高中物理电学实验PPT课件

高中物理电学实验讲义（上）前言：既然是讲电学实验，自然都离不开电表的使用，所以，我们打破教材、教辅常规顺序，从电表的内部结构和工作原理开始，由浅入深逐节讲解近些年高考试题中涉及的电学系列实验知识要点，并将实验结论、误差的产生和控制等复杂的逻辑推理过程尽量归纳为公式、模板或口诀的形式予以简化，希望同学们烂熟于心，以便在答题时，减少不必要的思考和推导过程，提高解题效率。

另外，在每一小节单元模块后都附有近十年全国高考实验真题索引，以便于同学们对照学习或自我检查测试。

由于实验内容较多，且每节都插有大量图片内容，为了便于阅读，特将原文件分成（上）、（中）、（下）三个部分。

一、电表的改装1.电表的内部结构及工作原理我们在实验室中使用的电表，如：电流表（安培表）、电压表（伏特表）都是由量程较小的电流表（又称表头G）经过改装而来。

表头G的内部结构主要由两块永久磁铁、金属线圈、螺旋弹簧、指针和表盘等构成。

其工作原理是利用通电金属线圈在磁场中受到安培力的作用发生旋转，指针的偏角与通过的电流强度成正比。

2．表头G的三个参数之间的关系表头的三个参数是指表头线圈电阻Rg 、满偏电流Ig和满偏电压Ug。

三者的关系符合欧姆定律，即：Ig=Ug/Rg3.将小量程的表头G改装为大量程的电流表（安培表）若使扩大后的电流表量程为原来表头满偏电流的n倍（即：n=I/ Ig），则必须给表头G并联．．一个小电阻R来分流多余的电流I R, 如下图。

由并联电路的特点，知：Ig*Rg=（I-Ig）*R又 n=I/ Ig所以，解得：R= Rg/（n-1）…………………公式①（必须熟记）4.将小量程的表头G改装为大量程的电压表（伏特表）若使扩大后的电压表量程为原来表头满偏电压的n倍（即：n=U/Ug），则必须给表头G 串联．．一个大电阻R来分担多余的电压U R,如图：由串联电路的特点，知：U = Ug +（Ug /Rg）*R又 n=U/ Ug所以，解得：R=（n-1）Rg…………………公式②（必须熟记）以上公式①、②很重要，也很好记。

第17讲电学实验命题规律 1.命题角度：(1)电阻的测量；(2)描绘小电珠的伏安特性曲线；(3)测量金属的电阻率；(4)练习使用多用电表；(5)测定电源的电动势和内阻；(6)传感器的简单使用.2.常用方法：伏安法、内接法、外接法、替代法、半偏法、电桥法、公式法、图象法．考点一以测电阻为核心的实验伏安法测电阻R测＝U测I测＝R x＋R A>R x，适合测量大电阻R测＝U测I测＝R x R VR x＋R V<R x，适合测量小电阻描绘小电珠的伏安特性曲线(1)连接电路：用导线进行实物连接(2)测量与记录：移动滑动变阻器触头位置，测出12组左右不同的电压值U和电流值I，填入自己设计的表格中(3)画出图象：画I－U图线测量金属的电阻率1.测电阻R x＝UI2.测电阻率ρ，R x＝ρLS，而S＝πD24，R x＝UI，联立得ρ＝πUD24IL例1(2022·湖北省新高考联考协作体高三期末)音箱线用于连接功放与音箱，用单晶铜作音箱线，音响的音质会更清晰，因为单晶铜电阻率比普通铜低，下面是测量单晶铜电阻率的实验方案．(1)用螺旋测微器测量一单晶铜丝的直径，示数如图(a)所示，可读得单晶铜丝的直径为________ mm；(2)图(b)为实验电路，为了保证两个电表的示数从零开始变化，请画线将滑动变阻器正确接入电路；(3)电路接好后，闭合开关S，滑动变阻器触头从左移到右，发现电压表示数变化很大，电流表示数总为零，这可能是线夹P处发生______(选填“短路”或“断路”)；(4)线夹P的问题解决后，闭合开关S，滑动变阻器触头移到合适位置不动，再把线夹P从a 向b移动，发现电压表示数很小且变化不大，这时应该把连接电压表负接线柱的导线改接在________，再重新把线夹P从a向b移动，读出多组电压表和电流表示数，计算电阻，把多组电阻值与接入电路长度值画成如图(c)的R－x关系图线，根据图线可知R0＝______ Ω，单晶铜的电阻率为________ Ω·m(π取3，计算结果保留两位有效数字)．例2(2022·全国乙卷·23)一同学探究阻值约为550 Ω的待测电阻R x在0～5 mA范围内的伏安特性．可用器材有：电压表(量程为3 V，内阻很大)，电流表(量程为1 mA，内阻为300 Ω)，电源E(电动势约为4 V，内阻不计)，滑动变阻器R(最大阻值可选10 Ω或1.5 kΩ)，定值电阻R0(阻值可选75 Ω或150 Ω)，开关S，导线若干．(1)要求通过R x的电流可在0～5 mA范围内连续可调，将图(a)所示的器材符号连线，画出实验电路的原理图；(2)实验时，图(a)中的R应选最大阻值为__________(填“10 Ω”或“1.5 kΩ”)的滑动变阻器，R0应选阻值为________(填“75 Ω”或“150 Ω”)的定值电阻；(3)测量多组数据可得R x的伏安特性曲线．若在某次测量中，电压表、电流表的示数分别如图(b)和图(c)所示，则此时R x两端的电压为__________ V，流过R x的电流为__________ mA，此组数据得到的R x的阻值为__________ Ω(保留3位有效数字)．考点二以闭合电路欧姆定律为核心的实验练习使用多用电表1.原理：闭合电路欧姆定律，I＝ER x＋R内(其中R内＝R g＋R＋r，I与R x 成一一对应关系)2.中值电阻R中＝R g＋R＋r3.红、黑表笔短接，欧姆调零，I g＝ER g＋R＋r4.电流方向：“红进黑出”测定电源的电动势和内阻伏安法1.原理：U＝E－Ir2.误差来源：电压表的分流3.误差分析：E测<E真，r测<r真(r测＝R V·rR V＋r)伏安法1.原理：U＝E－Ir2.误差来源：电流表的分压3.误差分析：E测＝E真，r测>r真(r测＝r＋R A)伏阻法1.原理：E＝U＋UR r2.关系式：1U＝rE·1R＋1E3.误差分析：E测<E真，r测<r真(r测＝R V·rR V＋r)安阻法1.原理：E＝IR＋Ir2.关系式：1I＝1E·R＋rE或R＝E·1I－r3.误差分析：E测＝E真，r测>r真(r测＝r＋R A)例3(2022·广东肇庆市二模)某同学用以下器材组装一简易欧姆表．毫安表A(量程0～50 mA)电阻箱R(阻值0～999.9 Ω)学生电源(输出电压0～16 V)红、黑表笔各一只导线若干实验步骤如下：(1)用导线将毫安表A、电阻箱R、学生电源串联起来，两只表笔一只接毫安表的负极，一只接学生电源负极，为使电流从黑色表笔流出，和毫安表相连的表笔应为________(选填“红”或“黑”)表笔；(2)将学生电源的电压调至2 V，电阻箱调到100.0 Ω，将两表笔短接，发现毫安表指针向右偏转，调节电阻箱阻值，当阻值为35.0 Ω时，发现毫安表恰好满偏，此时电路中的总电阻为________ Ω；(结果保留一位小数)(3)断开两表笔，他在毫安表0刻度处标记“∞”，“50 mA”刻度处标记“0”，并在其他刻度处标上正确阻值成为一个简易欧姆表，则25 mA处应标记________ Ω；(结果保留一位小数)(4)将学生电源的电压调至6 V，将两表笔短接，调节电阻箱直到毫安表满偏，此时该欧姆表的倍率为________(选填“×2”“×3”或“×10”)，将一未知电阻接入两表笔之间，发现毫安表指在25 mA处，该电阻的阻值为________ Ω(结果保留一位小数)．例4(2022·山东济南市一模)某实验小组利用电流表和电压表测定一节干电池的电动势和内电阻，实验器材如下：干电池一节(电动势约为1.5 V，内阻约为0.5 Ω)；电压表V(量程为0～3 V，内阻约为3 kΩ)；电流表A(量程为0～0.6 A，内阻约为0.2 Ω)；滑动变阻器(最大阻值为20 Ω)；开关、导线若干．(1)实验电路图选择______(选填“甲”或“乙”)．(2)用笔画线代替导线，将图中的器材连成实验电路．(3)完成实验后，某同学利用图象分析由电表内阻引起的实验误差．在下列选项中，实线是根据实验数据描点作图得到的U－I图象；虚线是该电源真实的路端电压U随真实的干路电流I变化的U－I图象．本次实验分析误差的U－I图象是________．(4)为减小电表内阻引起的实验误差，在电表量程不变的情况下，可以采取的措施是________．A．换用内阻更小的电流表B．换用内阻更大的电流表C．换用内阻更小的电压表D．换用内阻更大的电压表例5(2022·黑龙江省哈师大附中高三期末)某探究小组采用如图甲所示的电路测定一节干电池的电动势和内阻时，发现量程为0～3 V的电压表出现故障不能正常使用，实验台上有一个量程为0～500 μA、内阻R g＝200 Ω的灵敏电流计和一个电阻箱R(0～9 999 Ω)．(1)为了把灵敏电流计改装成量程为0～3 V的电压表继续实验，电阻箱R应调至______ Ω.(2)请用笔画线代替导线完成图乙的实物电路连接．(3)探究小组中一个同学用灵敏电流计和电阻箱设计了如图丙所示的实验电路，同样测出了干电池的电动势和内阻．①多次调节电阻箱，记录灵敏电流计的示数I和电阻箱的阻值R，干电池的电动势和内阻分别用E 和r 表示，则1I和R 的关系式为________________．②然后以1I 为纵坐标，以R 为横坐标，作出了1I －R 图线为一直线，如图丁所示，测得直线在纵轴上的截距b ＝144，直线的斜率k ＝57，则该干电池的电动势E ＝________ V ，内阻r ＝________ Ω.考点三 创新型实验1．测量电阻创新方案对比安安法如果已知的内阻R 1，则可测得的内阻R 2＝I 1R 1I 2串联一定值电阻R 0后，同样可测得的内阻R 2＝I 1(R 1＋R 0)I 2伏伏法两电表的满偏电流接近时，若已知的内阻R 1，则可测出的内阻R 2＝U 2U 1R 1并联一定值电阻R 0后，同样可得的内阻R 2＝U 2U 1R 1＋U 1R 0替代法单刀双掷开关分别与1、2相接，调节电阻箱R 1，保证电流表两次读数相等，则R 1的读数即等于待测电阻的阻值 半偏法测量电流表内阻闭合S 1，断开S 2，调节R 1使G 表满偏；再闭合S 2，只调节R 2，使G 表半偏(R 1≫R 2)，则R 2＝R 测，R 测<R 真测量电压表内阻使R 2＝0，闭合S ，调节R 1使V 表满偏；只调节R 2使V 表半偏(R V ≫R 1)，则R 2＝R 测，R 测>R 真电桥法调节电阻箱R3，当A、B两点的电势相等时，R 1和R3两端的电压相等，设为U1，同时R2和R x两端的电压也相等，设为U2，根据欧姆定律有：U1R1＝U2R2，U1R3＝U2R x.由以上两式解得：R1·R x＝R2·R3，这就是电桥平衡的条件，由该平衡条件可求出被测电阻R x的阻值2．传感器的应用例6(2022·江苏连云港市高三期末)某同学用如图甲所示的电路测量未知电阻R x的阻值．已知电源电动势约为4.5 V，内阻约为1.5 Ω，电压表满偏电压为3 V，定值电阻R0＝3.5 Ω，电阻箱R最大阻值为99.9 Ω.电阻R/Ω 1.0 2.0 4.0 6.08.010.0电压U/V0.75 1.28 2.00 2.45 2.76 3.00(1)将S2接1，闭合开关S1前，该同学首先将电阻箱的阻值调到最大，这样操作是________(选填“正确”或“错误”)的；(2)多次改变电阻箱R的阻值，得到对应电压表的示数U如表格所示，请根据实验数据在图乙中作出U－R关系图象；(3)断开S 1，将S 2接2，再闭合S 1，电压表示数为1.60 V ，利用(2)中测绘的U －R 图象可得R x ＝________ Ω，考虑到电压表为非理想电表，则R x 测量值________真实值(选填“大于”“小于”或“等于”)．例7 (2022·山东卷·14)某同学利用实验室现有器材，设计了一个测量电阻阻值的实验．实验器材：干电池E (电动势1.5 V ，内阻未知)； 电流表A 1(量程10 mA ，内阻为90 Ω)； 电流表A 2(量程30 mA ，内阻为30 Ω)； 定值电阻R 0(阻值为150 Ω)； 滑动变阻器R (最大阻值为100 Ω)； 待测电阻R x ； 开关S ，导线若干． 测量电路如图所示．(1)断开开关，连接电路，将滑动变阻器R 的滑片调到阻值最大一端．将定值电阻R 0接入电路；闭合开关，调节滑片位置．使电流表指针指在满刻度的12处．该同学选用的电流表为________(选填“A 1”或“A 2”)；若不考虑电池内阻．此时滑动变阻器接入电路的电阻值应为________ Ω.(2)断开开关，保持滑片的位置不变．用R x 替换R 0，闭合开关后，电流表指针指在满刻度的35处，则R x 的测量值为________ Ω.(3)本实验中未考虑电池内阻，对R x 的测量值________(选填“有”或“无”)影响．1．(2022·甘肃张掖市高三期末)已知电流计G 的量程约为几毫安，内阻很小，现要将其量程扩大为原来的3倍，某同学设计如图所示的电路图， 实验室提供了以下器材：A ．电源(E 1＝3 V)B ．电源(E 2＝15 V)C．滑动变阻器R1(阻值为0～1 kΩ)D．滑动变阻器R2(阻值为0～15 kΩ)E．电阻箱F．开关、导线．(1)电源应选________，滑动变阻器应选________．(均填器材前所对应的字母)(2)改装步骤如下，请将步骤补充完整：①按电路图连接各器材，把滑动变阻器的滑片调至最________(选填“左”或“右”)端；②将开关S2断开，S1闭合；③调节滑动变阻器的滑片，使电流计G满偏；④保持________不变，再闭合开关S2，把电阻箱调到适当值，使电流计________；⑤不再改变电阻箱的阻值，保持电流计G和电阻箱并联，撤去其他电路，即可将电流计G的量程扩大为原来的3倍．2．(2022·福建龙岩市三模)为了节能环保，一些公共场所使用光控开关控制照明系统．光控开关可采用光敏电阻来控制，光敏电阻是阻值R随光的照度I的变化而发生变化的元件(照度可以反映光的强弱，光越强，照度越大，照度单位为lx)．(1)某光敏电阻在不同照度下的阻值R如下表所示，根据表中的数据，请在图甲的坐标系中描绘出阻值随照度变化的曲线，并判断光敏电阻的阻值R与照度I是否成反比关系．答________(填“是”或“否”)．照度I/lx0.20.40.60.8 1.0 1.2阻值R/kΩ 5.8 3.7 2.7 2.3 2.0 1.8(2)图乙为街道路灯自动控制电路，利用直流电源E为电磁铁供电，利用照明电源为路灯供电．为达到天亮灯熄、天暗灯亮的效果，路灯应接在________(填“AB”或“CD”)之间．(3)已知线圈的电阻为140 Ω，直流电源E的电动势E＝36 V，内阻忽略不计．当线圈中的电流大于10 mA时，继电器的衔铁将被吸合，滑动变阻器R′的阻值应调为________ Ω，才能使天色渐暗、照度低于1.0 lx时点亮路灯．(4)使用一段时间后发现，路灯在天色更亮时就已点亮了，为了使路灯能按设计要求点亮和熄灭，变阻器R′的阻值应适当调________(选填“大”或“小”)些．。

电学实验高中物理说到电学实验，大家的第一反应是不是都是那些绕绕绕的电线、闪闪亮的电灯泡，或者一堆看不懂的仪器？电学这玩意儿，说白了就是研究电是怎么来的，怎么流的，怎么跑的。

但问题来了，电这么“调皮”，咱咋能搞清楚它的奥秘呢？这时候就得靠实验了。

你想，电学实验可不是什么高深的“黑魔法”，就像是咱们平时玩游戏一样，有些规则你得摸索，有些技巧你得掌握。

别看实验过程中一堆电线、一堆仪器，弄不好电流给你整一个“触电”小惊喜，但其实它背后的原理，简直跟咱小时候做的“秘密基地”差不多，就是你小心点，不管什么电，都是有规律的，摸清了它，反而很有趣。

电学实验，基本上就是在搞清楚电是怎么“跑”的，电流的方向、电压的变化、甚至是电阻的影响。

你要知道，电流就像一条河流，电压就是这条河的水位高低，而电阻嘛，就好比是河道的宽窄，宽的地方水流轻松，窄的地方水流就会被卡住。

所以说，电学实验，首先就得弄明白这些基础的东西，不然一开始就是“盲人摸象”——什么都不明白。

最基本的实验，比如串联和并联，真心就是电学的“基础功”。

你看啊，串联电路就像是排队进超市，一个一个走，电流只有一个“通道”。

而并联电路呢，就是一大群人各走各的，不同的电器可以各自接收不同的电流，别看这两个电路看起来差不多，但效果大有不同。

然后，再来说说欧姆定律——电学中最经典的定律之一。

它就像是电学实验的“口碑王”，不管你做什么实验，最后都得回归到欧姆定律上。

别看这个名字那么高大上，实际上它说的就是“电流、电压和电阻之间的关系”。

你可以把它想象成三个人玩接力赛跑，电流是跑步的速度，电压是起跑的助力，而电阻呢，就是你跑道上的小石头，石头越多，跑得就越慢。

所以，电压越大，电流越大，电阻越大，电流就会越小。

听起来是不是很简单？可一做实验，你才会知道，这其中的“玄机”多着呢。

比如你拿电池和灯泡做实验，电池电压高，灯泡亮得像个小太阳；电池电压低了，灯泡就黯淡了，这就是电压和电流之间的直接关系。