电路实验高考_高考物理电路实验

1.高中物理电流实验

提到物理，很多理科生都感觉比起化学、生物可是困难多了，而电学实验更因为难度高而让一些同学在学习中感到头疼，电学实验占据着相当重要的地位，几乎年年考，但每年都有许多考生在此留下了遗憾。虽然考生感觉难度大，但电学实验以其独特的魅力，赢得了高考出题人的青睐：自从2002年我省实行理综考试以来，除2002年考查的是热学实验以外(在现行课本中此实验已删掉)，其余五年均考查到了电学实验；考试大纲要求的实验有19个，其中10-17个均为电学实验。可见电学实验在高考中所占地位非同一般。

考查全面重点突出

从总体上来说，物理实验的考查在高考中是以笔试的形式进行的，通过考查一些设计性的实验来鉴别考生实验的“迁移”能力、创新能力。实验部分在理综试卷中占有较大的比重(17分左右)，区分度和难度较高。通过对高考电学实验试题的分析，可以看出当前高考实验考试的总趋势是：一是利用考纲所列实验的原理、方法和器材重新组合，推陈出新；二是把重点放在实验和器材测量的原理、选取、数据处理和结论获取的方法上；三是适量编制设计性、探究性实验，进行考查。

由于连续几年高考中均出现电学实验，虽然形式多样，但考查的特点还是比较清晰的。比如实验能力的考查多集中在电阻的测量上。这几年高考，几乎所有电学实验都是以测电阻为背景，如2003年考查伏安法测电阻；2004年、2006年分别考查电表内阻的测量；2005年考查电源电动势和内阻的测量。归根结底考查的实验原理均为欧姆定律R=U/I，因此对电阻的测量，都是在用各种方法寻找电压U和电流I。

实验试题的设计体现了“来源于教材而不拘泥于教材”的原则。2004年全国卷Ⅰ第22题考查电压表内阻的测量方法———半偏法，直接来源于课后学生实验———把电流表改装成电压表，但改测电压表内阻，考查了考生的实验迁移能力；2005年全国卷测电源的电动势和内电阻，也是直接来源于课后学生实验———测定电源电动势和内电阻实验，但又高于课本，不能照搬课本实验电路图。只有真正理解了实验原理和实验方法，才能达到灵活运用学过的物理理论、实验方法和实验仪器去处理实验相关问题的能力。由此可见课本实验不可小视，并且要从中有所提升。

能力的考查比较全面，其中涉及误差的分析、利用图像或公式处理数据、有效数字的保留等，对实验分析能力、利用数学解决物理问题的能力都有所考查。

注重对考生课后实验的挖掘，同一实验器材，完成不同的实验目的———一“材”多用，如2002年全国高考29题，考查利用“验证玻意耳定律”的器材来测量大气压强p0；2007年全国高考理综卷Ⅰ22题，考查利用“验证动量守恒定律”的器材验证弹性碰撞的恢复系数等。

复习注重超越课本

根据以上分析可知，高考实验考查能力较高，那种只背实验原理、步骤、讲实验操作，过程的做法已经不能很好地应对今天的高考了。仅仅能独立完成大纲规定的实验，知道怎样做还不够，还应该搞清楚为什么要这样做，要真正领会其中的实验方法，并会将这些方法迁移到新的情景中去，在新的情景中加以应用。

1、平时复习中要注意养成良好的学习物理实验的习惯。有些同学侧重实验的记忆，把课本上实验原理、实验器材和实验步骤等，像背语文课文一样背诵下来，这样是绝对不可能提高实验能力的。这样做极不适应现代高考实验考查的趋势，因为高考物理实验考查的是实验的迁移能力、创新能力等。对于一个实验正确的学习方法是遵从以下步骤：明确目的———尝试原理———选择器材———确定步骤———误差分析。学习每一个实验，先明确实验目的，然后根据实验目的结合自己所学的知识，尝试思考实验原理。围绕敲定的实验原理，确定实验器材，根据实验器材，确定实验步骤，依据实验原理进行误差分析。因为同一实验目的，它可能存在不同的实验原理，所以我们通过尝试思考实验原理的方法，就可以拓宽思路，提升能力。如果同学们提前知道实验原理，就可能造成先入为主的思维定势，使思维受到限制。

2、重视课后实验，熟悉基本实验器材的使用，争取最大限度地做到：一“材”多用。如利用测定金属丝的电阻率实验器材，能否测定极细金属管的内径；利用描绘小灯泡伏安特性曲线的实验器材，能否测定小灯泡的额定功率。演示实验、做一做等也在高考考查范围之内，同样也要注意挖掘。

3、平时多总结一些实验方法及题型，积累一定的经验，作为自己知识的储备，增强解决实验问题的能力和信心。如对电阻的测量有很多种方法：伏安法、替代法、半偏法、多用电表测电阻等；测定电源电动势和内电阻的方法有：伏安法、两阻(定值电阻)一表(电压表或电流表)法、一箱(电阻箱)一表(电压表或电流表)法等。

4、对于同一电路中出现的“双调节”或“双控制”元件，要注意操作步骤。如用半偏法测电流表内阻的实验步骤的考查，就曾在高考题中出现，因为此电路中存在两个变阻器、两个电键，必定有调节和操作上的先后顺序。还有研究自感现象中的通电自感实验时也涉及到了两个滑动变阻器先后调节的问题。

5、树立“转换”思想，开拓设计性实验的思路。要提高设计实验的能力，必须认真体会物理教材上的实验思想。其实物理教材蕴含大量的实验设计方法。善于联想对比，拓宽知识，如利用半偏法测定了电流表的内阻，那能不能利用半偏法测定电压表的内阻；根据电流表的校表电路，能不能设计电压表的校表电路。

6、掌握一些实验技巧：如电表是会“说话”的电阻：

①对一些特殊电阻的测量，如电流表或电压表内阻的测量，电路设计有其特殊性：一是要注意到其自身量程对电路的影响，二是要充分利用其“自报电流或自报电压”的功能。测电压表内阻时无需另并电压表，测电流表的内阻时无需另串电流表。

②当电表内阻已知时，电表功能可以互换。如当电流表内阻已知时，可以根据电流表读数乘以其内阻得到电流表两端的电压，此时电流表可当电压表使用；同理，当电压表内阻已知时，电压表可当电流表使用。利用这一特点，可以拓展伏安法测电阻的方法，如：伏伏法，安安法等。

7、多进实验室进行实际操作，熟悉各种实验器材的使用。理论与实践相结合，才能更好地提高实验能力。实验题中的实物连线，实验步骤排序、纠错、补漏、实验误差的排除、错误的纠正等。这些都是实际操作的全真模拟，如果学生没有动手做过这些实验就不可能答好这些问题。复习中，可开放学校的实验室，让学生重温实验的实际操作。但由于某些学校实验条件不足，不是实验器材缺乏，就是实验器材陈旧，使得测量误差很大，限制了学生实验能力的提高。另外，实验室器材种类少、规格少，也不能满足当今高考的要求。还有高考试题中所给实验器材的规格，实验室也不一定具备。故建议有条件的家庭或学校安装仿真物理实验室，利用仿真物理实验室来完成实际中完成不了的实验，也可通过反复改变某一元件的参数值，看其对整个电路的影响。这样对考生解决实验问题有着非常大的帮助。

总之，实验也并不单纯是实验这一模块的问题，学生物理实验能力的高低往往与学生物理知识、思想、方法的储备密切相关，要从根本上提高物理实验能力，必须全面提高物理水平。

电学实验器材和电路选择的总原则是安全、精确和方便。器材的选择与实验所用的电路密切相关，因此在选择器材前首先要根据实验目的和实验原理设计测量精确、安全可靠、操作方便的实验电路，再根据实验电路的需要选择器材。选择器材和电路时，为了使测量结果精确和保护仪器，应遵循以下原则：

□电表。通过估算确定电路中通过电流表的最大电流和电压表两端的最大电压，所选择的电表的量程应大于最大电流和最大电压，以确保电表的安全；通过估算确定电路中通过电流表的最小电流和电压表两端的最小电压，选择的电表的量程应使电表的指针摆动的幅度较大，一般应使指针能达到半偏以上，以减小读数的偶然误差，提高精确度；在满足上述两个条件以后，在不计电表内阻时应选用内阻较小的电流表和内阻较大的电压表，以减小系统误差。

□变阻器。所选用的变阻器的额定电流应大于电路中通过变阻器的最大电流，以确保变阻器的安全；为满足实验中电流变化的需要和调节的方便，在分压式接法中，应选用电阻较小而额定电流较大的变阻器，在限流式接法中，应选用电阻与待测电阻比较接近的变阻器。

□电源。一般可以根据待测电阻的额定电流或额定电压选择符合需要的直流电源。

□分压式和限流式电路。在选择变阻器分压式和限流式电路两种接法时应优先考虑限流式接法，为了能使实验正常进行和操作方便，当电路中的最小电流仍然超过电流表的量程或待测电阻的额定电流，或者待测电阻远远大于变阻器的最大值或者需要在待测电阻两端从零开始测量电压、电流时采用分压式接法。

高中物理电流实验

（05年高考题）测量电源B的电动势E及内阻r（E约为4.5V，r约为1.5 ）。器材：量程3V的理想电压表，量程0.5A的电流表（具有一定内阻），固定电阻 ，滑动变阻器 ，电键K，导线若干。

(1)画出实验电路原理图。图中各元件需用题目中给出的符号或字母标出。

(2)实验中，当电流表读数为I1时，电压表读数为U1；当电流表读数为I2时，电压表读数为U2。则可求出E=__________，r=_________。（用I1、I2、U1、U2及R表示）

解析：本题是常规伏安法测电源电动势和内阻实验的情景变式题，本题与课本上实验的区别是电源电动势大于理想电压表的量程，但题目中提供的器材中有一个阻值不大的固定电阻，这就很容易把该情景变式题“迁移”到学过的实验上。把固定电阻接在电源的旁边，把它等效成电源的内阻即可（如图12所示），把电压表跨接在它们的两侧，显然，“内阻增大，内电压降落增大”，电压表所测量的外电压相应减小，通过定量计算，符合实验测量的要求。这样，一个新的设计性实验又回归到课本实验上。

<1>实验电路原理图如图13所示；

<2>根据 ，对于一个给定的电源B的电动势E及内阻r是一定的，I和U都随滑动变阻器 的改变而改变，只要改变 的阻值，即可测出两组I和U数据，列方程组得：

解(1)(2)方程组可得

注：也可直接用欧姆定律的变式 求内阻r。

本题所提供的理想电压表量程小于被测电源电动势，需要学生打破课本实验的思维和方法定势，从方法上进行创新，运用所提供的器材创造性地进行实验设计。 （04年高考实验题）用以下器材测量一待测电阻 的阻值（900－1000 ）；

电源E，具有一定内阻，电动势约为9.0V；

电压表V1，量程1.5V，内阻 ；

电压表V2，量程5V，内阻 ；

滑线变阻器R，最大阻值约为100 ；

单刀单掷开关S，导线若干。

（1）测量中要求电压表的读数不小于其量程的 ，试画出测量电阻 的一种实验电路原理图（原理图中的元件要用相应的英文字母标注）。

（2）根据你所画的电路原理图在所给的实物上画出连线。（实物图略）

（3）若电压表V1的读数用U1表示，电压表V2的读数用U2表示，则由已知量和测得量表示 的公式为 ____________。

解析 1. 画实验电路原理图

（1）测量方法的选定。本题提供了两只电压表，在没有电阻箱和定值电阻的情况下，不能用替代法和等效测量法，只能用伏安法测量。

（2）推断电路接法。在选用伏安法测量后，提供的电压表中必定有一只电压表要做电流表使用。

由于待测电阻 的阻值范围在900－1000 之间，而电压表V1，内阻 ，电压表V2，内阻 ，待测电阻阻值与电压表内阻阻值比较接近，不存在 明显关系，所以“电流表”内接和“电流表”外接应该都是可行的。

（3）角色定位。

<1>将电压表V2作为电流表使用，实验电路原理图如图14所示，该情况下，r1与 并联的最小电阻 ， 串联总电阻 。按题设要求电压表V1的读数不小于其量程的 。从电压的角度考虑，降落在电压表V1上的电压降应不低于 ， 并联再与 串联，根据串联电路的电压分配：

若电压表V2上的电压降能达到3.0V，即能满足题设的读数不小于其量程的 的要求。要想电路中电压值恰当，只要将电路接成分压电路，图14所示电路能满足试题要求。同理，如果把电压表V1当作电流表使用，接成14所示电路，将不行。

<2>将电压表V1作为电流表使用，实验电路可接成电流表内接法，如图15所示，电压表V1与待测电阻 串联，串联的电阻为 ，由于电压表V2与电压表V1和待测电阻串联后并联，故 ，所以

，这个读数能使电压表V1的指针超过满偏的 。

由上述分析和计算，两个电压表的读数均不低于其量程的 ，要想满足上述条件，电路也要接成分压电路，图15所示电路能满足试题要求。同理，如果把电压表V2当电流表使用，接成15所示电路，也将不行。

2. 实物连接（略）

3. 测电阻 的表达式

<1>按图14所示接法，设测量时电压表V1、V2的示数分别为U1，U2， 而 ，解得 。

<2>按图15所示接法，设测量时电压表V1、V2的示数分别为U1、U2，有 成立，故 。 （00年高考实验题）从下表中选出适当的实验器材，设计一电路来测量电流表A1的内阻r1，要求方法简捷，有尽可能高的测量精度，并能测得多组数据。

（1）在虚线方框中画出电路图，标明所用器材的代号。

器材（代号）

规格

电流表（A1）

电流表（A2）

电压表（V）

电阻（R1）

滑动变阻器（R2）

电池（E）

电键（K）

导线若干

量程10mA，内阻r1待测（约40 ）

量程500 ，内阻r2=750

量程10V，内阻r3=10k

阻值约1000 ，作保护电阻用

总电阻约50

电动势1.5V，内阻很小

（2）若选测量数据中的一组来计算r1，则所用的表达式为r1=_____________，式中各符号的意义是：_____________。

解析：（1）电流表本身读数可测得电流，若用电压表V测电压，由于A1两端最大电压为 ，故电压表的量程太大，不可取，故只能用电流表A2作电压表用，其量程为 ，因需多测几组数据，电源电路必须用分压电路，作出实验电路图如图16所示。

（2）合上电键K两表读数分别记为I1、I2，则 。

这里用来测量电压的不是电压表，而是电流表，它与被测的电流表A1并联。实际上，它是通过比较A1、A2两表的电流，进而来比较两电流表的内阻大小关系，即运用了比较的方法来进行实验。 近几年的高考中，实验命题不再局限于课本，出现了一些利用教学大纲所列的实验的原理、方法、器材重新组合的实验考题；同时，编制了一些半开放的试题，运用一些简单的、设计性的实验来考查考生独立解决问题的能力、迁移能力。因此，考生必须掌握好物理实验的基本技能，并能独立地完成考试大纲中所列的实验，善于总结实验过程应用的物理原理和实验方法，进而应用学过的原理和方法去创新设计实验，处理与实验相关的问题。

1、采用外推法，把图线外推与纵坐标相交，估算出纵标截距的大小，因为纵坐标可以准确读数23456。。。，说明误差出现在下一位，所以估算时要读x.x（小数点后保留一位）；而I1是指G电流表的读数，所以I1*（GR+R）就是路端电压，所以这个数值就是电源电动势。同理内阻就是斜率，就I1*（GR+R）/I2

2、因为小灯泡是非线性关系，所以无法直接求出实际功率，要求出实际功率就必须知道在这个电源下灯泡的实际电压与实际功率，根据电源电动势的U-I图象与外电阻的关系，就必须得画出电源电动势的U-I图象，与外阻的交点的物理意义就是这个外阻的实际电压与实际电流，根据这个思路可先写出电源的U-I图象，即E=U+Ir，接下来就是内阻r 是个难点了，本来这个测量电路是个分压式电路，但因为第三小题若某次连接时，把AB间的导线误接在AC之间，那就是无形中就把电阻器分成两个并联的电阻了，再与电灯串联了，当全电路的电阻最大时，总电流最小，灯泡的功率最小，要让总电流最小，当然这并联部分的电阻要最大，即滑头要滑到变阻器（最大阻值20Ω）的中间，即并联后的电阻为5Ω，这时再把这5Ω看成是电源的内阻（5Ω+1Ω），故电源的U-I表达式为：3=U+6I并在图象中画出红线，即与曲线的交点就是灯泡的实际电压与实际电流，相乘就是小灯泡可能获得的最小功率