【主干知識歸納】

一、測量讀數(shù)類儀器使用

1．電流表、電壓表

(1)電流表、電壓表使用時量程選擇的規(guī)則:

根據(jù)被測電流或電壓值的大小選擇量程.測量時最好使指針偏轉超過所選量程的2/3,至少超過1/2.在不知道被測電流或電壓大小的情況下,應選用電表的較大量程,然后再根據(jù)指針偏轉情況選取合適的量程.

(2)讀數(shù)方法:讀數(shù)時應使視線垂直于刻度盤表面.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.

2．電阻箱

電阻箱是按照各個數(shù)量級上指針的對應數(shù)值讀數(shù)的,指針必須指向某一個確定的數(shù)值,不能在兩個數(shù)值之間,因此電阻箱測量結果的各位讀數(shù)都是從電阻箱上指針所指位置直接讀出的,不再向下估讀．

如圖所示的電阻箱的阻值為84580.2 Ω.

圖

3．多用電表

(1)使用多用電表測電壓、電流時，應根據(jù)選擇的量程確定最小刻度值，然后讀數(shù)．

(2)使用歐姆擋時，注意以下幾個方面：

①用多用電表測電阻時,測量前應根據(jù)估計的阻值選用適當?shù)膿跷?由于歐姆擋刻度的非線性,使用歐姆擋測電阻時,表頭指針偏轉過大或過小都有較大誤差,通常只使用表盤中間一段刻度范圍為測量的有效范圍,否則要變換倍率.

②每更換一次倍率，都要重新進行歐姆調(diào)零.

③由于歐姆擋表盤刻度不均勻,難于估讀,測量結果只需取兩位有效數(shù)字.計數(shù)時不要忘記乘上相應擋位的倍率.

④測量時待測電阻要跟其他元件和電源斷開.

⑤多用電表使用完畢后,應將選擇開關撥離歐姆擋,旋至OFF擋或交流電壓最高擋上.

特別提醒：要區(qū)分開'機械零點'與'歐姆零點'：'機械零點'在表盤刻度左側'0'位置．調(diào)整的是表盤下邊中間的定位螺絲．'歐姆零點'在表盤刻度的右側電阻刻度'0'位置，調(diào)整的是歐姆擋的調(diào)零旋鈕．

二、電學實驗

1．電路設計及儀器選取原則

正確地選擇儀器和設計實驗電路,有一定的靈活性,應遵循以下幾個基本原則:

(1)正確性．

(2)安全性．

(3)方便性．

(4)精確性．

2．'伏安類'實驗中電流表的內(nèi)、外接法

特別提醒:在RV、RA均不知的情況下,可采用試觸法.如圖14－4所

示,分別將a端與b、c接觸,如果前后兩次電流表示數(shù)比電壓表示數(shù)變化明顯,說明電壓表分流作用大,應采用內(nèi)接法;如果前后兩次電壓表示數(shù)比電流表示數(shù)變化明顯,說明電流表分壓作用大,應采用外接法.

圖

3．滑動變阻器的接法

(1)若符合下列情況之一,則滑動變阻器必須接成分壓式.

①要求電表能從零開始讀數(shù);

②要求電表能有較大的調(diào)節(jié)范圍;

③當待測電阻Rx?R(滑動變阻器的最大阻值)時.

(2)當待測電阻Rx?R(滑動變阻器的最大阻值)時,既可接成分壓式、也可接成限流式.

三、實驗誤差

1．偶然誤差和系統(tǒng)誤差

從性質(zhì)和來源看,誤差分為偶然誤差和系統(tǒng)誤差兩種.

(1)偶然誤差是由各種偶然因素對實驗者、測量儀器、被測物理量的影響而產(chǎn)生的誤差.減小偶然誤差的方法就是通過多次測量求平均值.

(2)系統(tǒng)誤差是由于儀器本身不精確,或?qū)嶒灧椒ù致曰驅(qū)嶒炘聿煌晟贫a(chǎn)生的.要減小系統(tǒng)誤差,必須校準儀器,或改進實驗方法,或完善實驗原理.

2．有效數(shù)字

(1)測量既然總有誤差,測量的數(shù)值就只能是近似數(shù),如'174.2 mm'最末的一位數(shù)字'2'是不可靠數(shù)字,但它仍有意義不能舍,因為它代表了一個大概數(shù)量關系,比如這里174.2與174.8相比是接近174還是175就顯而易見了.像174.2 mm這種帶一位不可靠數(shù)字的近似數(shù)字叫有效數(shù)字,有效數(shù)字的最后一位為誤差所在位.在實驗中,測量時要按有效數(shù)字的規(guī)則來讀數(shù).

(2)確定有效數(shù)字時，應注意以下問題：

①有效數(shù)字的位數(shù)與小數(shù)點的位置無關.有效數(shù)字的位數(shù)與單位無關.

②關于'0'在有效數(shù)字中的特殊性:0在前時,從左往右數(shù)第一個不為零的數(shù)字才是有效數(shù)字.0在后時,計入有效數(shù)字.

③乘方不算有效數(shù)字;比如3.020×10－3 m/s中的－3不是有效數(shù)字,10也不是.

3．減小實驗誤差的方法

(1)多次測量求平均值．

(2)累積法．

(3)圖象法．

四、創(chuàng)新實驗

1.創(chuàng)新實驗方案的設計,一般應遵循以下四條原則

(1)科學性原則．

(2)可靠性原則．

(3)方便性原則．

(4)準確性原則．

2．設計性實驗的設計思路

五、控制電路的設計技巧

1．滑動變阻器控制電路的方式有分壓式和限流式兩種，下列幾種情況必須選用分壓式接法：

(1)要求被控制電路的電流(或電壓)從零開始可連續(xù)調(diào)節(jié)時(如：測繪導體的伏安特性曲線等實驗)；

(2)被控制電路的電阻RL遠大于滑動變阻器的最大值R0時；

(3)實驗要求的電壓變化范圍較大(或要求測量多組數(shù)據(jù))時；

(4)若采用限流式接法，電路中實際電壓(或電流)的最小值仍超過電表或電器的額定值時．

2．若測量電路電流或電壓沒有要求從零開始連續(xù)調(diào)節(jié)，只是小范圍內(nèi)測量，且被控制電路的電阻RL與滑動變阻器的最大值R0接近或RL略小于R0，則應該采用限流式接法．測定電源的電動勢和內(nèi)阻實驗必須采用限流式接法．

六、電學儀器的選擇技巧

電學實驗器材和電路選擇的原則是安全、精確和方便，器材的選擇與實驗所用的電路密切相關，因此在選擇器材前首先要根據(jù)實驗目的和實驗原理設計測量精確、安全可靠、操作方便的實驗電路，再根據(jù)實驗電路的需要選擇器材．具體如下：

1．電源的選擇：一般可以根據(jù)待測電阻的額定電流或額定電壓選擇符合需要的直流電源．

2．電表的選擇：一般根據(jù)電源的電動勢或待測用電器的額定電壓選擇電壓表；根據(jù)待測電流的最大電流選擇電流表；選擇的電表的量程應使電表的指針擺動的幅度較大，一般應使指針能達到半偏左右，以減小讀數(shù)的偶然誤差，提高精確度．

3．變阻器的選擇：所選用的變阻器的額定電流應大于電路中通過變阻器的最大電流，以確保變阻器的安全；為滿足實驗中電流變化的需要和調(diào)節(jié)的方便，在分壓式接法中，應選用電阻較小而額定電流較大的變阻器，在限流式接法中，變阻器的阻值不能太小．

【核心實驗要點歸納】

一、基本儀器使用與讀數(shù)為核心的實驗

電學實驗中的'兩尺'與'三表'

(1)游標卡尺

(2)螺旋測微器(千分尺)

讀數(shù)方法：①測量值＝固定刻度讀數(shù)＋0.01 mm×可動刻度讀數(shù)(一定要估讀)．

②讀數(shù)時，要注意固定刻度上半毫米刻度線是否已經(jīng)露出．

(3)電流表和電壓表

(4)多用電表(歐姆表)

①使用

a．機械調(diào)零：檢查表針是否停在左端的'0'位置；

b．選取適當倍率擋；

c．歐姆調(diào)零：兩表筆相接，檢查表針是否停在右端的'0'位置；

d．把兩表筆分別與待測電阻兩端相接，歐姆表的讀數(shù)乘以倍率即被測電阻的阻值；

e．實驗結束后，將表筆拔出，并將選擇開關旋至OFF擋或交流電壓最高擋．

②注意事項

a．測量電阻時，待測電阻要與其他電路元件斷開，兩手不要接觸待測電阻兩端；

b．選擇好倍率擋后要進行歐姆調(diào)零，且每換一次倍率擋要'調(diào)零'一次；

c．測量電阻時，若指針偏角過小，換較大倍率擋；若指針偏角過大，換較小倍率擋；

d．讀數(shù)＝示數(shù)×倍率．

二、 以測電阻為核心的電學實驗

1．最常用的電阻測量方法

(1)'伏安法'有電壓表、電流表且電表量程恰當時選擇'伏安法'．

(2)'安安法'電壓表不能用或沒有電壓表的情形下，若知道電流表內(nèi)阻，可以將電流表當作電壓表使用，即選擇'安安法'．

(3)'伏伏法'電流表不能用或沒有電流表的情況下，若知道電壓表內(nèi)阻，可以將電壓表當作電流表使用，即選擇'伏伏法'．

(4)'伏安加R法'在運用伏安法測電阻時，由于電壓表或電流表的量程太小或太大，為了滿足安全、精確的要求，加保護電阻的方法就應運而生，'伏安加R法'又叫做'加保護電阻法'．

(5)滑動變阻器限流式、分壓式接法的選擇

①當題中要求負載上電壓或電流從零開始調(diào)節(jié)時，應采用分壓式接法；

②當題中要求測量精確度高且調(diào)節(jié)范圍大時，一般用分壓式接法；

③

當滑動變阻器的總電阻比待測電阻阻值的一半還小時，一般用分壓式接法；

④負載電阻的阻值小于滑動變阻器的總電阻或相差不多，且電壓、電流不要求從零可調(diào)時，一般用限流式接法； 學%……科網(wǎng)

⑤兩種接法均可使用時，優(yōu)先用限流式接法(節(jié)能)．

(6)電表的'三用'：如果知道電表的內(nèi)阻，電流表、電壓表就既可以測電流，也可以測電壓，還可以作為定值電阻來用，即'

一表三用'．

2．最為精確的電阻測量方法——等效替代法

(1)電流等效替代

(2)電壓等效替代

3．電表內(nèi)阻測量最常用的方法——半偏法

(1)用半偏法測電流表內(nèi)阻，如圖所示，電阻箱應和電流表并聯(lián)，然后與大電阻滑動變阻器串聯(lián)，R測<R真．

(2)若測電壓表內(nèi)阻，如圖所示，電阻箱應和電壓表串聯(lián)，然后與小電阻滑動變阻器并聯(lián)，且R測>R真.

三、測量電源電動勢和內(nèi)阻

1．電源電動勢和內(nèi)阻的測量方法

任何一種實驗方法．一定要緊扣閉合電路歐姆定律E＝U＋Ir，而最關鍵的是看電路中如何測量出路端電壓U和電路中的總電流I，這也是命題專家命題時的入手點．

2．數(shù)據(jù)處理

利用圖象得出電動勢和內(nèi)阻是常見的方法，對于不同的電路設計，在作圖象時都要畫出傾斜直線，即得到有關電動勢和內(nèi)阻的一次函數(shù)關系，再利用圖象中的斜率與截距求解．當電流表或電壓表量程不符合實驗要求時，要考慮改裝電表進行測量，所以有時也會用兩個電流表或兩個電壓表來進行測量．