高中物理“电实验”是高考必修部分，往往值10分。 目前，相关教材《电学实验》考点的归纳和总结只是简单地根据教材中的每个实验进行归纳和总结，没有从电学整体的高度进行全面的总结和分析。 本文试图从四个方面对《电实验》进行整体的分析和描述，从而串联起教材中各个实验对应的知识点，使高中生能够在短时间内熟练掌握各个知识点，从而顺利解决高考中的难题。 《电实验》必答题的目的。 §§ 前言 1. 所有的电学实验都可以概括为用伏安法测量电阻； 2、高中电学实验整体可分为四个部分：①测量电阻②电表的改造与校准③测量电源电动势和内阻④多用电表使用1§§第1部分：测量电阻一、电路总体构成： 1、控制电路 2、测量电路 2、总体电路要求： 1、安全第一： ① 在闭合控制开关之前，必须将“限流”滑动变阻器的阻值调整到最大限度保证电路安全； ②在合上控制开关之前，必须将“限流型”滑动变阻器的并联部分电阻调整到最小，以保证电路安全。 2.准确度其次： 1.电压表、电流表的指针偏转应保证在3.以上，以减少读数的偶然误差。 3、在保证安全的前提下，为保证精度，电源电动势E应选大一些。
三、控制电路总体分析：（滑动变阻器的选择，近似认为电源内阻为零） 1、控制电路连接方式：x分压器类型：RxR限流类型：测量电路测量电路 R0R02 2. 控制范围：（近似电源内阻为零） EEERX ①电流：IX 电压：UX ER0 RxRXR R0 XE ②电流：0I 分压型； 远小于被测电阻的阻值方便。 当强调大变化范围时，采用分压式； ④ 如果实验要求强调低能耗，则必须采用限流型。 4、分压接法中滑动变阻器的选择： ①保证滑动变阻器的安全性：设分压接法电路图中滑动变阻器阴影部分的阻值为R1，则滑动变阻器的阻值为R1。滑动变阻器的另一部分为R0-R1，通过阴影部分的电流为干路电流，EE与0干11及0干I干，其中R≤RR，则R+R≤R，则I≥，为了保证R 1 R和R0E滑动压敏电阻的安全，则滑动压敏电阻的额定电流必须满足I＞I min =； R0E ② 在保证I＞I min=的前提下，滑动变阻器的总电阻应选择尽可能小的R0，以保证被测物理量的连续性并便于操作； ③如果滑动变阻器I小于Imin，且没有更大额定电流的滑动变阻器可用，可在滑动变阻器的一端串联一个小电阻作为保护电阻。
三、测量电路总体分析： 1、电表仅具有显示功能，读数不参与具体数值计算（实验中只有一台电表，且必须有电阻箱） ① 测量电阻的替代方法： Ⅰ> 作为显示功能的电流指示数： Rx1K R0R 1 2A 如图所示，将开关 K 拨至触点 1，调节 R0 使电流指示为 I 0 ，转动开关 K接点2，保持R0不变，调整R1使电流指示仍为I 0 ，然后R x R 1 。 Ⅱ>作为显示功能的电压指示数：Rx1K 2R 如图所示，闭合开关K，将开关K拨至触点1，调节R，使电流0201指示I，将开关K拨至触点2，保持R不变，调整R，使电流代表0，数字仍为I，则R xR 1 。 4 ②电桥法测量电阻：RxR 3BG ADR 2 3 设电路中D点电位为0，调整R、R、R使电流表示为零后，路径ABD中有： A BB D 、ACD 路中有：RxR 3RRR A CBD，结合以上两式： Ⅱ>实验步骤： A.闭合K1，断开K2，调节R2，使电流表达到满偏I g； 1 B.闭合K2，保持R2不变，调节R1，使电流表达到半偏I g； 22 1g 1 1 2 C。当R >> R时，可以认为r ≈ R（R和R都是连接的电阻）。
5Ⅲ>实验满足条件分析：（认为主回路电流近似不变）g 11g1 若r ≈ R ，则必须考虑流过电阻箱R的电流为I/2，即，当R接通时，并联部分等效电阻被认为几乎恒定，主电路电流可以近似恒定。 因此，本实验电路2的阻值由R决定，实验满足的条件为R 2 rg。 IV>实验的系统误差分析：1 R 1接R会减少I，增加I 1 > I g R 1 <rg，即rg测得<rg true 2 Ⅴ>实验仪器选择：A. R 1， R2均为所接电阻； 12 B.R必须是电阻箱，R可以是电阻箱也可以是滑动变阻器； C、保证R2》rg高中物理电学知识点，则E》UgI r，即电源电动势要大一些； g gE2Rr r DE和R必须满足2g，电源电动势E要适当大一些，Ig2必须使R能够调整到上述值。 ②“测量大电阻” Ⅰ>电路图： Ⅱ>实验操作步骤：1 212 A，关闭SS，调节R，使电压表达式达到满偏置（开关S也可选，但第一个需要6）调整步骤：将R2调整为0，相当于开关S2短路）； 212 B、断开S，保持R不变，调整R使电压表达式达到半偏压； C、当RV》R1时，可以认为RV≈R2高中物理电学知识点，（R1和R2均接电阻）。
Ⅲ>实验满足条件分析：（考虑控制电路输出电压近似不变）V 22V2 若R≈R，则必须考虑电阻盒R承受的电压为U/2，即当R接通时，并联部分的电压被认为几乎不变，即分压器控制电路的输出电压接近1，似乎是全偏置电压不变。 因此，本实验并联电路中的等效电阻应由R确定，实验满足的条件为RV R1。 IV> 实验的系统误差分析：R 2 接 R 并增加 U，增加 U1 > 1 UV R 2 > RV，即 RV 测量 > RV true 2 Ⅴ > 实验仪器选择：A. R 1 和 R2都是所连接的电阻； B、R 2 必须是电阻盒，R1 必须是滑动变阻器； V 11 C.为保证R》R，滑动变阻器R的总电阻应较小。 2、估算：（计算中涉及两个电流表的读数，内阻未知，必须考虑电流表内部和外部连接的影响，以减少系统误差） 1 ①电流表内部连接：RxAV A. 系统误差：电流表分压 x x True BR =U/I ＞R7 ② 电流表外接：RxAVx x True A. 误差：电压表分流器 BR = U/I ＜R ③内部和外部的选择接法：xAV★比率法（估算R、R、R）RR A。当足够小时，电流表的分压影响很大。 消除电流表R RA A 分压的影响。当U 1 U 2 I 1 I 2 时，电压指示变化较大，电流表分压较大。 选择当前U 1I 1电表的外接方式； B、当U 1 U 2 I 1 I 2 时，电流指示变化较大，电压表分流器较大。 选择电流表U 1I 1内部连接方式； 3、准确测量（有两个表） 8 ①如果已知表内阻，则可以将电压表用作电流表，将电流表用作电压表并进行精确计算，可以避免系统误差内部、外部电流表连接造成的误差； ②为了减少读数的偶然误差，仪表指针的偏转应大于1/3。
判断时，可检查两个仪表是否同时达到满偏，并注意仪表的修改情况。 A. 伏安法： B. 电压： 2VV 1 实验原理公式： R xU 实验原理公式： 2 U1I -RVRV 2 RV 1 C. 电流法： D. 耐压法： 1A 2A 1R0 实验原理公式： RxI 1 RA 1 实验原理公式：原理公式： R x( I 2 I1 )R 0 RA 1I2 - I1I19§§第二部分：电表的修改与校准 G 1.表头 ○（小量程电流表、灵敏电流表） gggg gg 1.三个参数：内阻r，全偏置电流I，全偏置电压U，其中U=r I 2.结构：永磁体和可旋转线圈（线圈上固定有指针） 3.工作原理：θ∝I； 我∝U； U ∝θG 2. 将○修改为电压表 1. 原理：串联分压 2. 电路图：GV 3. 量程：UV=I g(Rg+Rx) 量程：在电流 I g (Rg +Rx) 的基础上扩展) 次 4.内阻：RV=Rg+Rx 5.分压电阻：RU v I g Rg UV 3.将○修改为电流表 1.原理：并联分流器 2.电路图：GA10R Rg X 3.内阻： RARg RXI G RgRX Rg 4. 范围：I AI g IXI gI g 刻度：在电流 I g 的基础上扩展 RXRg 乘以 RXI RI RU Xg gg g 分流电阻：RXI 电压表校准：①如果修改后指示的数字总是比标准电压指示小（大），表头指针G的偏转角Gx小（大），通过表头○的电流小（大），且分压电阻R过大（小））减小x小（增大）Rxx ②减小R并并联一个电阻； 增大R并串联一个电阻。
11 2、修正电流表的校准：R ①若修正示值始终小于（大于）标准电流示值，表头指针G偏转角度G小（大），通过电流通过表头○小（大），则通过分流电阻Rx的电流过大（小）。 分流电阻Rx太小（大），应增大（减小）。 Rxxx ②减小R并并联一个电阻； 增大R并串联一个电阻。 12 §§第三部分：测量电源电动势和内阻 1、实验原理：U=E - Ir（U→端电压，I→主路电流） 2、实验原理图： 1、方案一： ★ 图1：变化 图2：rErU ①函数关系：U=E—Ir ①函数关系：UE rR ②系统误差：通过电压表分流变形得到的线性关系：1 1 r 1U REE 或：11 E 1R U r r②系统误差：电压表分流器2，方案2： ★图3：R变体 图4：①函数关系：U=E—Ir ①函数关系：IRE Ir1 1 r ②系统误差：通过电流表分压变形得到的线性关系：RI E E1 或：RE rI② 系统误差：电流表分压 13 3、数据处理： 1、解二元方程： UE I rU EI r 则 EU 1 I 2 U 2 I 1 r U 1 U 2 I 1I 2 I 1 2。相关物理量的图像分析：①确定物理量对应的线性图像的线性函数关系； ②分析斜率和截距的物理意义。
四、误差分析： 1、方法一：（图像校正）（1）． 图1及变形图2 误差分析：电压表分流器 ① 由于系统误差是电压表的分流器，而电压表引起的电流误差 △I= U,RV 可见，路端电压越大，电压表的分流器越大，误差越大。 当电路端电压U=0，即发生短路时，△I=0，可见短路状态下主电路电流I的测量值等于真值，而其他状态下主电路电流I的测量值总是小于真实值。 修正后的线性图如下所示。 U实图测量图I ②从斜率和交点的物理意义可知：<Etrue，<rtrue ③减小系统误差：使Rv》r(2)。 图3及变形图4 误差分析：电流表分压A ① 由于系统误差为电流表分压，而电流表引起的电压误差△U=IR，可见主电路电流越大，电流表分压越大，误差越大。 当主电路电流I=0、14即发生开路时，△U=0，可见开路状态下电路端电压U的测量值等于真值，而其他状态下电路端电压的测量值总是小于真实值。 ，修正后的线性图如下图所示。 U实图测量图I ②从斜率和交点的物理意义可知：=Etrue，>rtrue； ③减小系统误差：使RA<r。
2、方法二：（等效电源）（1）． 图 1 和变体 图 2 误差分析：电压表分流器 RAVKE r。 将图中的R和电流表视为外部电路，将电压表视为内部电路的一部分。 ，即电压表和原来的电源相当于一个新的电源（虚线框里面的部分），那么实际测量的是等效电源的内阻和电动势。 由于电压表与RV r 原源并联，因此等效电源的内阻r 小于原电源的内阻r。 RV rTrue 当等效电源的外部电路断开时，电压表和电源形成闭环。 此时电压15RV ETrue表测得的电压即为等效电源的电动势E，比原电源的电压要小。 RV rTrue 动量 E 为真。 （2）。 图3及变形图4 误差分析：电流表分压器RVAKE r 将图中的R和电压表视为外部电路，将电流表视为内部电路的一部分，即电流表相当于原电源为一个新的电源（虚线框里面的部分），那么实际测量的是等效电源的内阻和电动势。 由于电流表与原电源串联，因此等效电源RA rtrue 的内阻r 大于原电源的内阻r true 。 当等效电源的外电路断开时，电流表串联到原电源上。 此时，等效电源的电动势与原电源的电动势相等，即E测E为真。
五、消除系统误差的方法： 1、辅助供电方法： （1）电路图：‘S1E r B S2 E’r’16 （2）实验操作：12 闭合开关S、S，调节R、R'至使灵敏电流表G指示为零。 此时A、B点电位相等。 此时，电压表的指示U为电源E的回路端电压。电流表的指示I为通过电源E的主电路电流。对于电源E，不存在系统误差。端电压U和主电路电流I，则U=E –Ir。 调节滑动变阻器两次，得到两组U、I值：UE I r； UE I r 1122的联立解为： EU 2 I 1 U 1 I 2 ； r U 2 U 1I1 I 2I 1 I 2.由于实验中没有电压表的分流效应或电流表的分压效应，因此本次实验的测量值与真实值存在差异。 值是相等的。 2、辅助图像法：（1）电路图1分析：①测量多组U、I值，制作UI图像：UOI11 设图像斜率的绝对值为k，与图像与纵轴的距离为A。 17 ②分析图像的斜率和截距是否存在系统误差：当不考虑电压表分流时，图像的函数关系表达式为：UE Ir(Ⅰ )U 当考虑电压表分流时，图像的函数关系式为： UE (I) r，即 R VR VERV r UI (Ⅱ)RV r RV r 比较 (Ⅰ) (Ⅱ) 两者根据函数关系公式，我们可以知道电路图1制作的UI图像的斜率和垂直截距存在系统误差。
（2）变体图2分析：RVKE r11 ①测量多组U、R值并制作图像：设图像的斜率为k2，图像与纵轴的截距为A2。 ②分析图像的斜率和截距是否存在系统误差：当不考虑电压表分流时，图像的函数关系为：UEU r，即R 1 r 1 1(Ⅰ)； UER EU U 当考虑电压表划分时，图像的函数关系表达式为： UE ()r，即 R RV18 1 r 1 1r(Ⅱ) UEREE RV 比较 (Ⅰ)(Ⅱ) 从从两个函数关系表达式可以看出，变化图2为11图像的UR斜率不存在系统误差，但纵向截距存在系统误差。 即方程： rk 2 E 中不存在系统误差。 (3) 电路图分析 3：RVAKE r ① 测量多组 U 和 I 值并创建 UI 图像：UOI33 令 的绝对值图像的斜率为k，图像与纵轴的截距为A。 ②分析图像的斜率和截距是否存在系统误差：在不考虑电压表分流的情况下，图像为： UE Ir (Ⅰ) 当考虑电压表分流时，图像的函数关系为： U IR AE Ir，即 UEI (RA r) (Ⅱ) 比较 (Ⅰ) (Ⅱ) 两者从函数关系可以看出，电路图3制作的UI图像的斜率存在系统误差，但纵向截距误差不存在系统误差。
这就是等式：EA 3 没有 19 个系统误差。 （4）变体图4分析：RAKE r1 ①测量多组I、R值并制作R图像：设图像的斜率为k4，图像与纵轴的截距为A4。 ②分析图像的斜率和截距是否存在系统误差：当不考虑电压表分流时，图像的函数关系为：IREI r，即1 1rR（Ⅰ）； I EE 当考虑电压表分流时，图像的函数关系式为： I (R RA ) EI r ，即 1 1 R r RA (Ⅱ)I EE E1 比较两个函数关系式(Ⅰ ）（Ⅱ），可见R是由变体做出的。 图4 图像的I1斜率不存在系统误差，但纵向截距存在系统误差。 即方程： k 4 E 不存在系统误差。 (5) 内阻和电动势确实值得求解： 20 ① 结合变化图 2 和电路图 3，得到两个不存在系统误差的方程： rk 2 , EEA 3 ，同时求解： EA 3 , rk 2 A 3 ； ② 结合变分图2和变分图4，得到两个无系统误差的方程：rk 2 ，E 11k 2k 4 ，同时求解：E，r； Ek4k4 5、电路图及相关实验设备的选择：v 1、为了减小系统误差，电路图1和变形图2必须满足R》r，而电路图AAv 3和变形图4必须满足r》R 。
实际中，R一般与r类似，且R》r，因此测量时一般采用电路图1或变形图2。 如果只测E而不测r，或电源内阻r》RA（如水果电池），则采用电路图3或变型图4。（注意测得的U为电路端电压，测量的I是主电路电流） 2、为了减少读数引起的偶然误差，电路端电压必须有明显的变化。 即使电压表的示值变化较大，U =E -Ir→ △U= -r △I→ 当r增大时，△U增大→示值变化明显。 由此可见，应选择内阻较大的电源。 一般使用旧电池。 如果r太小，也可以使用。 在电池一端串接一个小电阻，作为其等效电阻； 3、为了保证电压表的安全，其测量范围一般略大于电源的电动势。 如果测量范围太小，可以修改，但测量范围不能太大→保证精度要求； 4、为了测量多组I、U数据且数据变化范围较大，滑动变阻器的总阻值应稍小。 21§§第四部分：万用表的使用 1、万用表 1、三个功能块：电压块、电流块、欧姆块 2、刻线：（从上到下）①第一行：读取电阻 ②第二行：读取直流电压和电流（包括交流电流和直流电流） ③第三行：读取交流电压 3、读取规则：“1”刻度用十分之一来估计读数；“1”刻度用十分之一来估计读数； “5”刻度采用五十分之一读数； “2”毕业目前是一个颇具争议的划分。 可以使用十分之一的读数，也可以使用二分之一的读数。
2、欧姆表 1、内部电路图：GE r I grg R +- 红黑 22 2、标记刻度：0g ①0 Ω 标记：将红、黑表笔短接，调节 R 使表头 G 充分偏置，即当I=I时标记为0Ωx ②中值电阻（等于欧姆表内阻）：将红、黑表笔接R，表头G半偏时的电阻E1E I gIR rr Rg then xg 0r r R2R rr Rg 0xg 0 ③∞标记：断开红黑表笔，进行机械调零，调整指针定位螺丝，使指针指向当前0标记。 ④大体位置标注EEI 从左到右，越来越稀疏； B、电阻零线标记在表盘最右端； C、指针偏转角θ随电流I的增大而增大，随被测电阻的增大而减小； D、不同档位的档位范围都相同，均为无穷大； 4、调零：①机械调零（使用时只需进行一次）：断开红、黑表笔，使指针指向零电流标记； ② 欧姆调零（每次换档都要调零）： A、估算被测电阻的阻值，选择合适的档位； 23 B、调节欧姆调零旋钮，使指针指向零欧姆； C、将红、黑表笔连接到被测电阻两端，读取阻值； D. 关闭开关并将选择开关移至关闭位置或最高交流电压位置。
5、注意事项： ①表笔通过的电流满足“红进黑出”（对欧姆表测量的电阻没有影响，但影响电压、电流的测量）； ② 不使用时，将选择开关置于关闭或最高交流电压位置； ③减少读数误差：指针指向中心刻线附近； ④ 移位：指针偏转角度θ大（小）→通过表头的电流I大（小）→被测电阻Rx小（大）→减少读数意外误差→改为小（大）档位⑤欧姆调零时：R内=R内=r+rg+R0=E； I g ⑥ 中值电阻可以直接从表盘上求得，即内阻=表盘上欧姆刻度中间的数字×档位。 24