电学实验知识点

-1-电学实验部分一读数：1游标卡尺：数据=精确值+精度位置精确值：看游标尺的零刻线在主尺上的位置精度：分度数mm1有10分度（0.1mm）、20分度（0.05mm）、50分度（0.02mm）位置：从游标尺上零刻线一次标度，找游标尺上与主尺刻线对齐的位置数据特点：游标卡尺不估读a十分度的以mm为单位小数点后有一位小数，末尾数字为0、1、2、3等b二十分度的以mm为单位小数点后有两位小数，末尾数字为0、5c五十分度的以mm为单位小数点后有两位小数，末尾数字为0、2、4、6、82螺旋测微器：数据=主尺数据+精度螺旋尺位置主尺数据：看螺旋尺做边缘在主尺上的位置精度：505.0mm=0.01mm螺旋尺位置：看主尺轴线在螺旋尺上的位置数据特点：游标卡尺必须估读以mm为单位小数点后有三位小数3电压表、电流表：数据=精确值+精度估读位置精确值：读取左边刻线数据精度：最小一格所代表的数据a精度含1则：数据=精确值+精度10n（n=0、1、2、3————9）读到精度的下一位，末尾数字为0、1、2、3————9a精度含5则：数据=精确值+精度5n（n=0、1、2、3、4）读到精度的本位，末尾数字为0、1、2、3————9a精度含2则：数据=精确值+精度2n（n=0、1）读到精度的本位，末尾数字为0、1、2、3————94电阻表、电阻箱读书：电阻箱：各个旋钮读书倍率，最终相加电阻表：数据=读书倍率-2-5刻度尺：二测量电路：物理背景：设电压表读数为U电流表读书为IIUR测真真真IUR1外接法：电流表处于电压表两接线柱外侧图甲由于真UU真真IIIIv得真测RR当vxRR时，vI趋近于零真II，则真测RR适应于测量阻值小的电阻2内接法：电流表处于电压表两接线柱内侧如图乙由于真真UUUUA真II得真测RR当ARRx时，AU趋近于零真UU，则真测RR适应于测量阻值大的电阻总结：小电阻住小房子，用外接法；大电阻住大房子，用内接法。3接法的选择：a比值比较法：当AXXVRRRR时，则：xR为大电阻，住大房子，用内接法当AXXVRRRR时，则：xR为小电阻，住小房子，用外接法b临界值判断法：当VARRRx时，则：xR为大电阻，住大房子，用内接法当VARRRx时，则：xR为小电阻，住小房子，用外接法c试触法：电压表示数偏转不明显或者电流表示数偏转明显，则：xR为大电阻，住大房子，用内接法电压表示数偏转明显或者电流表示数偏转不明显，则：xR为小电阻，住小房子，用外接法-3-三控制电路：图甲图乙1限流式接法：变阻器中部分有电流，滑片所在支路无电阻，变阻器一上一下接，变阻器对电阻的电流和电压起到限制和控制的作用，如图甲2分压式接法：变阻器中所有部分都有电流，滑片所在支路接了电阻，变阻器一上两下接，变阻器对电阻的电流和电压起到调节作用，如图乙，采用分压式接法滑动变阻器通常用阻值小的，注意开关S闭合前滑动变阻器的触头应移到使滑片支路分得电压为零的一端3选择：a探究伏安特性曲线或者要求电流电压从零开始连续可调，采用分压式接法b待测电阻值与滑动变阻器最大值相差不多或者比最大值小，采用分压式接法；限流式接法适合测量阻值较小的电阻(跟滑动变阻器的最大电阻相比相差不多或比滑动变阻器的最大电阻还小)．c测量阻值较大的电阻(一般比滑动变阻器的最大电阻要大)，采用分压式接法d分压式、都可以采用时，采用限流式，方便且节能e便于操作和测量，相比待测电阻变阻器电阻丝每一圈电阻值大小要合适，使电表指针偏转不可不明显也不可太过于明显四仪器的选择：（1）电流表、电压表的选择：a为了安全，不超量程：b为了精确，不超量程前提下选择小量程，指针偏过表盘三分之一以上c便于操作和测量，指针偏转不可不明显，也不可太过于明显（2）滑动变阻器的选择：按照限流式和分压式的选择要求两种接法的电路图负载R上电压的调节范围RER＋R0≤U≤E0≤U≤E负载R上电流的调节范围ER＋R0≤I≤ER0≤I≤ER-4-五测电源电动势和内阻：（一）电流表、电压表搭配1实验原理(1)实验依据：闭合电路欧姆定律U+Ir＝E．(2)计算法处理数据：E和r的求解：由U+Ir＝E得U1＝E－I1rU2＝E－I2r，解得E、r六组数据得三个方程组，解得三组E、r，求平均值图像法处理数据：情况一：以电流I为横轴，电压U为纵轴U＝－rI+Ea图线纵轴截距为E；b图线横轴截距为I短＝Er；c图线的斜率表示r＝|ΔUΔI情况二：以电压U为横轴，电流I为纵轴rr1-EUIa纵轴截距I短＝Er；b图线与横轴交点为E；c图线的斜率表示r的倒数；(4)系统误差分析：图甲：内接法rrrrvvRR测EErEvvRR测内阻和电动势测量值都比真实值小，但误差比较小，因此通常选甲图图甲乙图乙-5-图乙：外接法rRrrA测EE测内阻测量值比真实值大，电动势测量值等于真实值，但内阻误差太大，因此通常不选乙图说明：采用内接法，由于电压表中的电流引起系统误差；采用外接法，由于电流表上的电压引起系统误差；而满足实验要求的滑动变阻器不产生系统误差，因为本实验是测电动势和内阻而不是测待测电阻的阻值，所以对于滑动变阻器的选择以便于操作、安全、满足实验要求为原则，而与内外接法无关2实验器材电池、电压表、电流表、滑动变阻器、开关、导线、坐标纸和刻度尺．3基本操作(1)电流表用0.6A的量程，电压表用3V的量程，按实验原理图连接好电路．(2)把变阻器的滑片移到使阻值最大的一端．(3)闭合开关，调节变阻器，使电流表有明显示数并记录一组数据(I1、U1)．用同样的方法再测量几组I、U值，填入表格中．(4)断开开关，拆除电路，整理好器材．4总结实验数据求E、r的处理方法a列多个方程组求解，再求E、r的平均值．b图象法处理：以路端电压U为纵轴，干路电流I为横轴，建坐标系、描点、连线，纵轴截距为电动势E，直线斜率k的绝对值为内阻r.注意事项a为了使路端电压变化明显，可使用内阻较大的旧电池．b电流不要过大，应小于0.5A，读数要快．c要测出不少于6组的(I，U)数据，变化范围要大些．d若U－I图线纵轴刻度不从零开始，则图线和横轴的交点不再是短路电流，内阻应根据r＝|ΔUΔI|确定．e电流表要内接(因为r很小)．-6-误差来源a偶然误差：用图象法求E和r时作图不准确．b系统误差：电压表分流．(二)电压表、电阻箱搭配（图甲）实验原理(1)实验依据：闭合电路欧姆定律U+Ir＝E．(2)计算法处理数据：E和r的求解：由U+rRU＝E得ERUUr111、ERUUr222，解得E、r六组数据得三个方程组，解得三组E、r，求平均值图像法处理数据：情况一：以U1为横轴，R1为纵轴得r11r1UERa图线纵轴截距数值为r1；b图线横轴截距数值为E1；c图线的斜率表示Er情况二：以R1为横轴，U1为纵轴EREU11r1a图线纵轴截距数值为E1；b图线横轴截距数值为r1；c图线的斜率表示Er；(4)系统误差分析：rrrrvvRR测EErEvvRR测图甲图乙-7-内阻和电动势测量值都比真实值小(三)电流表、电阻箱搭配（图乙）实验原理(1)实验依据：闭合电路欧姆定律U+Ir＝E．(2)计算法处理数据：E和r的求解：由EIIRr得EIRIr111、EIRIr222，解得E、r六组数据得三个方程组，解得三组E、r，求平均值图像法处理数据：情况一：以I1为横轴，R为纵轴得r1IERa图线纵轴截距数值为r；b图线横轴截距数值为Er；c图线的斜率表示E情况二：以R为横轴，I1为纵轴得EREIr11a图线纵轴截距数值为Er；b图线横轴截距数值为r；c图线的斜率表示E1；(4)系统误差分析：rRrrA测EE测内阻测量值比真实值大，电动势测量值等于真实值（四）伏伏法用两个电压表可测得电源的电动势，电路如图12所示．测量方法为：断开S，测得V1、V2的示数分别为U1、U2，此时，E＝U1＋U2＋U1RVr，RV为V1的内阻；再闭合S，V1的示数为U1′，此时E＝U1′＋U1′RVr，解方程组可求得E、r.（五）粗测法：用一只电压表粗测电动势，直接将电压表接在电源两端，所测值-8-近似认为是电源的电动势，此时U＝ERVRV＋r≈E，需满足RV≫r.六探究小灯泡伏安特性曲线：1实验原理(1)测多组小电珠的U、I的值，并绘出I－U图象；(2)由图线的斜率反映电流与电压和温度的关系．2实验器材小电珠“3.8V,0.3A”、电压表“0～3V～15V”、电流表“0～0.6A～3A”、滑动变阻器、学生电源、开关、导线若干、坐标纸、铅笔．3实验步骤(1)画出电路图(如实验原理图甲)．(2)将小电珠、电流表、电压表、滑动变阻器、学生电源、开关用导线连接成如实验原理图乙所示的电路．(3)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，并将测量数据填入自己设计的表格中．(4)数据处理①在坐标纸上以U为横轴，I为纵轴，建立直角坐标系．②在坐标纸上描出各组数据所对应的点．③将描出的点用平滑的曲线连接起来，就得到小电珠的伏安特性曲线．4实验器材选取(1)原则：①安全；②精确；③操作方便．(2)具体要求①电源允许的最大电流不小于电路中的实际最大电流．干电池中电流一般不允许超过0.6A.②用电器的额定电流不能小于通过该用电器的实际最大电流．-9-③电压表或电流表的量程不能小于被测电压或电流的最大值．④电压表或电流表的指针应偏转到满刻度的13以上．⑤从便于操作的角度来考虑，限流式接法要选用与待测电阻相近的滑动变阻器，分压式接法要选用较小阻值的滑动变阻器．规律方法总结1滑动变阻器的限流式接法和分压式接法比较两种接法的电路图负载R上电压的调节范围RER＋R0≤U≤E0≤U≤E负载R上电流的调节范围ER＋R0≤I≤ER0≤I≤ER2两种接法的适用条件(1)限流式接法适合测量阻值较小的电阻(跟滑动变阻器的最大电阻相比相差不多或比滑动变阻器的最大电阻还小)．(2)分压式接法适合测量阻值较大的电阻(一般比滑动变阻器的最大电阻要大)．3注意事项(1)电路的连接方式：①电流表应采用外接法：因为小电珠(3.8V,0.3A)的电阻很小，与量程为0.6A的电流表串联时，电流表的分压影响很大．②滑动变阻器应采用分压式接法：目的是使小电珠两端的电压能从零开始连续变化．(2)闭合开关S前，滑动变阻器的触头应移到使小电珠分得电压为零的一端，使开关闭合时小电珠的电压能从零开始变化，同时也是为了防止开关刚闭合时因小电珠两端电压过大而烧坏灯丝．(3)I－U图线在U0＝1.0V左右将发生明显弯曲，故在U＝1.0V左右绘点要密，以防出现较大误差．4误差分析-10-(1)由于电压表不是理想电表，内阻并非无穷大，会带来误差，电流表外接，由于电压表的分流，使测得的电流值大于真实值．(2)测量时读数带来误差．(3)在坐标纸上描点、作图带来误差．七测金属电阻率（一）螺旋测微器的使用1构造：如图1所示，B为固定刻度，E为可动刻度．图1图22原理：测微螺杆F与固定刻度B之间的精密螺纹的螺距为0.5mm，即旋钮D每旋转一周，F前进或后退0.5mm，而可动刻度E上的刻度为50等份，每转动一小格，F前进或后退0.01mm，即螺旋测微器的精确度为0.01mm.读数时估读到毫米的千分位上，因此，螺旋测微器又叫千分尺．3读数：测量值(mm)＝固定刻度数(mm)(注意半毫米刻度线是否露出)＋可动刻度数(估读一位)×0.01(mm)．如图2所示，固定刻度示数为2.0mm，半毫米刻度线未露出，而从可动刻度上读的示数为15.0，最后的读数为：2.0mm＋15.0×0.01mm＝2.150mm.（二）游标卡尺1构造：主尺、游标尺(主尺和游标尺上各有一个内、外测量爪)、游标尺卡上还有一个深度尺．(如图3所示)图32用途：测量厚度、长度、深度、内径、外径．3原理：利用主尺的最小分度与游标尺的最小分度的差值制成．不管游标尺上有多少个小等分刻度，它的刻度部分的总长度比主尺上