電學(xué)實驗的測量方法與考查熱點

浙江 吳 鋒

電學(xué)實驗的測量方法與考查熱點

浙江 吳 鋒

電學(xué)實驗是高考物理試題的重要組成部分，從近年新課標(biāo)卷對實驗考查情況看，呈現(xiàn)以下態(tài)勢：一是實驗題分值較穩(wěn)定；二是實驗考試目標(biāo)已從對“實驗設(shè)計、實驗操作、實驗觀察”的考查，提升到對“科學(xué)探究、綜合能力”的考查，試題兼有新穎性、整合性的特點；三是實驗考試的區(qū)分度較好。在備考沖刺時，除了重視思想外，還須對電學(xué)實驗的基本原理、測量方法、操作要領(lǐng)、數(shù)據(jù)處理、考查角度、命題趨勢及變式情景有一個全面的洞悉，只有融會貫通，方能切實提高備考效能。

一、常規(guī)電學(xué)量的測量方法

物理量 測量方法______________________電壓 ①電壓表（會選用、會接線、會讀數(shù)）；②電壓傳感器；________③多用電表直流電壓擋；④靈敏電流計與大電阻串聯(lián)_____電流 ①電流表（會選用、會接線、會讀數(shù)）；②電流傳感器；________③多用電表直流電流擋；④靈敏電流計與小電阻并聯(lián)_____電阻 ①多用電表電阻擋（估測）；②伏安法（外接法、內(nèi)接法）；_____________③等效替代法測電阻__________________________________電動勢內(nèi)阻①伏安法（U－I圖象）；②伏阻法（U－R圖象）；③安阻法（IR－I或1 UR或1 U－1 I－R圖象）等

二、重要電學(xué)實驗的考查熱點

項目 電路圖 實驗原理 考查熱點測定金屬的電阻率①測Rx∶Rx＝UI（伏安法）②算ρ∶Rx＝ρLS，ρ＝SRxL①考讀數(shù)：U、I、L 及d②考電路：電路設(shè)計或選擇、實物連線或改錯，器材選擇③考運算：U－I求Rx，求ρ__________________描繪小電珠的伏安特性曲線①電路：伏安法外接；滑動變阻器分壓式②圖象：U－I圖象為曲線（溫度升高，燈絲電阻增大）①考電路：電路設(shè)計或選擇、實物連線或改錯，器材選擇②考作圖：描點、連線畫U－I圖③考運算_：由U－I圖求電阻、電功率_________測定電源的電動勢與內(nèi)阻①伏安法：E＝U＋Ir②安阻法：E＝I（R＋r）③伏阻法：E＝U＋URr（伏安法）①考電路：電路設(shè)計或選擇、實物連線或改錯，器材選擇②考作圖：描點連線畫圖線③考運算：由U －I或I－1－R 或U－1－R－1圖象，求E、r練習(xí)使用多用電表①VA擋：相當(dāng)于V表、A表②Ω擋：閉合電路歐姆定律③調(diào)零：機械調(diào)零、歐姆調(diào)零④電流方向：紅表筆進，黑表筆出①考讀數(shù)：電壓、電流、電阻擋的讀值②考使用：歐姆表選擋、調(diào)零、規(guī)范操作等③考黑箱：多用電表探測黑箱內(nèi)的元件傳感器的簡單應(yīng)用傳感器能夠?qū)⒏惺艿降奈锢砹浚?、熱、光、聲等）轉(zhuǎn)換成便于測量的量（一般是電學(xué)量）①考熱敏：熱敏電阻特性（歐姆表法、伏安法）②考光敏：光敏電阻特性（歐姆表法、伏安法）

三、電學(xué)實驗備考建議

（1）重視基礎(chǔ)性。熟悉基礎(chǔ)讀數(shù)（電流表、電壓表、電阻箱、多用電表）；熟練基本操作（電流表、電壓表、滑動變阻器、多用電表的使用與選用）；熟悉基礎(chǔ)運算（伏安法求Rx、U－I圖象求Rx、U－I圖象求E與r等）。

（2）突破典型性?！胺卜ā鄙婕皽y定金屬的電阻率、描繪小電珠的伏安特性曲線、測量電源的電動勢與內(nèi)阻等典型實驗，是高考命題的重要題源，對其實驗原理、測量方法、電路圖、實物圖、操作要點、數(shù)據(jù)處理、誤差分析等須全方位理解并掌握。

（3）關(guān)注創(chuàng)新性。一是器材創(chuàng)新，如電壓傳感器、多用電表電壓擋等效替代電壓表，電阻箱替代滑動變阻器等；二是物理量創(chuàng)新，如測定電源的短路電流、輸出功率、效率及電動機的輸出功率、效率，測量電壓表、電流表的內(nèi)阻與量程等；三是研究對象創(chuàng)新，如描繪二極管、電動機、熱敏電阻的伏安特性曲線，測定水果電池、硅光電池的電動勢與內(nèi)阻等。

（4）注重方法性。如測量電阻（伏安法、等效替代法、伏伏法、安安法、半偏法、多用電表法）、測量電動勢（伏安法、伏阻法、安阻法、伏伏法、安安法）等實驗，因給定器材的不同，需選定不同的測量方法。

（5）講求綜合性?！耙粓D多用”（一個電路圖同時測量定值電阻與電源電動勢及內(nèi)阻）、“多題合一”（多個器材與問題融合在一起，如電表改裝與伏安法的整合等），講求整合探究能力的考查是近年的命題趨勢之一。

四、電學(xué)創(chuàng)新實驗舉隅

【例題】［2016·湖北省七市（州）高三下學(xué)期3月聯(lián)合調(diào)研］材料的電阻隨壓力的變化而變化的現(xiàn)象稱為“壓阻效應(yīng)”，利用這種效應(yīng)可以測量壓力大小。若圖1甲為某壓敏電阻在室溫下的電阻壓力特性曲線，其中RF、R0分別表示有、無壓力時壓敏電阻的阻值。為了測量壓力F，需先測量壓敏電阻處于壓力中的電阻值RF。請按要求完成下列實驗。

圖1

（1）設(shè)計一個可以測量處于壓力中的該壓敏電阻阻值的電路，在圖1乙的虛線框內(nèi)畫出實驗電路原理圖（壓敏電阻及所給壓力已給出，待測壓力大小約為0．4×102～0．8×102N，不考慮壓力對電路其他部分的影響），要求誤差較小，提供的器材如下：

A．壓敏電阻（無壓力時阻值R0＝6 000Ω）

B．滑動變阻器R（全電阻約200Ω）

C．電流表A（量程2．5mA，內(nèi)阻約30Ω）

D．電壓表V（量程3V，內(nèi)阻約3kΩ）

E．直流電源E（電動勢3V，內(nèi)阻很?。?/p>

F．開關(guān)S，導(dǎo)線若干

（2）正確接線后，將壓敏電阻置于待測壓力下，通過壓敏電阻的電流是1．33mA，電壓表的示數(shù)如圖1丙所示，則電壓表的讀數(shù)為________V。

（3）此時壓敏電阻的阻值為________Ω，結(jié)合圖甲可知待測壓力的大小F＝________N。（計算結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字）

【解析】（1）根據(jù)題意，壓敏電阻的阻值有幾千歐姆，是一個大電阻，所以伏安法采用電流表內(nèi)接法；因滑動變阻器R的阻值遠小于壓敏電阻的阻值，故滑動變阻器采用分壓式接法。電路原理圖如圖2所示。

圖2

（2）電壓表的最小刻度為0．1V，根據(jù)電表讀數(shù)規(guī)則，電壓表示數(shù)為2．00V。

【答案】（1）圖見解析 （2）2．00 （3）1．5×1030．60×102

【感悟】對于熱敏電阻、光敏電阻、磁敏電阻、發(fā)光二極管、電動機等非常規(guī)元件，伏安法測量其工作電壓、電流及電阻是基礎(chǔ)之本，設(shè)計電路、連接實物、電表讀數(shù)、作U－I圖是考查的重中之重，這類源于教材而高于教材、情景新穎而聯(lián)系科技實際的問題，能彰顯變通能力與創(chuàng)新能力的考查，在高考實驗備考中應(yīng)高度關(guān)注，有針對性地訓(xùn)練。

（作者單位：浙江省衢州市菁才中學(xué)）