高考電學(xué)實驗的考查主要從實驗器材(電表、電阻、電源等)的選擇,實驗電路圖的選擇與設(shè)計,誤差分析,以及對實驗數(shù)據(jù)的處理等方面進(jìn)行。從高考閱卷情況來看,電學(xué)實驗的得分率較低,是高考的難點(diǎn)之一。
電學(xué)實驗的考查主要包括:電表的讀數(shù)、實驗器材和電路選擇、電路實物連線等幾個方面。
一、電流表、電壓表的讀數(shù)規(guī)則
電流表量程一般有兩種——0.1~0.6A,0~3A;電壓表量程一般有兩種——0~3V,0~15V。如圖1所示:
電表讀數(shù)時首先要看清量程,并確定最小分度值(每個小格所代表的電流、電壓值)。
電壓表、電流表若用0~3V、0~3A量程,其最小分度值分別為0.1V、0.1A,可以采用十分估讀法,在最小分度值后加一估讀數(shù)即可。圖1中電壓表讀數(shù)為1.88V,電流表讀數(shù)為0.83A。若指針恰好指針指在第10條刻度線上,則讀數(shù)為1.00V(或A)。
電壓表若用0~15V量程,則其最小分度為0.5V,為2分度儀表讀數(shù),電流表若用0~0.6A量程,則其最小分度為0.02A,為5分度儀表讀數(shù),這種量程讀數(shù)時讀數(shù)結(jié)果必須與其最小分度小數(shù)點(diǎn)位數(shù)相同,結(jié)果是最小分度的整數(shù)倍。圖1中電壓表讀數(shù)為9.5V,電流表讀數(shù)為0.16A。左圖中如指針指在第10條刻度線上,讀作5.0V。右圖中指針指在第10條刻度線上,讀作0.20A。
二、實驗器材的選擇和電路的選擇
實驗器材和電路選擇的總的原則有三:一安全、二精確、三方便。實驗器材的選擇與實驗電路密切相關(guān),選擇器材前首先要根據(jù)實驗?zāi)康暮蛯嶒炘碓O(shè)計安全可靠、測量精確、操作方便的實驗電路,再根據(jù)實驗電路的需要選擇器材。
1.電表的選擇
應(yīng)用全電路歐姆定律,通過估算確定電路中通過電流表的最大電流和最小電流,電壓表兩端的最大電壓和最小電壓。所選擇的電表的量程應(yīng)大于最大電流和最大電壓,以確保電表的安全;選擇的電表的量程應(yīng)使電表的指針擺動的幅度較大,一般應(yīng)使指針能達(dá)到半偏以上,以減小讀數(shù)的偶然誤差,提高精確度。在滿足上述兩個條件以后,若不計電表內(nèi)阻則應(yīng)選用內(nèi)阻較小的電流表和內(nèi)阻較大的電壓表,以減小系統(tǒng)誤差。
2.變阻器的選擇
變阻器的額定電流應(yīng)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(yīng)選用電阻較小而額定電流較大的變阻器;在限流式接法中,應(yīng)選用電阻與待測電阻比較接近的變阻器。
3.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。
4.電流表內(nèi)接法、外接法的選擇
而R=■時,電流表內(nèi)外接法效果是一樣的。此時的被測電阻值R我們稱為臨界電阻。
5.分壓式和限流式電路的選擇
(1)由于限流式電路結(jié)構(gòu)簡單,耗能小,通常情況下應(yīng)優(yōu)先考慮限流式接法。
(2)下面三種情況必須選擇分壓接法。
①要求被測電阻的電壓或電流從零連續(xù)調(diào)節(jié),只有分壓電路才能滿足。
②如果采用限流接法時,無論怎樣調(diào)節(jié),電路中電流(電壓)都會超過電表量程或電阻元件允許的最大電流(壓),那么為了保護(hù)電表或電阻元件,必須采用分壓接法。
③伏安法測電阻實驗中,若所用的變阻器阻值遠(yuǎn)小于待測電阻阻值,采用限流式接法時,即使變阻器觸頭從一端滑至另一端,待測電阻上的電流(壓)變化也很小,這不利于多次測量求平均值或用圖像法處理數(shù)據(jù);為了在變阻器阻值遠(yuǎn)小于待測電阻阻值的情況下能較大范圍地調(diào)節(jié)待測電阻上的電流(壓),必須采用分壓式。
三、電路實物連線的注意事項
1.電鍵必須控制全電路;
2.電表的量程要適當(dāng),流經(jīng)電表的電流要正入負(fù)出;
3.滑動變阻器的“兩端限流、三端分壓”接法,且要求在閉合電鍵前,必須保證限流接法中滑動變阻器以最大電阻接入電路,分壓接法中滑動變阻器輸出電壓端電壓為零;
4.安培表的內(nèi)外接法必須正確;
5.按先串后并的原則連接器材;
6.導(dǎo)線不能接在滑動變阻器的支架或滑動頭上,不能穿越用電器,不能交叉。