第十九章 電學(xué)實(shí)驗(yàn)2019-2020年高三物理電學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)1用描跡法畫出電場(chǎng)中平面上的等勢(shì)線2描繪小電珠的伏安特性曲線3測(cè)定金屬的電阻率（同時(shí)練習(xí)使用螺旋測(cè)量器）4把電流表改裝為電壓表5用電流表和電壓表測(cè)電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻6用多用電表探索黑箱內(nèi)的電學(xué)元件7練習(xí)使用示波器8傳感器的簡(jiǎn)單應(yīng)用說(shuō)明：1要求會(huì)正確使用的儀器主要有：刻度尺、游標(biāo)卡尺、螺旋測(cè)微器、天平、秒表、電火花計(jì)時(shí)器或電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、彈簧秤、溫度表、電流表、電壓表、多用電表、滑動(dòng)變阻器、電阻箱，等等2要求認(rèn)識(shí)誤差問題在實(shí)驗(yàn)中的重要性，了解誤差的概念，知道系統(tǒng)誤差和偶然誤差；知道用多次測(cè)量求平均值的方法減小偶然誤差；能在某些實(shí)驗(yàn)中分析誤差的主要來(lái)源；不要求計(jì)算誤差3要求知道有效數(shù)字的概念，會(huì)用有效數(shù)字表達(dá)直接測(cè)量的結(jié)果，間接測(cè)量的有效數(shù)字運(yùn)算不作要求。教學(xué)目標(biāo)：1理解各實(shí)驗(yàn)的原理、實(shí)驗(yàn)?zāi)康募耙?，了解材料、用具，掌握?shí)驗(yàn)方法步驟；2會(huì)控制實(shí)驗(yàn)條件和使用實(shí)驗(yàn)儀器，會(huì)處理實(shí)驗(yàn)安全問題，會(huì)觀察，分析和解釋實(shí)驗(yàn)中產(chǎn)生的現(xiàn)象、數(shù)據(jù)，并得出合理的實(shí)驗(yàn)結(jié)論；3能根據(jù)要求靈活運(yùn)用已學(xué)過的自然科學(xué)理論、實(shí)驗(yàn)方法和儀器，設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)方案并處理相關(guān)的實(shí)驗(yàn)問題。教學(xué)重點(diǎn)：會(huì)控制實(shí)驗(yàn)條件和使用實(shí)驗(yàn)儀器，會(huì)處理實(shí)驗(yàn)安全問題，會(huì)觀察，分析和解釋實(shí)驗(yàn)中產(chǎn)生的現(xiàn)象、數(shù)據(jù)，并得出合理的實(shí)驗(yàn)結(jié)論；能根據(jù)要求靈活運(yùn)用已學(xué)過的自然科學(xué)理論、實(shí)驗(yàn)方法和儀器，設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)方案并處理相關(guān)的實(shí)驗(yàn)問題。教學(xué)難點(diǎn)：會(huì)控制實(shí)驗(yàn)條件和使用實(shí)驗(yàn)儀器，會(huì)處理實(shí)驗(yàn)安全問題，會(huì)觀察，分析和解釋實(shí)驗(yàn)中產(chǎn)生的現(xiàn)象、數(shù)據(jù)，并得出合理的實(shí)驗(yàn)結(jié)論；能根據(jù)要求靈活運(yùn)用已學(xué)過的自然科學(xué)理論、實(shí)驗(yàn)方法和儀器，設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)方案并處理相關(guān)的實(shí)驗(yàn)問題。教學(xué)方法：講練結(jié)合，計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)教學(xué)過程：一、實(shí)驗(yàn)儀器的讀數(shù)高考要求會(huì)正確使用的電學(xué)儀器有：電流表、電壓表、多用電表、滑動(dòng)變阻器、電阻箱等等。除了滑動(dòng)變阻器以外，其它儀器都要求會(huì)正確讀出數(shù)據(jù)。讀數(shù)的基本原則是：凡儀器最小刻度是10分度的，要求讀到最小刻度后再往下估讀一位（估讀的這位是不可靠數(shù)字）；凡儀器最小刻度不是10分度的，只要求讀到最小刻度所在的這一位，不再往下估讀。電阻箱是按照各個(gè)數(shù)量級(jí)上指針的對(duì)應(yīng)數(shù)值讀數(shù)的，指針必須指向某一個(gè)確定的數(shù)值，不能在兩個(gè)數(shù)值之間，因此電阻箱測(cè)量結(jié)果的各位讀數(shù)都是從電阻箱上指針?biāo)肝恢弥苯幼x出的，不再向下估讀?！纠?】下圖是電壓表的刻度盤。若當(dāng)時(shí)使用的是該表的0-3V量程，那么電壓表讀數(shù)為多少？若當(dāng)時(shí)使用的是該表的0-15V量程，那么電壓表度數(shù)又為多少？0123V051015解：0-3V量程最小刻度是0.1V，是10分度的，因此要向下估讀一位，讀1.15V（由于最后一位是估讀的，有偶然誤差，讀成1.14V-1.17V之間都算正確）。0-15V量程最小刻度為0.5V，不是10分度的，因此只要求讀到0.1V這一位，所以讀5.7V（5.6V-5.8V之間都算正確）?！纠?】下圖是電阻箱示意圖，試讀出當(dāng)時(shí)電阻箱的阻值。0.11011K10K100176543289017654328901765432890176543289017654328901765432890解：電阻箱面板上有6個(gè)旋鈕，每個(gè)旋鈕上方都標(biāo)有倍率。將每個(gè)旋鈕的指針?biāo)傅臄?shù)值（都為整數(shù)）乘以各自的倍率，從最高位到低位依次讀出來(lái)，就得到這時(shí)電阻箱的實(shí)際阻值。注意圖中最左邊的兩個(gè)黑點(diǎn)是表示的是接線柱。若指針位置如圖所示，則阻值為84580.2。如：（04北京理綜）電阻箱各旋鈕的位置如右圖所示，電阻箱R的阻值是_。解析：電阻箱的讀數(shù)方法是：每擋指示數(shù)字乘以相應(yīng)倍率后相加的總和，所以86.3。二、恒定電流實(shí)驗(yàn)常規(guī)1伏安法測(cè)電阻VAVAab伏安法測(cè)電阻有a、b兩種接法，a叫（安培計(jì)）外接法，b叫（安培計(jì)）內(nèi)接法。外接法的系統(tǒng)誤差是由電壓表的分流引起的，測(cè)量值總小于真實(shí)值，小電阻應(yīng)采用外接法；內(nèi)接法的系統(tǒng)誤差是由電流表的分壓引起的，測(cè)量值總大于真實(shí)值，大電阻應(yīng)采用內(nèi)接法。VAabc如果被測(cè)電阻阻值為Rx，伏特表和安培表的內(nèi)阻分別為RV、RA，若，則采用外接法。若，則采用內(nèi)接法。如果無(wú)法估計(jì)被測(cè)電阻的阻值大小，可以利用試觸法：如圖將電壓表的左端接a點(diǎn)，而將右端第一次接b點(diǎn)，第二次接c點(diǎn)，觀察電流表和電壓表示數(shù)的變化。若電流表示數(shù)變化大，說(shuō)明被測(cè)電阻是大電阻，應(yīng)該用內(nèi)接法測(cè)量；若電壓表讀數(shù)變化大，說(shuō)明被測(cè)電阻是小電阻，應(yīng)該用外接法測(cè)量。（這里所說(shuō)的變化大，是指相對(duì)變化，即I/I和U/U）。2滑動(dòng)變阻器的兩種接法abRRRXRX滑動(dòng)變阻器在實(shí)驗(yàn)電路中常用的接法有兩種，分別用下面a、b兩圖表示：a叫限流接法，b叫分壓接法。采用分壓接法時(shí)，被測(cè)電阻RX上的電壓調(diào)節(jié)范圍較大。當(dāng)實(shí)驗(yàn)中要求被測(cè)電阻上的電壓從零開始逐漸增大，或要求電壓調(diào)節(jié)范圍盡量大時(shí)，應(yīng)該用分壓接法。采用分壓接法時(shí)，應(yīng)該選用總阻值較小的滑動(dòng)變阻器；采用限流接法時(shí)，應(yīng)該選用總阻值和被測(cè)電阻接近的滑動(dòng)變阻器。3實(shí)物圖連線方法AAVV無(wú)論是分壓接法還是限流接法，都應(yīng)該先把測(cè)量電路（伏安法部分）接好；對(duì)限流電路，只需用筆畫線當(dāng)作導(dǎo)線，從電源正極開始，把電源、電鍵、滑動(dòng)變阻器、伏安法四部分依次串聯(lián)起來(lái)即可（注意電表的正負(fù)接線柱并選擇正確的量程，滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭應(yīng)調(diào)到阻值最大處）。對(duì)分壓電路，應(yīng)該先把電源、電鍵和滑動(dòng)變阻器的全部電阻絲三部分用導(dǎo)線連接起來(lái)，然后在滑動(dòng)變阻器電阻絲兩端之中任選一個(gè)接頭，比較該接頭和滑動(dòng)觸頭兩點(diǎn)的電勢(shì)高低，根據(jù)伏安法部分電表正負(fù)接線柱的分布，將伏安法部分接入該兩點(diǎn)間。 GAB探針+GGaaRrab三、考試大綱規(guī)定的學(xué)生實(shí)驗(yàn)1用描跡法畫出電場(chǎng)中平面上的等勢(shì)線實(shí)驗(yàn)所用的電流表是零刻度在中央的靈敏電流表，在實(shí)驗(yàn)前應(yīng)先查明電流方向與指針偏轉(zhuǎn)方向的關(guān)系。方法是：將電流表、電池、電阻、導(dǎo)線按圖a或圖b 連接，若R是阻值很大的電阻，就按圖a連接；若r是阻值很小的電阻，就按圖b連接。然后用導(dǎo)線的a端試觸電流表的另一端，觀察電流表指針的偏轉(zhuǎn)方向，就可判定電流方向和指針偏轉(zhuǎn)方向的關(guān)系。本實(shí)驗(yàn)是用恒定電流的電流場(chǎng)來(lái)模擬靜電場(chǎng)。與電池正極相連的A電極相當(dāng)于正點(diǎn)電荷，與電池負(fù)極相連的B相當(dāng)于負(fù)點(diǎn)電荷。白紙應(yīng)放在最下面，導(dǎo)電紙應(yīng)放在最上面（涂有導(dǎo)電物質(zhì)的一面必須向上），復(fù)寫紙則放在中間。只要電流表示數(shù)是零，就表示兩根探針針尖對(duì)應(yīng)的點(diǎn)電勢(shì)相等。把所有與同一個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)電勢(shì)相等的點(diǎn)連起來(lái)，就是等勢(shì)線?！纠?】 用恒定電流的電流場(chǎng)模擬靜電場(chǎng)描繪等勢(shì)線時(shí)，下列哪些模擬實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)是合理的M NMNM NM A.如圖所示圓柱形電極M、N都接電源的正極，模擬等量正點(diǎn)電荷周圍的靜電場(chǎng)B.如圖所示圓柱形電極M接電源正極，圓環(huán)形電極N接電源負(fù)極，模擬正點(diǎn)電荷周圍附近的靜電場(chǎng)C.如圖所示兩個(gè)平行的長(zhǎng)條形電極M、N分別接電源正、負(fù)極，模擬平行板電容器間的靜電場(chǎng) D.如圖所示圓柱形電極M接電源負(fù)極，模擬負(fù)點(diǎn)電荷周圍的靜電場(chǎng)解：用電流場(chǎng)模擬靜電場(chǎng)，在導(dǎo)電紙上必須形成電流。由于、兩個(gè)方案在導(dǎo)電紙上不會(huì)形成電流，因此設(shè)計(jì)不合理。、兩個(gè)設(shè)計(jì)是合理的。選BC。2描繪小電珠的伏安特性曲線因?yàn)樾‰娭椋葱襞荩┑碾娮栎^小（10左右）所以應(yīng)該選用安培表外接法。U/VI/AO小燈泡的電阻會(huì)隨著電壓的升高，燈絲溫度的升高而增大，所以U-I曲線不是直線。為了反映這一變化過程，燈泡兩端的電壓應(yīng)該由零逐漸增大到額定電壓。所以滑動(dòng)變阻器必須選用分壓接法。在上面實(shí)物圖中應(yīng)該選用右面的那個(gè)圖，開始時(shí)滑動(dòng)觸頭應(yīng)該位于左端（使小燈泡兩端的電壓為零）。由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作出的I-U曲線如右，說(shuō)明燈絲的電阻隨溫度升高而增大，也就說(shuō)明金屬電阻率隨溫度升高而增大。（若用U-I曲線，則曲線的彎曲方向相反。）若選用的是標(biāo)有“3.8V 0.3A”的小燈泡，電流表應(yīng)選用0-0.6A量程；電壓表開始時(shí)應(yīng)選用0-3V量程，當(dāng)電壓調(diào)到接近3V時(shí)，再改用0-15V量程。3測(cè)定金屬的電阻率由于該實(shí)驗(yàn)中選用的被測(cè)電阻絲的電阻較小，所以測(cè)量電路應(yīng)該選用伏安法中的電流表外接法。本實(shí)驗(yàn)對(duì)電壓的調(diào)節(jié)范圍沒有特殊要求，被測(cè)電阻又較小，因此供電電路可以選用限流電路。本實(shí)驗(yàn)通過的由于金屬的電阻率隨溫度的升高而變大，因此實(shí)驗(yàn)中通電時(shí)間不能太長(zhǎng)，電流也不宜太大，以免電阻絲發(fā)熱后電阻率發(fā)生較明顯的變化。由于選用限流電路，為保護(hù)電表和電源，閉合電鍵開始實(shí)驗(yàn)前應(yīng)該注意滑動(dòng)觸頭的位置，使滑動(dòng)變阻器接入電路部分的電阻值最大。【例4】在測(cè)定金屬的電阻率的實(shí)驗(yàn)中，待測(cè)金屬導(dǎo)線的長(zhǎng)約0.8m，直徑小于1mm，電阻在5左右。實(shí)驗(yàn)主要步驟如下：用_測(cè)量金屬導(dǎo)線的長(zhǎng)度l，測(cè)3次，求出平均值；在金屬導(dǎo)線的3個(gè)不同位置上用_測(cè)量直徑d，求出平均值；用伏安法測(cè)量該金屬導(dǎo)線的電阻R。在左邊方框中畫出實(shí)驗(yàn)電路圖，并把右圖中所給的器材連接成測(cè)量電路。安培計(jì)要求用0-0.6A量程，內(nèi)阻約1；伏特計(jì)要求用0-3V量程，內(nèi)阻約幾k；電源電動(dòng)勢(shì)為6V；滑動(dòng)變阻器最大阻值20。在閉合電鍵前，滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸點(diǎn)應(yīng)處于正確位置。 根據(jù)以上測(cè)量值，得到該種金屬電阻率的表達(dá)式為=_。解：米尺；螺旋測(cè)微器；測(cè)量部分用安培表外接法，電源部分用限流電路或分壓電路都可以，電阻率 。 (b)（a）4.把電流表改裝為電壓表用圖（a）測(cè)定電流表內(nèi)阻rg，方法是：先斷開S2，閉合S1，調(diào)節(jié)R，使電流表滿偏；然后閉合S2，調(diào)節(jié)R/，使電流表達(dá)到半滿偏。當(dāng)R比R/大很多時(shí)，可以認(rèn)為rg=R/。（當(dāng)R比R/大很多時(shí)，調(diào)節(jié)R/基本上不改變電路的總電阻，可認(rèn)為總電流不變，因此當(dāng)電流表半滿偏時(shí)，通過R/的電流也是滿偏電流的一半，兩個(gè)分路的電阻相等）。實(shí)際上，S2閉合后，總電阻略有減小，總電流略有增大，當(dāng)電流表半滿偏時(shí)，通過R/的電流比通過電流表的電流稍大，即R/比rg稍小，因此此步測(cè)量的系統(tǒng)誤差，總是使rg的測(cè)量值偏小。其中R不必讀數(shù)，可以用電位器，R/需要讀數(shù)，所以必須用電阻箱。根據(jù)rg、Ig和擴(kuò)大后的量程，計(jì)算出需要給電流表串聯(lián)的電阻R1的值。用（b）圖把改裝的電壓表和標(biāo)準(zhǔn)電壓表進(jìn)行校對(duì)。校對(duì)要每0.5V校對(duì)一次，所以電壓要從零開始逐漸增大，因此必須選用分壓電路。百分誤差的計(jì)算：如果當(dāng)改裝電壓表示數(shù)為U時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)電壓表示數(shù)為U / ，則這時(shí)的百分誤差為|U-U / | / U /。如果校對(duì)時(shí)發(fā)現(xiàn)改裝電壓表的示數(shù)總是偏大，則應(yīng)該適當(dāng)增大R1的阻值（使表頭的分壓減小一些），然后再次重新進(jìn)行校對(duì)?！纠?】（04年科研）一個(gè)電壓表VA的內(nèi)阻RA1000，量程為1.0V，現(xiàn)要利用電阻箱擴(kuò)大它的量程，改裝成量程為3.0V的電壓表。改裝后，再用一量程為3.0V的精確的電壓表VB對(duì)其所有刻度進(jìn)行校準(zhǔn)。除了這兩個(gè)電壓表VA、VB外，還有下列一些器材電源 E（電動(dòng)勢(shì)約為6V，內(nèi)阻較小）變阻器 R（總電阻約10）電阻箱 R0（19999）電鍵 K 導(dǎo)線若干（1）圖是以上器材和兩個(gè)電壓表VA、VB的實(shí)物示意圖，試在圖中畫出連線，連成進(jìn)行校準(zhǔn)時(shí)的實(shí)驗(yàn)電路。（2）圖中電阻箱的取值等于 （3）用上述電壓表VB和改裝后并已校準(zhǔn)過的電壓表（以下稱為VC）以及一個(gè)電鍵和一些導(dǎo)線，去測(cè)量一個(gè)電動(dòng)勢(shì)大約為2V的電源的內(nèi)阻r。寫出簡(jiǎn)要測(cè)量步驟，并用測(cè)得的量寫出r的公式。解：答案： 如圖所示 2000將電壓表Vc通過電鍵、導(dǎo)線與電源連接，讀出VC上的示數(shù)UC；再將電壓表Vc和VB串聯(lián)，通過電鍵、導(dǎo)線與電源連接，讀出VC上的示數(shù)UC和VB上的示數(shù)UB。r =（）VARS5用電流表和電壓表測(cè)電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻I/AU/Vo0.2 0.4 0.63.02.01.0實(shí)驗(yàn)電路如右。根據(jù)閉合電路歐姆定律：E=U+Ir，本實(shí)驗(yàn)電路中電壓表的示數(shù)是準(zhǔn)確的，而電流表的示數(shù)比通過電源的實(shí)際電流小，所以本實(shí)驗(yàn)的系統(tǒng)誤差是由電壓表的分流引起的。為了減小這個(gè)系統(tǒng)誤差， 滑動(dòng)變阻器R的阻值應(yīng)該小一些，所選用的電壓表的內(nèi)阻應(yīng)該大一些。為了減小偶然誤差，要多做幾次實(shí)驗(yàn)，多取幾組數(shù)據(jù)，然后利用U-I圖象處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。將點(diǎn)描好后，用直尺畫一條直線，使盡可能多的點(diǎn)落在這條直線上，而且在直線兩側(cè)的點(diǎn)數(shù)大致相等。這條直線代表的U-I關(guān)系的偶然誤差比每一組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的偶然誤差都小。這條直線在U軸上的截距就是被測(cè)電源電動(dòng)勢(shì)E（對(duì)應(yīng)的I=0），斜率的絕對(duì)值就是被測(cè)電源的內(nèi)阻r。（特別要注意：有時(shí)縱坐標(biāo)的起始點(diǎn)不是0，求內(nèi)阻的一般式應(yīng)該是r=|U/I |）。變阻器安培表伏特表電 池電 鍵【例6】在用電流表和電壓表測(cè)電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻的實(shí)驗(yàn)中，所用的電流表和電壓表的內(nèi)阻分別約為0.1和1k。右邊為實(shí)驗(yàn)原理圖，下邊為所需器材的實(shí)物圖。試按原理圖在實(shí)物圖中畫線連接成實(shí)驗(yàn)電路。VAU/VI/A0 0.10 0.20 0.30 0.40 0.50 0.60 0.701.001.101.201.301.401.50 I（A）0.120.200.310.320.500.57U（V）1.371.321.241.181.101.05 一位同學(xué)在實(shí)驗(yàn)中記錄的6組數(shù)據(jù)如上表所示，試根據(jù)這些數(shù)據(jù)在右圖中畫出U-I圖線。根據(jù)圖線可讀出被測(cè)電池的電動(dòng)勢(shì)E=_V，內(nèi)電阻r=_。解：1.46，0.7196用多用電表探索黑箱內(nèi)的電學(xué)元件。（二冊(cè)265-266頁(yè)）設(shè)定黑箱上有三個(gè)接點(diǎn)，兩個(gè)接點(diǎn)間最多只能接一個(gè)元件；黑箱內(nèi)所接的元件不超過兩個(gè)。測(cè)量步驟和判定：用直流電壓擋測(cè)量，A、B、C三點(diǎn)間均無(wú)電壓；說(shuō)明箱內(nèi)無(wú)電源。用歐姆擋測(cè)量，A、C間正、反接阻值不變，說(shuō)明A、C間有一個(gè)電阻。用歐姆擋測(cè)量，黑表筆接A紅表筆接B時(shí)測(cè)得的阻值較小，反接時(shí)測(cè)得的阻值較大，說(shuō)明箱內(nèi)有一個(gè)二極管，可能在AB間，也可能在BC間，如右圖中兩種可能。用歐姆擋測(cè)量，黑表筆接C紅表筆接B測(cè)得阻值比黑表筆A紅表筆接B時(shí)測(cè)得的阻值大，說(shuō)明二極管在AB間。所以黑箱內(nèi)的兩個(gè)元件的接法肯定是右圖中的上圖。練習(xí)用多用電表測(cè)電阻使用前應(yīng)看一下指針是否指在刻度盤左端的零刻線處。如果不在，就應(yīng)該進(jìn)行機(jī)械調(diào)零：用小螺絲刀輕旋表頭正下方中央處的調(diào)零螺絲，使指針指左端零刻線。根據(jù)被測(cè)物理量及其數(shù)量級(jí)將選擇開關(guān)旋到相應(yīng)的位置。讀數(shù)時(shí)還要注意選用刻度盤上對(duì)應(yīng)的量程刻度。（如測(cè)量20mA左右的直流電流，應(yīng)將選擇開關(guān)對(duì)準(zhǔn)左邊100mA量程處，在刻度盤上，應(yīng)該看最下方的刻度，即滿偏刻度為10的刻度線，從刻度盤讀出數(shù)據(jù)后還應(yīng)再乘10，得測(cè)量結(jié)果。）1k 100 10 1OFF2.5 10 50 250 500 2.550mA10010150010250V+V使用歐姆擋時(shí)，在選好倍率后，還必須進(jìn)行歐姆調(diào)零。方法是：將紅、黑表筆短接，調(diào)節(jié)歐姆調(diào)零旋鈕，使指針指右端零刻線處。因此用多用電表的歐姆擋測(cè)電阻的操作步驟是：選擋。一般比被測(cè)電阻的估計(jì)值低一個(gè)數(shù)量級(jí)，如估計(jì)值為200就應(yīng)該選10的倍率。進(jìn)行歐姆調(diào)零。將紅黑表筆接被測(cè)電阻兩端進(jìn)行測(cè)量。將指針示數(shù)乘以倍率，得測(cè)量值。將選擇開關(guān)扳到OFF或交流電壓最高擋。用歐姆擋測(cè)電阻，如果指針偏轉(zhuǎn)角度太?。粗羔?biāo)傅目潭戎堤螅?，?yīng)該增大倍率重新調(diào)零后再測(cè)；如果指針偏轉(zhuǎn)角度太大（即指針?biāo)傅目潭戎堤。?，?yīng)該減小倍率重新調(diào)零后再測(cè)。使用多用電表時(shí)，兩只手只能握住表筆的絕緣棒部分，不能接觸表筆上的金屬部分。1k 100 10 1OFF2.5 10 50 250 500 2.550mA10010150010250V+V【例7】多用電表表頭的示意圖如右。在正確操作的情況下： 若選擇開關(guān)的位置如灰箭頭所示，則測(cè)量的物理量是_，測(cè)量結(jié)果為_。若選擇開關(guān)的位置如白箭頭所示，則測(cè)量的物理量是_，測(cè)量結(jié)果為_。若選擇開關(guān)的位置如黑箭頭所示，則測(cè)量的物理量是_，測(cè)量結(jié)果為_。若選擇開關(guān)的位置如黑箭頭所示，正確操作后發(fā)現(xiàn)指針的偏轉(zhuǎn)角很小，那么接下來(lái)的正確操作步驟應(yīng)該依次為：_，_，_。全部測(cè)量結(jié)束后，應(yīng)將選擇開關(guān)撥到_或者_(dá)。無(wú)論用多用電表進(jìn)行何種測(cè)量（限于直流），電流都應(yīng)該從色_表筆經(jīng)_插孔流入電表。解：直流電壓，12.4V。直流電流，49mA。電阻，17k。該用1k倍率，重新調(diào)零，將紅黑表筆分別接觸被測(cè)電阻的兩根引線，讀出指針?biāo)缚潭?，再乘以倍率得測(cè)量值。OFF，交流電壓500V檔位置。紅，正四、重要的演示實(shí)驗(yàn)1平行板電容器的電容靜電計(jì)是測(cè)量電勢(shì)差的儀器。指針偏轉(zhuǎn)角度越大，金屬外殼和上方金屬小球間的電勢(shì)差越大。在本實(shí)驗(yàn)中，靜電計(jì)指針和A板等電勢(shì)，靜電計(jì)金屬殼和B板等電勢(shì)，因此指針偏轉(zhuǎn)角越大表示A、B兩極板間的電壓越高。本實(shí)驗(yàn)中，極板帶電量保持不變。三個(gè)圖依次表示：正對(duì)面積減小時(shí)電壓增大；板間距離增大時(shí)電壓增大；插入電介質(zhì)時(shí)電壓減小。由知，這三種情況下電容分別減小、減小、增大。因此可以確定C和S、d、的關(guān)系是。2磁電式電表原理圓柱形鐵芯的作用是在磁鐵兩極和鐵芯間生成均勻地輻向分布的磁場(chǎng)。不管線圈轉(zhuǎn)到什么角度，線圈平面都跟磁感線平行，線圈受到的安培力矩的大小只跟電流大小成正比。線圈繞在鋁框上，線圈的兩端分別和兩個(gè)螺旋彈簧相接，被測(cè)電流由這兩個(gè)彈簧流入線圈。鋁框可以起到電磁阻尼的作用。指針偏轉(zhuǎn)方向與電流方向有關(guān)。因此根據(jù)指針偏轉(zhuǎn)方向，可以知道被測(cè)電流方向。3研究電磁感應(yīng)現(xiàn)象首先要查明電流表指針偏轉(zhuǎn)方向和電流方向的關(guān)系（方法與畫電場(chǎng)中平面上等勢(shì)線實(shí)驗(yàn)相同）。電鍵閉合和斷開時(shí)、電鍵閉合后滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭移動(dòng)過程中、電鍵閉合后線圈A在B中插入、拔出時(shí)，都會(huì)發(fā)現(xiàn)電流表指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，說(shuō)明有感應(yīng)電流產(chǎn)生。而電鍵保持閉合、滑動(dòng)觸頭不動(dòng)、線圈A 在B中不動(dòng)時(shí)，電流表指針都不動(dòng)，說(shuō)明無(wú)感應(yīng)電流產(chǎn)生。結(jié)論：閉合電路中有感應(yīng)電流產(chǎn)生的充分必要條件是穿過閉合電路的磁通量發(fā)生變化。五、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)舉例176543289017654328901765432890176543289017654328901765432890110010100001000001000【例8】 利用如圖所示的一只電壓表、一個(gè)電阻箱和一個(gè)電鍵，測(cè)量一個(gè)電池組的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻。請(qǐng)畫出實(shí)驗(yàn)電路圖，并用筆畫線作導(dǎo)線將所給器材連接成實(shí)驗(yàn)電路。用記錄的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)寫出電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻的表達(dá)式。解：與學(xué)生實(shí)驗(yàn)相比，用電阻箱代替了電流表。由于電壓可測(cè)，由電壓、電阻就可以算出電流（這個(gè)電流是通過電阻箱的電流，比通過電池的電流偏小，系統(tǒng)誤差是由電壓表的分流造成的）。電路圖如下。實(shí)驗(yàn)步驟是：按電路圖接好實(shí)驗(yàn)電路改變電阻箱阻值，分別讀出兩組電阻箱阻值和對(duì)應(yīng)的路端電壓值R1、U1、R2、U2。V176543289017654328901765432890176543289017654328901765432890110010100001000001000根據(jù)閉合電路歐姆定律列出與這兩組數(shù)據(jù)相對(duì)應(yīng)的方程：。解方程組可得E和r：如果只給出電阻箱和電流表，用類似的方法同樣可以測(cè)量電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻?！纠?】 電橋法測(cè)電阻。利用給出的電路圖和器材（G為靈敏電流表，R0為阻值均勻的電阻絲，R為已知阻值的定值電阻，Rx為被測(cè)電阻）。要求利用這些器材測(cè)未知電阻Rx。實(shí)驗(yàn)中還需要什么測(cè)量?jī)x器？將實(shí)物連成電路圖。寫出測(cè)量Rx的實(shí)驗(yàn)步驟，并寫出利用測(cè)量數(shù)據(jù)表示Rx的表達(dá)式。GRxRR0L1 L2RXRR0P解：還需要米尺（測(cè)量左右兩部分電阻絲的長(zhǎng)度L1、L2）。實(shí)物連接圖略。按圖接好電路后，移動(dòng)滑動(dòng)觸頭P，使電流表指針指在中央零刻度處。用刻度尺測(cè)量P點(diǎn)兩邊電阻絲的長(zhǎng)度L1、L2；由RXR=L1L2得?！纠?0】下右圖中的P是一根表面均勻地鍍有一層很薄的電阻膜的長(zhǎng)陶瓷管（碳膜布滿圓柱體的外側(cè)面）。陶瓷管的長(zhǎng)度約為50cm，外徑約為6cm，所用電阻膜材料的電阻率已知為，管的兩端有導(dǎo)電箍M、N。該電阻的長(zhǎng)度就是陶瓷管的長(zhǎng)度，其截面積可看作等于膜的厚度與圓周長(zhǎng)的乘積?，F(xiàn)有器材為：A.米尺、B.游標(biāo)卡尺、C.螺旋測(cè)微器、D.電壓表、E.電流表、F.電池組、G.滑動(dòng)變阻器、H.電阻箱、I.電鍵和導(dǎo)線。請(qǐng)你設(shè)計(jì)一個(gè)測(cè)量該電阻膜厚度d的實(shí)驗(yàn)方案。所須選用的器材有：_（填器材前的字母即可）。所須測(cè)量的物理量有：_ 、_、 _、 _。根據(jù)實(shí)驗(yàn)測(cè)得的以上數(shù)據(jù)計(jì)算電阻膜厚度d的數(shù)學(xué)表達(dá)式為：d=_。在左下圖的方框中畫出實(shí)驗(yàn)電路圖（MN間的電阻膜的電阻約幾個(gè)，滑動(dòng)變阻器的總阻值為50）。并將右下圖中的實(shí)物按電路圖連接起來(lái)（有根導(dǎo)線已經(jīng)連好，不得改動(dòng)）。MNPmAVEAR1R2 K2K1解：A（用來(lái)測(cè)量MN間的長(zhǎng)度）、B（用來(lái)測(cè)量陶瓷管的外徑）、D、E、F、G、I（以上用來(lái)測(cè)量電阻膜的阻值） MN間距離L、管的外徑D、電流I、電壓U 測(cè)量大電阻所以要采用電流表內(nèi)接法；由于被測(cè)電阻阻值遠(yuǎn)大于滑動(dòng)變阻器的總阻值，所以只有采用分壓電路才能做到多取幾組數(shù)據(jù)測(cè)電阻值，減小偶然誤差。【例11】在實(shí)驗(yàn)室中，往往利用半偏法測(cè)量電流表或電壓表的內(nèi)阻。測(cè)量電路圖如下。E為電源，其電動(dòng)勢(shì)為E。R1為總阻值較大的滑動(dòng)變阻器。R2為電阻箱。A為被測(cè)電流表。用此電路，經(jīng)以下步驟可近似測(cè)得電流表的內(nèi)阻RA：閉合K1，斷開K2，調(diào)節(jié)R1，使電流表讀數(shù)等于其量程I0；保持R1不變，閉合K2，調(diào)節(jié)R2，使電流表讀數(shù)等于I0/2；讀出R2的值，則RA=R2。按照電路圖在右邊實(shí)物圖所給出的實(shí)物圖中畫出連接導(dǎo)線。若電源的內(nèi)阻忽略不計(jì)，試分析該實(shí)驗(yàn)的系統(tǒng)誤差總是使電表內(nèi)阻的測(cè)量值比其真實(shí)值偏大還是偏??？AK2K2解：圖略。閉合K2后，回路的總電阻減小，總電流將增大。因此當(dāng)電流表讀數(shù)等于I0/2時(shí)，通過電阻箱的電流將略大于I0/2，實(shí)際上電阻箱的電阻比表頭電阻小一些，也就是說(shuō)測(cè)量值比真實(shí)值偏小。【例12】用伏安法測(cè)電阻時(shí)，由于電壓表、電流表內(nèi)阻的影響，測(cè)量結(jié)果總存在系統(tǒng)誤差。按下圖所示的電路進(jìn)行測(cè)量，可以消除這種系統(tǒng)誤差。該實(shí)驗(yàn)的第一步是：閉合電鍵S1，將電鍵S2接2，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器RP和r，使電壓表讀數(shù)盡量接近滿量程，讀出這時(shí)電壓表和電流表的示數(shù)U1、I1；請(qǐng)你接著寫出第二步，并說(shuō)明需要記錄的數(shù)據(jù)：_。RPVAS21RXrS12VAS2S1RPRX由以上記錄數(shù)據(jù)計(jì)算被測(cè)電阻RX的表達(dá)式是RX=_。將右圖中給出的儀器按照電路圖的要求連接起來(lái)。解：將電鍵S2接1，讀出這時(shí)電壓表和電流表的示數(shù)U2、I2。 圖略。U/VI/Ao【例13】 某同學(xué)選用一只標(biāo)有“3.8V 0.3A”的小燈泡，用電流表和電壓表測(cè)量它在不同電壓下的電流，從而計(jì)算出它在不同電壓下的實(shí)際電阻值。根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)畫出的I-U圖象如圖。從圖象看出，電壓越高對(duì)應(yīng)的實(shí)際電阻值越_，這說(shuō)明燈絲材料的電阻率隨溫度的升高而_。若實(shí)驗(yàn)室提供的器材是：電動(dòng)勢(shì)為6V，內(nèi)阻很小的鉛蓄電池；量程0-0.6-3A的直流電流表；量程0-3-15V的直流電壓表；最大阻值10的滑動(dòng)變阻器；一只電鍵和若干導(dǎo)線。請(qǐng)畫出正確的實(shí)驗(yàn)電路圖。并標(biāo)出開始實(shí)驗(yàn)時(shí)所用的電表量程和滑動(dòng)變阻器滑動(dòng)觸頭的位置。解：曲線上每一點(diǎn)和原點(diǎn)的連線的斜率的倒數(shù)表示該時(shí)刻對(duì)應(yīng)的燈絲電阻。由圖象可知隨著電壓的升高燈絲的電阻增大。這說(shuō)明燈絲材料的電阻率隨溫度的升高而增大。正常工作時(shí)燈絲的電阻才十幾個(gè)歐姆，電壓低時(shí)電阻更小，所以應(yīng)作為小電阻處理，測(cè)量部分應(yīng)該用外接法。燈絲兩端的電壓要求從零開始逐漸增大，所以供電部分必須采用分壓電路。開始時(shí)電流表量程應(yīng)選用0.6A，電壓表量程應(yīng)選用3V（快要超過3V時(shí)再改用15V量程），滑動(dòng)變阻器滑動(dòng)觸頭的位置應(yīng)使燈絲兩端分到的電壓為零。【例14】隨著居民生活水平的提高，純凈水已經(jīng)進(jìn)入千家萬(wàn)戶。某市對(duì)市場(chǎng)上出售的純凈水質(zhì)量進(jìn)行了抽測(cè)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)競(jìng)有九成樣品的細(xì)菌超標(biāo)或電導(dǎo)率不合格（電導(dǎo)率是電阻率的倒數(shù)，是檢驗(yàn)純凈水是否合格的一項(xiàng)重要指標(biāo)）。不合格的純凈水的電導(dǎo)率一定是偏_（填大或?。?duì)純凈水樣品進(jìn)行檢驗(yàn)所用的設(shè)備原理如圖所示，將采集的水樣裝入絕緣性能良好的塑料圓柱形容器內(nèi)，容器兩端用金屬圓片電極密封。請(qǐng)把檢測(cè)電路連接好（要求測(cè)量盡可能準(zhǔn)確，已知水的電導(dǎo)率遠(yuǎn)小于金屬的電導(dǎo)率，所用滑動(dòng)變阻器的阻值較?。?。解：純水的電阻率是很大的，因此電導(dǎo)率是很小的。不合格的純凈水一定是含有雜質(zhì)，因此電導(dǎo)率偏大。測(cè)量部分用內(nèi)接法，供電部分用分壓電路。A B C6.如圖所示，一只黑箱有A、B、C三個(gè)接線柱，規(guī)定每?jī)蓚€(gè)接線柱間最多只能接一個(gè)電器元件。并且已知黑箱內(nèi)的電器元件是一只電阻和一只二極管。某同學(xué)利用多用電表的歐姆擋，用正確的操作方法依次進(jìn)行了6次測(cè)量，將每次紅、黑表筆的位置和測(cè)得的阻值都填入了下表。紅表筆接AABBCC黑表筆接BCACAB測(cè)得阻值()10010k10010.1k90190由表中的數(shù)據(jù)可以判定：電阻接在_兩點(diǎn)間，阻值為_。二極管接在_兩點(diǎn)間，其中正極接在_點(diǎn)。二極管的正向阻值為_，反向阻值為_。解：電阻與電流方向無(wú)關(guān)，所以AB間為電阻，阻值為100。阻值最大的是電流從B到C的時(shí)候，這個(gè)電阻值一定是二極管的反向電阻而且二極管一定在AC間，又因?yàn)橛脷W姆表時(shí)，電流從黑表筆流出，紅表筆流入，所以AC間電阻小的時(shí)侯黑表筆接的是正極，即A為正極。二極管正向電阻90，反向電阻10k。7.如圖所示，是用高電阻放電法測(cè)電容的實(shí)驗(yàn)電路圖。其原理是測(cè)出電容器在充電電壓為U時(shí)所帶的電荷量Q，從而求出其電容C。該實(shí)驗(yàn)的操作步驟如下：按電路圖接好實(shí)驗(yàn)電路；接通電鍵S，調(diào)節(jié)電阻箱R的阻值，使微安表的指針接近滿刻度記下這時(shí)的電壓表讀數(shù)U0=6.2V和微安表讀數(shù)I0=490A；斷開電鍵S并同時(shí)開始計(jì)時(shí)，每隔5s或10s讀一次微安表的讀數(shù)i，將讀數(shù)記錄在預(yù)先設(shè)計(jì)的表格中；根據(jù)表格中的12組數(shù)據(jù)，以t為橫坐標(biāo)，i為縱坐標(biāo)，在坐標(biāo)紙上描點(diǎn)（右圖中用“”表示）。根據(jù)以上實(shí)驗(yàn)結(jié)果和圖象，可以估算出當(dāng)電容器兩端電壓為U0時(shí)該電容器所帶的電荷量Q0約為_C，從而算出該電容器的電容約為_F。解：按照?qǐng)D中的點(diǎn)，用光滑曲線把它們依次連接起來(lái)，得到i-t圖線，圖線和橫軸所圍的面積就是放電量，即原來(lái)電容器的帶電量。每小格相當(dāng)于2.510-4C，用四舍五入法數(shù)得小方格有32個(gè)，所以Q0=810-3C。再由C= Q0/ U0，得C=1.310-3F。i/ AA0 20 40 60 80 t/s600500400300200100VSCR A