高中物理“電實驗”是高考必修部分，往往值10分。 目前，相關教材《電學實驗》考點的歸納和總結只是簡單地根據教材中的每個實驗進行歸納和總結，沒有從電學整體的高度進行全面的總結和分析。 本文試圖從四個方面對《電實驗》進行整體的分析和描述，從而串聯起教材中各個實驗對應的知識點，使高中生能夠在短時間內熟練掌握各個知識點，從而順利解決高考中的難題。 《電實驗》必答題的目的。 §§ 前言 1. 所有的電學實驗都可以概括為用伏安法測量電阻； 2、高中電學實驗整體可分為四個部分：①測量電阻②電表的改造與校準③測量電源電動勢和內阻④多用電表使用1§§第1部分：測量電阻一、電路總體構成： 1、控制電路 2、測量電路 2、總體電路要求： 1、安全第一： ① 在閉合控制開關之前，必須將“限流”滑動變阻器的阻值調整到最大限度保證電路安全； ②在合上控制開關之前，必須將“限流型”滑動變阻器的并聯部分電阻調整到最小，以保證電路安全。 2.準確度其次： 1.電壓表、電流表的指針偏轉應保證在3.以上，以減少讀數的偶然誤差。 3、在保證安全的前提下，為保證精度，電源電動勢E應選大一些。
三、控制電路總體分析：（滑動變阻器的選擇，近似認為電源內阻為零） 1、控制電路連接方式：x分壓器類型：RxR限流類型：測量電路測量電路 R0R02 2. 控制范圍：（近似電源內阻為零） EEERX ①電流：IX 電壓：UX ER0 RxRXR R0 XE ②電流：0I 分壓型； 遠小于被測電阻的阻值方便。 當強調大變化范圍時，采用分壓式； ④ 如果實驗要求強調低能耗，則必須采用限流型。 4、分壓接法中滑動變阻器的選擇： ①保證滑動變阻器的安全性：設分壓接法電路圖中滑動變阻器陰影部分的阻值為R1，則滑動變阻器的阻值為R1。滑動變阻器的另一部分為R0-R1，通過陰影部分的電流為干路電流，EE與0干11及0干I干，其中R≤RR，則R+R≤R，則I≥，為了保證R 1 R和R0E滑動壓敏電阻的安全，則滑動壓敏電阻的額定電流必須滿足I＞I min =； R0E ② 在保證I＞I min=的前提下，滑動變阻器的總電阻應選擇盡可能小的R0，以保證被測物理量的連續性并便于操作； ③如果滑動變阻器I小于Imin，且沒有更大額定電流的滑動變阻器可用，可在滑動變阻器的一端串聯一個小電阻作為保護電阻。
三、測量電路總體分析： 1、電表僅具有顯示功能，讀數不參與具體數值計算（實驗中只有一臺電表，且必須有電阻箱） ① 測量電阻的替代方法： Ⅰ> 作為顯示功能的電流指示數： Rx1K R0R 1 2A 如圖所示，將開關 K 撥至觸點 1，調節 R0 使電流指示為 I 0 ，轉動開關 K接點2，保持R0不變，調整R1使電流指示仍為I 0 ，然后R x R 1 。 Ⅱ>作為顯示功能的電壓指示數：Rx1K 2R 如圖所示，閉合開關K，將開關K撥至觸點1，調節R，使電流0201指示I，將開關K撥至觸點2，保持R不變，調整R，使電流代表0，數字仍為I，則R xR 1 。 4 ②電橋法測量電阻：RxR 3BG ADR 2 3 設電路中D點電位為0，調整R、R、R使電流表示為零后，路徑ABD中有： A BB D 、ACD 路中有：RxR 3RRR A CBD，結合以上兩式： Ⅱ>實驗步驟： A.閉合K1，斷開K2，調節R2，使電流表達到滿偏I g； 1 B.閉合K2，保持R2不變，調節R1，使電流表達到半偏I g； 22 1g 1 1 2 C。當R >> R時，可以認為r ≈ R（R和R都是連接的電阻）。
5Ⅲ>實驗滿足條件分析：（認為主回路電流近似不變）g 11g1 若r ≈ R ，則必須考慮流過電阻箱R的電流為I/2，即，當R接通時，并聯部分等效電阻被認為幾乎恒定，主電路電流可以近似恒定。 因此，本實驗電路2的阻值由R決定，實驗滿足的條件為R 2 rg。 IV>實驗的系統誤差分析：1 R 1接R會減少I，增加I 1 > I g R 1 <rg，即rg測得<rg true 2 Ⅴ>實驗儀器選擇：A. R 1， R2均為所接電阻； 12 B.R必須是電阻箱，R可以是電阻箱也可以是滑動變阻器； C、保證R2》rg高中物理電學知識點，則E》UgI r，即電源電動勢要大一些； g gE2Rr r DE和R必須滿足2g，電源電動勢E要適當大一些，Ig2必須使R能夠調整到上述值。 ②“測量大電阻” Ⅰ>電路圖： Ⅱ>實驗操作步驟：1 212 A，關閉SS，調節R，使電壓表達式達到滿偏置（開關S也可選，但第一個需要6）調整步驟：將R2調整為0，相當于開關S2短路）； 212 B、斷開S，保持R不變，調整R使電壓表達式達到半偏壓； C、當RV》R1時，可以認為RV≈R2高中物理電學知識點，（R1和R2均接電阻）。
Ⅲ>實驗滿足條件分析：（考慮控制電路輸出電壓近似不變）V 22V2 若R≈R，則必須考慮電阻盒R承受的電壓為U/2，即當R接通時，并聯部分的電壓被認為幾乎不變，即分壓器控制電路的輸出電壓接近1，似乎是全偏置電壓不變。 因此，本實驗并聯電路中的等效電阻應由R確定，實驗滿足的條件為RV R1。 IV> 實驗的系統誤差分析：R 2 接 R 并增加 U，增加 U1 > 1 UV R 2 > RV，即 RV 測量 > RV true 2 Ⅴ > 實驗儀器選擇：A. R 1 和 R2都是所連接的電阻； B、R 2 必須是電阻盒，R1 必須是滑動變阻器； V 11 C.為保證R》R，滑動變阻器R的總電阻應較小。 2、估算：（計算中涉及兩個電流表的讀數，內阻未知，必須考慮電流表內部和外部連接的影響，以減少系統誤差） 1 ①電流表內部連接：RxAV A. 系統誤差：電流表分壓 x x True BR =U/I ＞R7 ② 電流表外接：RxAVx x True A. 誤差：電壓表分流器 BR = U/I ＜R ③內部和外部的選擇接法：xAV★比率法（估算R、R、R）RR A。當足夠小時，電流表的分壓影響很大。 消除電流表R RA A 分壓的影響。當U 1 U 2 I 1 I 2 時，電壓指示變化較大，電流表分壓較大。 選擇當前U 1I 1電表的外接方式； B、當U 1 U 2 I 1 I 2 時，電流指示變化較大，電壓表分流器較大。 選擇電流表U 1I 1內部連接方式； 3、準確測量（有兩個表） 8 ①如果已知表內阻，則可以將電壓表用作電流表，將電流表用作電壓表并進行精確計算，可以避免系統誤差內部、外部電流表連接造成的誤差； ②為了減少讀數的偶然誤差，儀表指針的偏轉應大于1/3。
判斷時，可檢查兩個儀表是否同時達到滿偏，并注意儀表的修改情況。 A. 伏安法： B. 電壓： 2VV 1 實驗原理公式： R xU 實驗原理公式： 2 U1I -RVRV 2 RV 1 C. 電流法： D. 耐壓法： 1A 2A 1R0 實驗原理公式： RxI 1 RA 1 實驗原理公式：原理公式： R x( I 2 I1 )R 0 RA 1I2 - I1I19§§第二部分：電表的修改與校準 G 1.表頭 ○（小量程電流表、靈敏電流表） gggg gg 1.三個參數：內阻r，全偏置電流I，全偏置電壓U，其中U=r I 2.結構：永磁體和可旋轉線圈（線圈上固定有指針） 3.工作原理：θ∝I； 我∝U； U ∝θG 2. 將○修改為電壓表 1. 原理：串聯分壓 2. 電路圖：GV 3. 量程：UV=I g(Rg+Rx) 量程：在電流 I g (Rg +Rx) 的基礎上擴展) 次 4.內阻：RV=Rg+Rx 5.分壓電阻：RU v I g Rg UV 3.將○修改為電流表 1.原理：并聯分流器 2.電路圖：GA10R Rg X 3.內阻： RARg RXI G RgRX Rg 4. 范圍：I AI g IXI gI g 刻度：在電流 I g 的基礎上擴展 RXRg 乘以 RXI RI RU Xg gg g 分流電阻：RXI 電壓表校準：①如果修改后指示的數字總是比標準電壓指示小（大），表頭指針G的偏轉角Gx小（大），通過表頭○的電流小（大），且分壓電阻R過大（小））減小x小（增大）Rxx ②減小R并并聯一個電阻； 增大R并串聯一個電阻。
11 2、修正電流表的校準：R ①若修正示值始終小于（大于）標準電流示值，表頭指針G偏轉角度G小（大），通過電流通過表頭○小（大），則通過分流電阻Rx的電流過大（小）。 分流電阻Rx太小（大），應增大（減小）。 Rxxx ②減小R并并聯一個電阻； 增大R并串聯一個電阻。 12 §§第三部分：測量電源電動勢和內阻 1、實驗原理：U=E - Ir（U→端電壓，I→主路電流） 2、實驗原理圖： 1、方案一： ★ 圖1：變化 圖2：rErU ①函數關系：U=E—Ir ①函數關系：UE rR ②系統誤差：通過電壓表分流變形得到的線性關系：1 1 r 1U REE 或：11 E 1R U r r②系統誤差：電壓表分流器2，方案2： ★圖3：R變體 圖4：①函數關系：U=E—Ir ①函數關系：IRE Ir1 1 r ②系統誤差：通過電流表分壓變形得到的線性關系：RI E E1 或：RE rI② 系統誤差：電流表分壓 13 3、數據處理： 1、解二元方程： UE I rU EI r 則 EU 1 I 2 U 2 I 1 r U 1 U 2 I 1I 2 I 1 2。相關物理量的圖像分析：①確定物理量對應的線性圖像的線性函數關系； ②分析斜率和截距的物理意義。
四、誤差分析： 1、方法一：（圖像校正）（1）． 圖1及變形圖2 誤差分析：電壓表分流器 ① 由于系統誤差是電壓表的分流器，而電壓表引起的電流誤差 △I= U,RV 可見，路端電壓越大，電壓表的分流器越大，誤差越大。 當電路端電壓U=0，即發生短路時，△I=0，可見短路狀態下主電路電流I的測量值等于真值，而其他狀態下主電路電流I的測量值總是小于真實值。 修正后的線性圖如下所示。 U實圖測量圖I ②從斜率和交點的物理意義可知：<Etrue，<rtrue ③減小系統誤差：使Rv》r(2)。 圖3及變形圖4 誤差分析：電流表分壓A ① 由于系統誤差為電流表分壓，而電流表引起的電壓誤差△U=IR，可見主電路電流越大，電流表分壓越大，誤差越大。 當主電路電流I=0、14即發生開路時，△U=0，可見開路狀態下電路端電壓U的測量值等于真值，而其他狀態下電路端電壓的測量值總是小于真實值。 ，修正后的線性圖如下圖所示。 U實圖測量圖I ②從斜率和交點的物理意義可知：=Etrue，>rtrue； ③減小系統誤差：使RA<r。
2、方法二：（等效電源）（1）． 圖 1 和變體 圖 2 誤差分析：電壓表分流器 RAVKE r。 將圖中的R和電流表視為外部電路，將電壓表視為內部電路的一部分。 ，即電壓表和原來的電源相當于一個新的電源（虛線框里面的部分），那么實際測量的是等效電源的內阻和電動勢。 由于電壓表與RV r 原源并聯，因此等效電源的內阻r 小于原電源的內阻r。 RV rTrue 當等效電源的外部電路斷開時，電壓表和電源形成閉環。 此時電壓15RV ETrue表測得的電壓即為等效電源的電動勢E，比原電源的電壓要小。 RV rTrue 動量 E 為真。 （2）。 圖3及變形圖4 誤差分析：電流表分壓器RVAKE r 將圖中的R和電壓表視為外部電路，將電流表視為內部電路的一部分，即電流表相當于原電源為一個新的電源（虛線框里面的部分），那么實際測量的是等效電源的內阻和電動勢。 由于電流表與原電源串聯，因此等效電源RA rtrue 的內阻r 大于原電源的內阻r true 。 當等效電源的外電路斷開時，電流表串聯到原電源上。 此時，等效電源的電動勢與原電源的電動勢相等，即E測E為真。
五、消除系統誤差的方法： 1、輔助供電方法： （1）電路圖：‘S1E r B S2 E’r’16 （2）實驗操作：12 閉合開關S、S，調節R、R'至使靈敏電流表G指示為零。 此時A、B點電位相等。 此時，電壓表的指示U為電源E的回路端電壓。電流表的指示I為通過電源E的主電路電流。對于電源E，不存在系統誤差。端電壓U和主電路電流I，則U=E –Ir。 調節滑動變阻器兩次，得到兩組U、I值：UE I r； UE I r 1122的聯立解為： EU 2 I 1 U 1 I 2 ； r U 2 U 1I1 I 2I 1 I 2.由于實驗中沒有電壓表的分流效應或電流表的分壓效應，因此本次實驗的測量值與真實值存在差異。 值是相等的。 2、輔助圖像法：（1）電路圖1分析：①測量多組U、I值，制作UI圖像：UOI11 設圖像斜率的絕對值為k，與圖像與縱軸的距離為A。 17 ②分析圖像的斜率和截距是否存在系統誤差：當不考慮電壓表分流時，圖像的函數關系表達式為：UE Ir(Ⅰ )U 當考慮電壓表分流時，圖像的函數關系式為： UE (I) r，即 R VR VERV r UI (Ⅱ)RV r RV r 比較 (Ⅰ) (Ⅱ) 兩者根據函數關系公式，我們可以知道電路圖1制作的UI圖像的斜率和垂直截距存在系統誤差。
（2）變體圖2分析：RVKE r11 ①測量多組U、R值并制作圖像：設圖像的斜率為k2，圖像與縱軸的截距為A2。 ②分析圖像的斜率和截距是否存在系統誤差：當不考慮電壓表分流時，圖像的函數關系為：UEU r，即R 1 r 1 1(Ⅰ)； UER EU U 當考慮電壓表劃分時，圖像的函數關系表達式為： UE ()r，即 R RV18 1 r 1 1r(Ⅱ) UEREE RV 比較 (Ⅰ)(Ⅱ) 從從兩個函數關系表達式可以看出，變化圖2為11圖像的UR斜率不存在系統誤差，但縱向截距存在系統誤差。 即方程： rk 2 E 中不存在系統誤差。 (3) 電路圖分析 3：RVAKE r ① 測量多組 U 和 I 值并創建 UI 圖像：UOI33 令 的絕對值圖像的斜率為k，圖像與縱軸的截距為A。 ②分析圖像的斜率和截距是否存在系統誤差：在不考慮電壓表分流的情況下，圖像為： UE Ir (Ⅰ) 當考慮電壓表分流時，圖像的函數關系為： U IR AE Ir，即 UEI (RA r) (Ⅱ) 比較 (Ⅰ) (Ⅱ) 兩者從函數關系可以看出，電路圖3制作的UI圖像的斜率存在系統誤差，但縱向截距誤差不存在系統誤差。
這就是等式：EA 3 沒有 19 個系統誤差。 （4）變體圖4分析：RAKE r1 ①測量多組I、R值并制作R圖像：設圖像的斜率為k4，圖像與縱軸的截距為A4。 ②分析圖像的斜率和截距是否存在系統誤差：當不考慮電壓表分流時，圖像的函數關系為：IREI r，即1 1rR（Ⅰ）； I EE 當考慮電壓表分流時，圖像的函數關系式為： I (R RA ) EI r ，即 1 1 R r RA (Ⅱ)I EE E1 比較兩個函數關系式(Ⅰ ）（Ⅱ），可見R是由變體做出的。 圖4 圖像的I1斜率不存在系統誤差，但縱向截距存在系統誤差。 即方程： k 4 E 不存在系統誤差。 (5) 內阻和電動勢確實值得求解： 20 ① 結合變化圖 2 和電路圖 3，得到兩個不存在系統誤差的方程： rk 2 , EEA 3 ，同時求解： EA 3 , rk 2 A 3 ； ② 結合變分圖2和變分圖4，得到兩個無系統誤差的方程：rk 2 ，E 11k 2k 4 ，同時求解：E，r； Ek4k4 5、電路圖及相關實驗設備的選擇：v 1、為了減小系統誤差，電路圖1和變形圖2必須滿足R》r，而電路圖AAv 3和變形圖4必須滿足r》R 。
實際中，R一般與r類似，且R》r，因此測量時一般采用電路圖1或變形圖2。 如果只測E而不測r，或電源內阻r》RA（如水果電池），則采用電路圖3或變型圖4。（注意測得的U為電路端電壓，測量的I是主電路電流） 2、為了減少讀數引起的偶然誤差，電路端電壓必須有明顯的變化。 即使電壓表的示值變化較大，U =E -Ir→ △U= -r △I→ 當r增大時，△U增大→示值變化明顯。 由此可見，應選擇內阻較大的電源。 一般使用舊電池。 如果r太小，也可以使用。 在電池一端串接一個小電阻，作為其等效電阻； 3、為了保證電壓表的安全，其測量范圍一般略大于電源的電動勢。 如果測量范圍太小，可以修改，但測量范圍不能太大→保證精度要求； 4、為了測量多組I、U數據且數據變化范圍較大，滑動變阻器的總阻值應稍小。 21§§第四部分：萬用表的使用 1、萬用表 1、三個功能塊：電壓塊、電流塊、歐姆塊 2、刻線：（從上到下）①第一行：讀取電阻 ②第二行：讀取直流電壓和電流（包括交流電流和直流電流） ③第三行：讀取交流電壓 3、讀取規則：“1”刻度用十分之一來估計讀數；“1”刻度用十分之一來估計讀數； “5”刻度采用五十分之一讀數； “2”畢業目前是一個頗具爭議的劃分。 可以使用十分之一的讀數，也可以使用二分之一的讀數。
2、歐姆表 1、內部電路圖：GE r I grg R +- 紅黑 22 2、標記刻度：0g ①0 Ω 標記：將紅、黑表筆短接，調節 R 使表頭 G 充分偏置，即當I=I時標記為0Ωx ②中值電阻（等于歐姆表內阻）：將紅、黑表筆接R，表頭G半偏時的電阻E1E I gIR rr Rg then xg 0r r R2R rr Rg 0xg 0 ③∞標記：斷開紅黑表筆，進行機械調零，調整指針定位螺絲，使指針指向當前0標記。 ④大體位置標注EEI 從左到右，越來越稀疏； B、電阻零線標記在表盤最右端； C、指針偏轉角θ隨電流I的增大而增大，隨被測電阻的增大而減小； D、不同檔位的檔位范圍都相同，均為無窮大； 4、調零：①機械調零（使用時只需進行一次）：斷開紅、黑表筆，使指針指向零電流標記； ② 歐姆調零（每次換檔都要調零）： A、估算被測電阻的阻值，選擇合適的檔位； 23 B、調節歐姆調零旋鈕，使指針指向零歐姆； C、將紅、黑表筆連接到被測電阻兩端，讀取阻值； D. 關閉開關并將選擇開關移至關閉位置或最高交流電壓位置。
5、注意事項： ①表筆通過的電流滿足“紅進黑出”（對歐姆表測量的電阻沒有影響，但影響電壓、電流的測量）； ② 不使用時，將選擇開關置于關閉或最高交流電壓位置； ③減少讀數誤差：指針指向中心刻線附近； ④ 移位：指針偏轉角度θ大（小）→通過表頭的電流I大（小）→被測電阻Rx小（大）→減少讀數意外誤差→改為小（大）檔位⑤歐姆調零時：R內=R內=r+rg+R0=E； I g ⑥ 中值電阻可以直接從表盤上求得，即內阻=表盤上歐姆刻度中間的數字×檔位。 24