)由固定刻度讀出，小數(shù)部分由可動(dòng)刻度讀出．測量值(mm)＝固定刻度數(shù)(mm)(注意半毫米刻度線是否露出)＋可動(dòng)刻度數(shù)(估讀一位)×0.01(mm)．溫馨提示螺旋測微器需要估讀圖7－3－2最后一位數(shù)字為估計(jì)數(shù)字，讀數(shù)和記數(shù)時(shí)估計(jì)位為有效數(shù)字的最后一位．例如如圖7－3－2所示，固定刻度示數(shù)為2.0mm，不足半毫米而從可動(dòng)刻度上讀的示數(shù)為15.0，最后的讀數(shù)為：2.0mm＋15.0×0.01mm＝2.150mm.2．游標(biāo)卡尺(如圖7－3－3所示)高中物理電學(xué)實(shí)驗(yàn)全文共10頁，當(dāng)前為第2頁。(1)構(gòu)造：主尺、游標(biāo)尺(主尺和游標(biāo)尺上各有一個(gè)內(nèi)外測量爪)、游標(biāo)尺上還有一個(gè)深度尺，尺身上還有一個(gè)緊固螺釘．高中物理電學(xué)實(shí)驗(yàn)全文共10頁，當(dāng)前為第2頁。圖7－3－3(2)用途：測量厚度、長度、深度、內(nèi)徑、外徑．(3)原理：利用主尺的最小分度與游標(biāo)尺的最小分度的差值制成．不管游標(biāo)尺上有多少個(gè)小等分刻度，它的刻度部分的總長度比主尺上的同樣多的小等分刻度少1mm.常見的游標(biāo)卡尺的游標(biāo)尺上小等分刻度有10個(gè)的、20個(gè)的、50個(gè)的，其讀數(shù)見下表：刻度格數(shù)(分度)刻度總長度每小格與1mm的差值精確度(可準(zhǔn)確到)109mm0.1mm0.1mm2019mm0.05mm0.05mm5049mm0.02mm0.02mm(4)讀數(shù)：若用x表示由主尺上讀出的整毫米數(shù)，K表示從游標(biāo)尺上讀出與主尺上某一刻線對齊的游標(biāo)的格數(shù)，則記錄結(jié)果表達(dá)為(x＋K×精確度)mm.溫馨提示游標(biāo)卡尺的讀數(shù)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：(1)看清精確度例如圖7－3－4所示．圖7－3－4易錯(cuò)讀成11＋4×0.1mm＝11.40mm正確的應(yīng)為11.4mm，游標(biāo)卡尺不需估讀，后面不能隨意加零．例如圖7－3－5所示圖7－3－5易錯(cuò)讀成10＋12×0.05mm＝10.6mm，正確的應(yīng)為10.60mm(2)主尺上的單位應(yīng)為厘米主尺上標(biāo)識的1、2、3等數(shù)字通常是指厘米，讀數(shù)時(shí)應(yīng)將毫米和厘米分清，游標(biāo)卡尺主尺上的最小刻度是1mm.例如圖7－3－6所示圖7－3－6易錯(cuò)讀成(5＋4×0.05)mm＝5.20mm正確的應(yīng)為(50＋4×0.05)mm＝50.20mm(3)區(qū)分零刻度與標(biāo)尺最前端高中物理電學(xué)實(shí)驗(yàn)全文共10頁，當(dāng)前為第3頁。例如圖7－3－7所示高中物理電學(xué)實(shí)驗(yàn)全文共10頁，當(dāng)前為第3頁。圖7－3－7易錯(cuò)讀成13＋10×0.05mm＝13.50mm正確讀數(shù)為14＋10×0.05mm＝14.50mm.二、常用電表的讀數(shù)對于電壓表和電流表的讀數(shù)問題，首先要弄清電表量程，即指針指到最大刻度時(shí)電表允許通過的最大電壓或電流值，然后根據(jù)表盤總的刻度數(shù)確定精確度，按照指針的實(shí)際位置進(jìn)行讀數(shù)即可．(1)0～3V的電壓表和0～3A的電流表讀數(shù)方法相同，此量程下的精確度是0.1V或0.1A，看清楚指針的實(shí)際位置，讀到小數(shù)點(diǎn)后面兩位．(2)對于0～15V量程的電壓表，精確度是0.5V，在讀數(shù)時(shí)只要求讀到小數(shù)點(diǎn)后面一位，即讀到0.1V.(3)對于0.6A量程的電流表，精確度是0.02A，在讀數(shù)時(shí)只要求讀到小數(shù)點(diǎn)后面兩位，這時(shí)要求“半格估讀”，即讀到最小刻度的一半0.01A.三、伏安法測電阻(1)電流表、電壓表的應(yīng)用電流表內(nèi)接法電流表外接法電路圖誤差原因電流表分壓U測＝Ux＋UA電壓表分流I測＝Ix＋I(xiàn)V電阻測量值R測＝eq\f(U測,I測)＝Rx＋RA＞Rx測量值大于真實(shí)值R測＝eq\f(U測,I測)＝eq\f(RxRV,Rx＋RV)＜Rx測量值小于真實(shí)值適用條件RA?RxRV?Rx口訣大內(nèi)偏大(大電阻用內(nèi)接法測量，測量值偏大)小外偏小(小電阻用外接法測量，測量值偏小)(2)伏安法測電阻的電路選擇臨界值計(jì)算法：Rx＜eq\r(RVRA)時(shí)，用電流表外接法．Rx＞eq\r(RVRA)時(shí)，用電流表內(nèi)接法．高中物理電學(xué)實(shí)驗(yàn)全文共10頁，當(dāng)前為第4頁。四、測定金屬的電阻率高中物理電學(xué)實(shí)驗(yàn)全文共10頁，當(dāng)前為第4頁。注意事項(xiàng)(1)先測直徑，再連電路：為了方便，測量直徑時(shí)應(yīng)在金屬絲連入電路之前測量；(2)電流表外接法：本實(shí)驗(yàn)中被測金屬絲的阻值較小，故采用電流表外接法；(3)電流控制：電流不宜過大，通電時(shí)間不宜過長，以免金屬絲溫度過高，導(dǎo)致電阻率在實(shí)驗(yàn)過程中變大．五、滑動(dòng)變阻器的限流接法和分壓接法1．兩種接法比較方式內(nèi)容限流接法分壓接法對比說明兩種接法電路圖串、并聯(lián)關(guān)系不同負(fù)載R上電壓調(diào)節(jié)范圍eq\f(RE,R＋R0)≤U≤E0≤U≤E分壓電路調(diào)節(jié)范圍大負(fù)載R上電流調(diào)節(jié)范圍eq\f(E,R＋R0)≤I≤eq\f(E,R)0≤I≤eq\f(E,R)分壓電路調(diào)節(jié)范圍大閉合S前觸頭位置b端a端都是為了保護(hù)電路元件由上表可以看出：滑動(dòng)變阻器的分壓式接法中，電壓和電流的調(diào)節(jié)范圍很大，限流式接法較節(jié)能．2．兩種接法的適用條件(1)限流式接法適合測量阻值小的電阻(跟滑動(dòng)變阻器的總電阻相比相差不多或比滑動(dòng)變阻器的總電阻還小)．高中物理電學(xué)實(shí)驗(yàn)全文共10頁，當(dāng)前為第5頁。(2)分壓式接法適合測量阻值較大的電阻(一般比滑動(dòng)變阻器的總電阻要大)．高中物理電學(xué)實(shí)驗(yàn)全文共10頁，當(dāng)前為第5頁。．以下三種情況必須采取分壓式①滑動(dòng)變阻器的最大阻值遠(yuǎn)小于待測電阻的阻值；②電壓要求從零變化；③實(shí)驗(yàn)儀器最大允許電流、電壓不夠，即連成限流式接法時(shí)，電壓或電流超過電表量程．注意事項(xiàng)六、描繪小燈泡的伏安特性曲線提示1．電流表外接法：本實(shí)驗(yàn)中被測小燈泡燈絲的電阻值較小，因此測量電路必須采用電流表外接法．2．滑動(dòng)變阻器應(yīng)采用分壓式連接本實(shí)驗(yàn)要作出U-I圖線，要求測出一組包括零在內(nèi)的電流、電壓值，故控制電路必須采用分壓接法．3．保護(hù)元件安全：為保護(hù)元件不被燒毀，開關(guān)閉合前變阻器滑片應(yīng)位于圖中的a端．加在小電珠兩端的電壓不要超過其額定電壓．高中物理電學(xué)實(shí)驗(yàn)全文共10頁，當(dāng)前為第6頁。七、電阻的測量方法：高中物理電學(xué)實(shí)驗(yàn)全文共10頁，當(dāng)前為第6頁。高中物理電學(xué)實(shí)驗(yàn)全文共10頁，當(dāng)前為第7頁。八、電源的電動(dòng)勢和內(nèi)阻的測量方法高中物理電學(xué)實(shí)驗(yàn)全文共10頁，當(dāng)前為第7頁。等效電源法定性分析：由于實(shí)驗(yàn)時(shí)將電流表測得的電流作為通過電源的電流，電壓表測得的電壓作為電源的路端電壓，效果上相當(dāng)于將電壓表作為內(nèi)電路的一部分，所以測出的是電池和電壓表這一整體的電動(dòng)勢和等效內(nèi)電阻。因?yàn)殡妷罕砗碗姵夭⒙?lián)，所以等效內(nèi)電阻應(yīng)等于電池真是內(nèi)電阻r和電壓表內(nèi)電阻的并聯(lián)值,即。此時(shí)如果斷開外電路，則電壓表兩端電壓等于電動(dòng)勢的測量值即，而此時(shí)電池與電壓表構(gòu)成回路，所以有,即.高中物理電學(xué)實(shí)驗(yàn)全文共10頁，當(dāng)前為第8頁。高中物理電學(xué)實(shí)驗(yàn)全文共10頁，當(dāng)前為第8頁。九、多用電表(1)表盤：多用電表可以用來測量電流、電壓、電阻等，并且每一種測量都有幾個(gè)量程．外形如圖7－6－1所示：上半部為表盤，表盤上有電流、電壓、電阻等多種量程的刻度；下半部為選擇開關(guān)，它的四周刻有各種測量項(xiàng)目和量程．另外，還有歐姆表的調(diào)零旋鈕、指針定位螺絲和測試筆的插孔．圖7－6－1由于多用電表的測量項(xiàng)目和量程比較多，而表盤的空間有限，所以并不是每個(gè)項(xiàng)目的量程都有專門的標(biāo)度，有些標(biāo)度就屬于共用標(biāo)度，如圖中的第二行就是交、直流電流和直流電壓共用的標(biāo)度．(2)擋位如圖7－6－2所示，其中1、2為電流測量端，3、4為電壓測量端，5為電阻測量端，測量時(shí)，黑表筆插入“－”插孔，紅表筆插入“＋”插孔，并通過轉(zhuǎn)換開關(guān)接入與待測量相對應(yīng)的測量端．圖7－6－2(3)多用電表的電阻擋電阻擋是根據(jù)閉合電路歐姆定律制成的，它的原理如圖7－6－3甲、乙、丙所示．電阻R是可變電阻，也叫調(diào)零電阻．圖7－6－3實(shí)驗(yàn)器材多用電表、電學(xué)黑箱、直流電源、開關(guān)、導(dǎo)線若干、小電珠、二極管、定值電阻(大、中、小)三個(gè)．實(shí)驗(yàn)步驟1．機(jī)械調(diào)零：檢查多用電表的指針是否停在表盤刻度左端的零位置．若不指零，則可用小螺絲刀進(jìn)行機(jī)械調(diào)零．高中物理電學(xué)實(shí)驗(yàn)全文共10頁，當(dāng)前為第9頁。2．將紅、黑表筆分別插入“＋”、“－”插孔．高中物理電學(xué)實(shí)驗(yàn)全文共10頁，當(dāng)前為第9頁。3．測量小燈泡的電壓和電流(1)按如圖7－6－4甲所示連好電路，將多用電表選擇開關(guān)置于直流電壓擋，測小燈泡兩端的電壓．(2)按如圖7－6－4乙所示連好電路，將選擇開關(guān)置于直流電流擋，測量通過小燈泡的電流．圖7－6－44．測量定值電阻(1)調(diào)整定位螺絲，使指針指向電流的零刻度．(2)選擇開關(guān)置于“Ω”擋的“×1”，短接紅、黑表筆，調(diào)節(jié)歐姆調(diào)零旋鈕，然后斷開表筆，再使指針指向∞.(3)將兩表筆分別接觸阻值為幾十歐的定值電阻兩端，讀出指示的電阻值，然后斷開表筆，再與標(biāo)定值進(jìn)行比較．(4)選擇開關(guān)設(shè)置“×100”擋，重新進(jìn)行歐姆調(diào)零．(5)再將兩表筆分別接觸標(biāo)定值為幾千歐的電阻兩端，讀出指示的電阻值，然后斷開表筆，與標(biāo)定值進(jìn)行比較．(6)測量完畢，將選擇開關(guān)置于交流電壓最高擋或“OFF”擋．注意：歐姆表刻度盤不同于電壓、電流刻度盤(1)左∞右0：電阻無限大與電流、電壓零刻度重合，電阻