電學實驗的測量方法與考查熱點

浙江 吳 鋒

電學實驗的測量方法與考查熱點

浙江 吳 鋒

電學實驗是高考物理試題的重要組成部分，從近年新課標卷對實驗考查情況看，呈現以下態勢：一是實驗題分值較穩定；二是實驗考試目標已從對“實驗設計、實驗操作、實驗觀察”的考查，提升到對“科學探究、綜合能力”的考查，試題兼有新穎性、整合性的特點；三是實驗考試的區分度較好。在備考沖刺時，除了重視思想外，還須對電學實驗的基本原理、測量方法、操作要領、數據處理、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、常規電學量的測量方法

物理量 測量方法______________________電壓 ①電壓表（會選用、會接線、會讀數）；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_____電流 ①電流表（會選用、會接線、會讀數）；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_____電阻 ①多用電表電阻擋（估測）；②伏安法（外接法、內接法）；_____________③等效替代法測電阻__________________________________電動勢內阻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：U、I、L 及d②考電路：電路設計或選擇、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練習使用多用電表①VA擋：相當于V表、A表②Ω擋：閉合電路歐姆定律③調零：機械調零、歐姆調零④電流方向：紅表筆進，黑表筆出①考讀數：電壓、電流、電阻擋的讀值②考使用：歐姆表選擋、調零、規范操作等③考黑箱：多用電表探測黑箱內的元件傳感器的簡單應用傳感器能夠將感受到的物理量（力、熱、光、聲等）轉換成便于測量的量（一般是電學量）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、電學實驗備考建議

（1）重視基礎性。熟悉基礎讀數（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、數據處理、誤差分析等須全方位理解并掌握。

（3）關注創新性。一是器材創新，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、電流表的內阻與量程等；三是研究對象創新，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、電學創新實驗舉隅

【例題】［2016·湖北省七市（州）高三下學期3月聯合調研］材料的電阻隨壓力的變化而變化的現象稱為“壓阻效應”，利用這種效應可以測量壓力大小。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，內阻約30Ω）

D．電壓表V（量程3V，內阻約3kΩ）

E．直流電源E（電動勢3V，內阻很?。?/p>

F．開關S，導線若干

（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，電壓表的示數如圖1丙所示，則電壓表的讀數為________V。

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

【解析】（1）根據題意，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，根據電表讀數規則，電壓表示數為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、發光二極管、電動機等非常規元件，伏安法測量其工作電壓、電流及電阻是基礎之本，設計電路、連接實物、電表讀數、作U－I圖是考查的重中之重，這類源于教材而高于教材、情景新穎而聯系科技實際的問題，能彰顯變通能力與創新能力的考查，在高考實驗備考中應高度關注，有針對性地訓練。

（作者單位：浙江省衢州市菁才中學）