物理电学实验（1）

一. 教学内容：电学实验（1）

知识重点：

1、熟悉伏安法测电阻的基本方法

2、从实验的原理入手，会用计算法、图象法研究实验误差

3、通过误差分析合理地选择电路及实验仪器

知识难点：

1、区分测量值与真实值

2、通过对物理过程的分析，选用适当的公式列方程解决问题，并耐心细致的计算，对计算结果进行讨论，以更深入认识实验

［教学过程］

一、伏安法测电阻：

1、电路图：

（1）外接

（2）内接

2、测量值：

（1）外接：

< >

（2）内接

3、实际测量值：

（1）

（2）

4、误差来源：

（1）源于 的并联值。

（2）源于 的电阻。

本质： 与 的电阻，与 无关。

（2）减小 的电阻，与

替代电路：

（2）

2、测量值：（计算法）

设： 。

则：

其中：

其中：

对比

其中：

即E、r的测均偏小。

误差根源： 未测 的电流，即

其中：

即： 或

误差根源： 、 均无关。

4、图象法

下面用图象法定性地分析电动势和内电阻的测量值与真实值的大小关系。

对于一个闭合电路，其路端电压和干路电流的关系图线与纵轴（U）的交点 ，图线斜率的绝对值即为电源的内阻，在下图（甲）中用虚线表示待测电源组成的闭合电路的真实的U?DI图线。

若采用图（1）所示电路，电压表测量的的确是路端电压，而电流表测量的电流即实验中的干路电流比实际干路电流小，故反映在同一U?DI图中，对应的同一U值，实验数据点应在真实点的左方，当U＝0（理想情况）时，电压表的分流对干路电流无影响，即实验图线与实际图线在横轴上截距相等，所以可得实际图线（虚）与实验图线（实）大致如图（甲）所示，由图（甲）可明显看出 。

若用图（2）所示电路，由于电流表测量的的确是干路电流，而电压表测量的电压比实际路端电压小，故而反映在同一U?DI图中，对应同一I值，实验数据点应在真实点下方，但当I＝0（理想情况）时，电压表的分压对路端电压无影响，即实验图线与实际图线在纵轴上截距相等，所以可得实际图线（虚）与实验图线（实）大致如图（乙）所示，由图（乙）可明显看出： .

［实验注意］

①选择甲电路进行测量，要注意 ，故B宜选小一点的，此外电流不能太大，太大会使电阻内阻急剧增大，电动势剧减。

②本实验由于干电池内阻较小，路端电压U的变化也较小，此外电流不能太大，电压也不能太小，故画U?DI图线时，纵轴的刻度可以不从零开始，而是根据测得的数据从某一恰当值开始（横坐标I必须从零开始），但这时图线和横轴的交点不再是短路电流，而图线与纵轴的截距仍为电动势E，图线斜率的绝对值仍为内电阻r。

③画U?DI图线时，由于读数的偶然误差，描出的点不在一条直线上，在作图时应使图线通过尽可能多的点，并使不在直线上的点均匀分布在直线的两侧，个别偏离直线太远的点可舍去，这样就可使偶然误差得到部分抵消，从而提高精确度。

5、测定电源电动势和内电阻的其它方法。

（1）用一只电流表和电阻箱测量，电路如下图甲所示，测量原理为： ，由此可求出E和r。此种方法使测得的电动势无偏差，而内阻偏大。

（2）用一只电压表和电阻箱测量，电路如上图乙所示，测量原理为： 。由此可求出E和r，此种方法测得的电动势和内阻均偏小。

（3）用一只电压表粗测电动势，直接将电压表接电源两端，所测值近似认为是电源的电动势。

，需满足例1. 在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验中，使用的小灯泡为“6V 3W”，其他供选择的器材有：

电压表 ）

电流表 （量程3A，内阻 ）

电流表 （量程0.6A，内阻

变阻器

［解题方略］灯泡的额定电流 作分压器电路。

答案：

电路如下图。

评点：注意描绘小电珠的伏安特性曲线的实验电路及描绘出的曲线反映了随电压的升高灯泡电阻增大。

例2. （2001高考全国理综）实验室中现有器材如实物图所示，有：电池E，电动势约10V，内阻约 约为 ；电流表 ，量程300mA，内阻 约为 ；电流表 ，阻值最小改变量为 ；滑动变阻器 ；开关S，导线若干。

［解题方略］利用伏安法可以测导体的电阻，也可测一些电压表或电流表的内阻，此时应将表看成一个特殊的即能显示自身电压或电流的电阻。

答案：（1）

（3） 两电流表的读数<3" >

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