高考热点专题——电学实验器材的选择及电路设计
电路实验，不仅涉及测量电路的合理设计或选取、涉及控制电路的合理选取、涉及实际电路的连接以及电路初态的设置
问题，而且涉及各测量电表及可变电阻器等器材的合理选配问题。这些问题的正确处理，可反应学生实验方面分析、设计、
操作等综合能力。
一、实验器材的选择
1．对实验器材和装置的选择，应遵循以下几条主要原则。
①安全性原则：即实验过程中，不产生由于器材或装置选择不当而使仪器发生损坏等不良后果。在电学实验中，主要表
现为电流表，电压表使用中，正、负接线柱不能接反；各电表的读数不能超过其量程，电阻类元件的电流不能超过其最大允
许电流等；电源的最大输出电流不超过其额定电流等。
②准确性原则：要求实验误差尽量小，精度尽量高。即要求实验能尽量减小系统误差和偶然误差。在电学实验中，应选
择适当的实验电路，选择电流表、电压表、欧姆表的适当量程进行测量。电压表、电流表的指针应指到满偏刻度的三分之一
以上。欧姆表读数时应使指针指到中值电阻（满偏二分之一处）附近（可更换不同的倍率档调整），注意每次改变倍率档时
要欧姆调零。
③方便性原则：在保证实验能够顺利进行的条件下，使实验操作方便易行。在电学实验中，主要表现在滑动变阻器规格
的选择、分压式电路与限流式电路的选择等。在分压接法中，一般选择电阻较小而额定电流较大的；在限流接法中，变阻器
的阻值应与电路中其他电阻的阻值比较接近。
④经济性原则：损耗最小为原则。
2、对器材选择的一般步骤是：
①选出唯一性器材。
②草画电路图（暂不接入电流表、电压表）。
③估算电流和电压的最大值，在考虑电表指针有较大偏转但不超量程的情况下，结合已知实验器材的规格，确定实验电
路和其他实验器材。
二、电路设计
电学设计型实验大体可分为两部分：被测量部分的电路和电表选择与设计，提供电压部分的电路和变阻器的选择与设计。
前一部分涉及到电阻的基本测量方法和电表的内外接法，后一部分主要涉及到滑动变阻器的分压接法和限流接法。
1、变阻器的限流和分压作用的选择
滑动变阻器有两种基本连接方法：限流式接法和分压式接法。变阻器的分压与限流接法是高考的热点，虽然两种电路均可调节负载电阻电压和电流的大小，但在不同条件下，调节效果大不一样。
下表是对两种连接方式的比较：
滑动变阻器的连接方式及特点
接法电路图特点适用条件
限流式接法1．用电器R0与滑动变阻器R的部分电
阻串联，另一部分不起作用
2．R0上电压调节范围为～E
R0与R的阻值差不多，且不
要求R0上电压能调至零
分压式接法1．用电器R0与滑动变阻器的部分电阻
并联后再与另一部分串联
2．R0上电压调节范围为0～E
1．要求电压调节能从0开始
增大
2．R比R0小，一般取
说明：
万方数据
万方数据
万方数据
高中物理电学实验器材和电路的选择 作者：王光毅， Wang Guangyi 作者单位：重庆市北碚区朝阳中学,重庆市,北碚区,400700 刊名： 物理教学探讨 英文刊名：JOURNAL OF PHYSICS TEACHING 年，卷(期)：2010,28(8) 被引用次数：1次 本文读者也读过(10条) 1.王中伟.Wang Zhongwei高中物理课堂有效教学的五个实用措施[期刊论文]-物理教学探讨2010,28(8) 2.邹兴明.Zou Xingming例谈物理教学中整体与局部关系的处理[期刊论文]-物理教学探讨2010,28(8) 3.阚轼如以"冰壶"为素材命制高中物理试题的研究[期刊论文]-物理教学探讨2010,28(8) 4.葛柏炎探究教学五层次[期刊论文]-物理教学探讨2010,28(8) 5.居海军.孙春成刍议物理习题的"情境化"教学[期刊论文]-物理教学探讨2010,28(8) 6.贾晓绍用1/υ-d图像还是d-1/υ图像[期刊论文]-物理教学探讨2010,28(8) 7.刘成刚.Liu Chenggang运用比较方法提高教学效果[期刊论文]-物理教学探讨2010,28(8) 8.孟俊杰巧用"口诀法"速判横波的传播方向和质点的振动方向[期刊论文]-物理教学探讨2010,28(8) 9.刘月荣绳、杆牵连中能量守恒模型的分析[期刊论文]-物理教学探讨2010,28(8) 10.项鸿飞.吴吉成.Xiang Hongfei.Wu Jicheng对一道课本练习题答案的探讨[期刊论文]-物理教学探讨2010,28(8) 引证文献(1条) 1.马国伟高中物理常见电学实验问题浅析[期刊论文]-中国科教创新导刊 2011(9) 本文链接：https://www.doczj.com/doc/2a4120344.html,/Periodical_wljxtt201008004.aspx
电学实验仪器的选择 一、根据实验原理和实验室条件选择仪器是进行正确测量的前提，一般遵循以下三原则： ⑴安全性原则：要能够根据实验要求和客观条件选用合适的仪器，使实验切实可行，能达到预期目标。另外还要注意测量仪器的量程，电阻类器件的电流不能超过其最大允许电流等。 ⑵准确性原则：根据实验的需要，选用精度合适的测量工具，但对某个实验来讲，精确程度够用即可，并不是精度越高越好。 ⑶操作性原则：实验时需考虑调节方便，便于操作，如滑动变阻器的选择，既要考虑它的额定电流，又要考虑它的阻值围，在二者都能满足实验要求的情况下，还要考虑阻值大小对实验操作中是否调节方便的影响。 二、选择电学实验仪器主要是选择电源、电表、滑动变阻器等器件，通常可以从以下四方面人手： ①根据用电器的需要来确定选择电源. （1）选择直流电源，一般考虑用电器所需的电压、电路中的电流、电源电动势和允许电流等。 （2）在不超过待测器材所允许的最大电压值的情况下，选择电动势较大的电源（以获得更多的测量数据）。在相同电动势情况下，通常选择电阻较小的电源（以获得较稳定的路端电压），测电源阻除外 ②根据不使电表受损和尽量减少误差的原则选择电表． (1)首先保证流过电流表的电流和加在电压表上的电压均不超过使用量程． 必须先根据已知条件估算电路中的最大电压或电流值（对定值电阻额定电压电流），以此确定选用略大于且量程最小的电表 (2)然后合理选择量程。务必使指针有较大偏转（一般取满偏的1/3-2/3左右），以减少测读的误差． ③根据电路中可能出现的电流或电压围需选择滑动受阻器． （1）用最小电流推出最大总电阻，减去其他的电阻，使得滑动变阻器电阻大于该电阻（2）已知限流或分压。若控制电路确定为限流接法，则滑动变阻器应选用与实验电路中其它电阻的总阻值相差不大的，或是较大的；若控制电路确定为分压接法，则应选用在额定电流允许的条件下阻值较小的滑动变阻器。
电学实验如何选择仪器和电路 在电学实验中，例如用伏安法测电阻．测量电源的电动势和内电阻，测某一用电器的伏安特性图线，都存在如何选择电学实验器材，如何选择测量电路、控制电路的问题．合理地选择实验器材和实验电路，可以使实验顺利进行，而且实验操作方便，实验误差较小． 正确地选译议器和电路的问题，有一定的灵活性．解决时应掌握和遵循一些基本的原则、即“安全性”、“精确性”、“方便性”和“误差小”、“仪器少”、“耗电少”等各方面要综合考虑．灵活运用． 一、实验仪器的选择 根据教学大纲及高考考试的要求，选择电学实验仪器主要是选择电表、滑动变阻器、电源等器件，通常可以从以下三方面入手： 1．根据不使电表受损和尽量减少误差的原则选择电表．首先保证流过电流表的电流和加在电压表上的电压均不超过使用量程．然后合理选择量程。务必使指针有较大偏转（一般取满偏刻度的2/3左右），以减少测读的误差． 2．根据电路中可能出现的电流或电压范围需选择滑动受阻器．注意流过滑动变阻器的电流不超过它额定值．对高阻值的变阻器，如果滑动头稍有移动，使电流电压有很大变化的，不宜采用．
3．应根据实验的基本要求来选择仪器．对于这种情况．只有熟悉实验原理．才能作出恰当的选择． 【例1】有一电阻R ，其阻值大约在40Ω至50Ω之 问，需进一步测定其阻值，现有下列器材：电池组， 电动势为9V ，内阻忽略不计；电压表V ，量程为0至 10V ，内阻20Ω；电流表A1，量程为0至50ｍA ，内 阻约20Ω；电流表A2，量程为0至300mA ，内阻约4Ω； 滑动变阻器R1，阻值范围为0至100Ω，额定电流1A ；滑动变阻器R2，阻值范围为0至1700Ω，额定电流0.3A ，开关Ｓ及导线若干．实验电路图如图１所示，实验中要求多测几组电流、电压．在实验中应选_________电流表和__________滑动变阻器． 【分析与解】 首先估算电路中可能达到的最大电流值，假设选电流表A 1，则，I m ≈ A R R E +≈0.14A ，超过了A 1的量程，及假设选电流表A 2，则I m ≈A R R E +≈0.18A，未超出A 2的量程，故应选电流表A 2，这一选择遵循了安全性原则． 对滑动变阻器的选择。假没选R 1，电路中的最小电流约为I min ≈ 1 2R R R E A ++≈0.06A，故电路中的电流强度范围为0.06A ～0.18A ． 又假设选R 2，电路中的最小电流约为I ’min ≈22R R R E A ++≈0.005A
电学实验 测定金属的电阻率 1.在“测定金属的电阻率”的实验中，所测金属丝的电阻大约为5，先用伏安法测出该金属丝的电阻，然后根据电阻定律计算出该金属材料的电阻率。用米尺测出该金属丝的长度L，用螺旋测微器测量该金属丝直径时的刻度位置如图所示。 (1)从图中读出金属丝的直径为______________mm。 (2)实验时，取来两节新的干电池、开关、若干导线和下列器材： A．电压表0～3 V，内阻10 k B．电压表0～15 V，内阻50 k C．电流表0～0.6A，内阻0.05 D．电流表0～3 A，内阻0.01 E．滑动变阻器，0～10 F．滑动变阻器，0～100 ①要较准确地测出该金属丝的电阻值，电压表应选_______________，电流表应选______________，滑动变阻器选_____________(填序号)。 ②实验中，某同学的实物接线如图所示，请指出该实物接线中的两处明显错误。 错误l：_____________________________；
错误2：_____________________________。 2.为了测量某根金属丝的电阻率，根据电阻定律需要测量长为L的金属丝的直径D.电阻R。某同学进行如下几步进行测量： （1）直径测量：该同学把金属丝放于螺旋测微器两测量杆间，测量结果如图，由图可知，该金属丝的直径d= 。 （2）欧姆表粗测电阻，他先选择欧姆×10档，测量结果如图所示，为了使读数更精确些，还需进行的步骤是。 A.换为×1档，重新测量 B.换为×100档，重新测量 C.换为×1档，先欧姆调零再测量 D.换为×100档，先欧姆调零再测量 （3）伏安法测电阻，实验室提供的滑变阻值为0～20Ω，电流表0～0.6A（内阻约0.5Ω），电压表0～3V（内阻约5kΩ），为了测量电阻误差较小，且电路便于调节，下列备选电路中，应该选择。 3.在测定金属电阻率的实验中，某同学连接电路如图（a）所示．闭合开关后，发现电路有故障（已知电源、电表和导线均完好，电源电动势为E）：
高考热点专题——电学实验器材的选择及电路设计 电路实验，不仅涉及测量电路的合理设计或选取、涉及控制电路的合理选取、涉及实际电路的连接以及电路初态的设置 问题，而且涉及各测量电表及可变电阻器等器材的合理选配问题。这些问题的正确处理，可反应学生实验方面分析、设计、 操作等综合能力。 一、实验器材的选择 1．对实验器材和装置的选择，应遵循以下几条主要原则。 ①安全性原则：即实验过程中，不产生由于器材或装置选择不当而使仪器发生损坏等不良后果。在电学实验中，主要表 现为电流表，电压表使用中，正、负接线柱不能接反；各电表的读数不能超过其量程，电阻类元件的电流不能超过其最大允 许电流等；电源的最大输出电流不超过其额定电流等。 ②准确性原则：要求实验误差尽量小，精度尽量高。即要求实验能尽量减小系统误差和偶然误差。在电学实验中，应选 择适当的实验电路，选择电流表、电压表、欧姆表的适当量程进行测量。电压表、电流表的指针应指到满偏刻度的三分之一 以上。欧姆表读数时应使指针指到中值电阻（满偏二分之一处）附近（可更换不同的倍率档调整），注意每次改变倍率档时 要欧姆调零。 ③方便性原则：在保证实验能够顺利进行的条件下，使实验操作方便易行。在电学实验中，主要表现在滑动变阻器规格 的选择、分压式电路与限流式电路的选择等。在分压接法中，一般选择电阻较小而额定电流较大的；在限流接法中，变阻器 的阻值应与电路中其他电阻的阻值比较接近。 ④经济性原则：损耗最小为原则。 2、对器材选择的一般步骤是： ①选出唯一性器材。 ②草画电路图（暂不接入电流表、电压表）。 ③估算电流和电压的最大值，在考虑电表指针有较大偏转但不超量程的情况下，结合已知实验器材的规格，确定实验电 路和其他实验器材。 二、电路设计 电学设计型实验大体可分为两部分：被测量部分的电路和电表选择与设计，提供电压部分的电路和变阻器的选择与设计。 前一部分涉及到电阻的基本测量方法和电表的内外接法，后一部分主要涉及到滑动变阻器的分压接法和限流接法。 1、变阻器的限流和分压作用的选择 滑动变阻器有两种基本连接方法：限流式接法和分压式接法。变阻器的分压与限流接法是高考的热点，虽然两种电路均可调节负载电阻电压和电流的大小，但在不同条件下，调节效果大不一样。 下表是对两种连接方式的比较： 滑动变阻器的连接方式及特点 接法电路图特点适用条件 限流式接法1．用电器R0与滑动变阻器R的部分电 阻串联，另一部分不起作用 2．R0上电压调节范围为～E R0与R的阻值差不多，且不 要求R0上电压能调至零 分压式接法1．用电器R0与滑动变阻器的部分电阻 并联后再与另一部分串联 2．R0上电压调节范围为0～E 1．要求电压调节能从0开始 增大 2．R比R0小，一般取 说明：
电学实验器材及电路的选择 电路实验，不仅涉及测量电路的合理设计或选取、涉及控制电路的合理选取、涉及实际电路的连接以及电路初态的设置问题，而且涉及各测量电表及可变电阻器等器材的合理选配问题。 一、实验器材的选择： 1．对实验器材和装置的选择，应遵循以下几条主要原则： ①安全性原则：即实验过程中，不产生由于器材或装置选择不当而使仪器发生损坏等不良后果。在电学实验中，主要表现为电流表，电压表使用中，正、负接线柱不能接反；各电表的读数不能超过其量程，电阻类元件的电流不能超过其最大允许电流等；电源的最大输出电流不超过其额定电流等。 ②精确性原则：要求实验误差尽量小，精度尽量高。即要求实验能尽量减小系统误差和偶然误差。在电学实验中，应选择适当的实验电路，选择电流表、电压表、欧姆表的适当量程进行测量。电压表、电流表的指针应指到满偏刻度的三分之一以上。欧姆表读数时应使指针指到中值电阻附近（可更换不同的倍率档调整），注意每次改变倍率档时要欧姆调零。 ③方便性原则：在保证实验能够顺利进行的条件下，使实验操作方便易行。在电学实验中，主要表现在滑动变阻器规格的选择、分压式电路与限流式电路的选择等。在分压接法中，一般选择电阻较小而额定电流较大的；在限流接法中，变阻器的阻值应与电路中其他电阻的阻值比较接近。 ④可行性原则：注重实际，满足实验要求；并且是电路元件少，耗能少。 2、几种仪器的选择 ①电源的选择 （1）一般根据实验要求来选择。如“电磁打点计时器”选用交流4-6V电源，“电火花计时器”则用220V交流电源；“测量电源电动势和内电阻”则用一节旧一些的干电池等等。 （2）根据用电器的额定电压来选择。 ②、电流表和电压表的选择 （1）根据电源的参数来选择； （2）根据电路中的最大电流（或者电压）来选择； （3）根据用电器的额定电流（或者电压）来选择。 ③、滑动变阻器的选择 （1）用分压接法时，滑动变阻器应该选用阻值小的；而额定电流大的。 （2）用限流接法时，滑动变阻器应该选用阻值和被测电阻接近的。 3、对器材的选择的一般步骤 ①选出唯一性器材；②草画电路图（暂不接入电流表、电压表）；③估算电路中电流和电压可能达到的最大值，在考虑电表指针有较大偏转但不超量程的情况下，结合已知实验器材的规格，以此选择电流表和电压表及量程．④根据电路选择滑动变阻器． 4、实物连线 1、总的原则：先串后并，接线到柱，注意量程和正负。 2、对限流电路，只需用笔画线当作导线，从电源正极开始，把电源、开关、滑动变阻器、伏安法四
高考物理电学实验如何选择仪器和电路 在电学实验中，例如用伏安法测电阻．测量电源的电动势和内电阻，测某一用电器的伏安特性图线，都存在如何选择电学实验器材，如何选择测量电路、控制电路的问题．合理地选择实验器材和实验电路，可以使实验顺利进行，而且实验操作方便，实验误差较小．正确地选译议器和电路的问题，有一定的灵活性．解决时应掌握和遵循一些基本的原则、即“安全性”、“精确性”、“方便性”和“误差小”、“仪器少”、 “耗电少”等各方面要综合考虑．灵活运用． 一、实验仪器的选择 根据教学大纲及高考考试的要求，选择电学实验仪器主要是选择电表、滑动变阻器、电源等器件，通常可以从以下三方面人手： 1．根据不使电表受损和尽量减少误差的原则选择电表．首先保证流过电流表的电流和加在电压表上的电压均不超过使用量程．然后合理选择量程。务必使指针有较大偏转（一般取满偏刻度的2/3左右），以减少测读的误差． 2．根据电路中可能出现的电流或电压范围需选择滑动受阻器．注意流过滑动变阻器的电流不超过它额定值．对高阻值的变阻器，如果滑动头稍有移动，使电流电压有很大变化的，不宜采用． 3．应根据实验的基本要求来选择仪器．对于这种情况．只有熟悉实验原理．才能作出恰当的选择． 【例1】有一电阻R，其阻值大约在40Ω至50Ω之问，需进一步测定其阻值，现有下列器材：电池组，电动势为9V，内阻忽略不计；电压表V，量程为0至10V，内阻20Ω；电流表A1，量程为0至50ｍA，内阻约20Ω；电流表A2，量程为0至300mA，内阻约4Ω；滑动变阻器R1，阻值范围为0至100Ω，额定电流1A；滑动变阻器R2，阻值范围为0至1700Ω，额定电流0.3A，开关Ｓ及导线若干．实验电路图如图１所示，实验中要求多测几组电流、电压．在实验中应选_________电流表和__________滑动变阻器． 【分析与解】首先估算电路中可能达到的最大电流值，假设选电流表A1，则 ，超过了A1的量程，及假设选电流表A2，则 ，未超出A2的量程，故应选电流表A2，这一选择遵循了安全性原则． 对滑动变阻器的选择。假设选R1，电路中的最小电流约为 故电路中的电流强度范围为0.06A～0.18A．又假设选R2，电路中的最小电流约为
电学实验经典模型总结 实验设计的基本思路 （一）电学实验中所用到的基本知识 在近年的电学实验中，电阻的测量（包括变形如电表内阻的测量）、测电源的电动势与内电阻是考查频率较高的实验。它们所用到的原理公式为：Ir U E I U R +== ,。由此可见，对于电路中电压U 及电流I 的测量是实验的关键所在，但这两个量的直接测量和间接测量的方法却多种多样，在此往往也是高考试题的着力点之处。因此复习中应熟练掌握基本实验知识及方法，做到以不变应万变。 1．电路设计原则：正确地选择仪器和设计电路的问题，有一定的灵活性，解决时应掌握和遵循一些基本的原则，即“安全性”、“方便性”、“精确性”原则，兼顾“误差小”、“仪器少”、“耗电少”等各方面因素综合考虑，灵活运用。 ⑴正确性：实验原理所依据的原理应当符合物理学的基本原理。 ⑵安全性：实验方案的实施要安全可靠，实施过程中不应对仪器及人身造成危害。要注意到各种电表均有量程、电阻均有最大允许电流和最大功率，电源也有最大允许电流，不能烧坏仪器。 ⑶方便性：实验应当便于操作，便于读数，便于进行数据处理。 ⑷精确性：在实验方案、仪器、仪器量程的选择上，应使实验误差尽可能的小。 2．电学实验仪器的选择： ⑴根据不使电表受损和尽量减少误差的原则选择电表。首先保证流过电流表的电流和加在电压表上的电压均不超过使用量程，然后合理选择量程，务必使指针有较大偏转（一般要大于满偏度的1/3），以减少测读误差。 ⑵根据电路中可能出现的电流或电压范围选择滑动变阻器，注意流过滑动变阻器的电流不超过它的额定值，对大阻值的变阻器，如果是滑动头稍有移动，使电流、电压有很大变化的，不宜采用。 ⑶应根据实验的基本要求来选择仪器，对于这种情况，只有熟悉实验原理，才能作出恰当的选择。总之，最优选择的原则是：方法误差尽可能小；间接测定值尽可能有较多的有效数字位数，直接测定值的测量使误差尽可能小，且不超过仪表的量程；实现较大范围的灵敏调节；在大功率装置（电路）中尽可能节省能量；在小功率电路里，在不超过用电器额定值的前提下，适当提高电流、电压值，以提高测试的准确度。 明确目的 →选择方案 → 选定器材 → 拟定步骤 数据处理 → →误差分析
高考物理电学实验如何选择仪器与电路 在电学实验中,例如用伏安法测电阻.测量电源的电动势与内电阻,测某一用电器的伏安特性图线,都存在如何选择电学实验器材,如何选择测量电路、控制电路的问题.合理地选择实验器材与实验电路,可以使实验顺利进行,而且实验操作方便,实验误差较小. 正确地选译议器与电路的问题,有一定的灵活性.解决时应掌握与遵循一些基本的原则、即“安全性”、“精确性”、“方便性”与“误差小”、“仪器少”、“耗 电少”等各方面要综合考虑.灵活运用. 一、实验仪器的选择 根据教学大纲及高考考试的要求,选择电学实验仪器主要就是选择电表、滑动变阻器、电源等器件,通常可以从以下三方面人手: 1.根据不使电表受损与尽量减少误差的原则选择电表.首先保证流过电流表的 电流与加在电压表上的电压均不超过使用量程.然后合理选择量程。务必使指针有较大偏转(一般取满偏刻度的2/3左右),以减少测读的误差. 2.根据电路中可能出现的电流或电压范围需选择滑动受阻器.注意流过滑动变阻器的电流不超过它额定值.对高阻值的变阻器,如果滑动头稍有移动,使电流电压有很大变化的,不 宜采用. 3.应根据实验的基本要求来选择仪器.对于这种情况.只有熟悉实验原理.才能作出恰当的选择. 【例1】有一电阻R,其阻值大约在40Ω至50Ω之问,需进一步测定其阻值,现有下列器材:电池组,电动势为9V,内阻忽略不计;电压表V,量程为0至10V,内阻20Ω;电流表A1,量程为0至50ｍA,内阻约20Ω;电流表A2,量程为0至300mA,内阻约4Ω;滑动变阻器R1,阻值范围为0至100Ω,额定电流1A;滑动变阻器R2,阻值范围为0至1700Ω,额定电流0、3A,开关Ｓ及导线若干.实验电路图如图１所示,实验中要求多测几组电流、电压.在实验中应选 _________电流表与__________滑动变阻器. 【分析与解】首先估算电路中可能达到的最大电流值,假设选电流表A1,则 ,超过了A1的量程,及假设选电流表A2,则 ,未超出A2的量程,故应选电流表A2,这一选择遵循了安全性原则. 对滑动变阻器的选择。假设选R1,电路中的最小电流约为 故电路中的电流强度范围为0、06A～0、18A.又假设选R2,电路中的最小电流约为 故电路中的电流强度范围为0、005A~0、18A,因为电流表A2的量程为0、3Ａ,电流强度
电学实验(经典) 实验设计的基本思路 （一）电学实验中所用到的基本知识 , 电学实验中，电阻的测量（包括变形如电表内阻的测量）、测电源的电动势与内电阻是 考查频率较高的实验。它们所用到的原理公式为： Ir U E I U R +== ,。 可见，对于电路中电压U 及电流I 的测量是实验的关键所在，但这两个量的直接测量和间接测量的方法却多种多样，在此往往也是高考试题的着力点之处。 1．电路设计原则：正确地选择仪器和设计电路的问题，解决时应掌握和遵循一些基本的原则，即“安全性”、“方便性”、“精确性”原则，兼顾“误差小”、“仪器少”、“耗电少”等各方面因素综合考虑，灵活运用。 （1）正确性：实验原理所依据的原理应当符合物理学的基本原理。 （2）安全性：实验方案的实施要安全可靠，实施过程中不应对仪器及人身造成危害。要注 意到各种电表均有量程、电阻均有最大允许电流和最大功率，电源也有最大允许电流，不能烧坏仪器。 （3）方便性：实验应当便于操作，便于读数，便于进行数据处理。 （4）精确性：在实验方案、仪器、仪器量程的选择上，应使实验误差尽可能的小。 2．电学实验仪器的选择： （1）选择电表：首先保证流过电流表的电流和加在电压表上的电压均不超过使用量程，然后合理选择量程，务必使指针有较大偏转（一般要大于满偏度的1/3），以减少测读误差。 — （2）选择滑动变阻器：注意流过滑动变阻器的电流不超过它的额定值，对大阻值的变阻器，如果是滑动头稍有移动，使电流、电压有很大变化的，不宜采用。 （3）应根据实验的基本要求来选择仪器，对于这种情况，只有熟悉实验原理，才能作出恰当的选择。总之，最优选择的原则是：方法误差尽可能小；间接测定值尽可能有较多的有效数字位数，直接测定值的测量使误差尽可能小，且不超过仪表的量程；实现较大范围的灵敏调节；在大功率装置（电路）中尽可能节省能量；在小功率电路里，在不超过用电器额定值的前提下，适当提高电流、电压值，以提高测试的准确度。
电学实验器材和电路的选择 一、教学目标 1．使学生掌握选择器材和电路的一般原则。 2．使学生掌握选择电压表、电流表、滑动变阻器的方法。 3．使学生会选择电流表内外接法。 4．使学生会选用分压电路和制流电路。 5．培养学生实事求是的科学态度。 二、教学重难点分析 1．教学重点：电流表内外接法的选择方法；分压、制流电路的选择方法。 2．教学难点：分压电路的连接。 三、教学过程设计 一、选择器材和电路的一般原则 在中学电学实验中，选择器材和电路的原则是： 1．安全性原则。 2．精确性原则。 3．简便性原则。 安全性原则是指实验中要保证电流、电压值既不超过仪表的量程，又不能超过变阻器、小灯泡、电阻箱等器材所允许的最大值。 精确性原则是指在不违反安全性原则的前提下，尽量使测量结果更精确。 简便性原则是指在不违反前两个原则的前提下，尽量使测量电路简单好接，测量中的调节控制操作方便。 二、器材的选择 下面我们用一个例题来说明如何选择器材。 有一个电阻R x，其阻值大约是10Ω，请选择适当的器材，以便测量其阻值，可供选择的电路如图。 可供选择的器材是：
电动势4.5V 、内阻不计的电源E 量程为5V 、内阻10k Ω的电压表V 1 量程为3V 、内阻6k Ω的电压表V 2 量程为300mA 、内阻4Ω的电流表A 1 量程为500mA 、内阻2Ω的电流表A 2 最大阻值20Ω、额定电流1.5A 的滑动变阻器R 1 最大阻值500Ω、额定电流0.5A 的滑动变阻器R 2 开关和若干根导线。 思考问题：请问应选择哪些器材，以便测量待测电阻的值？ 1．电压表、电流表的选择 因为电源的电动势是4.5V ，根据安全性原则，我们不选量程仅3V 的电压表V 2，而要选择量程5V 的电压表V 1，同时，因待测电阻两端的电压最大值是4.5V ，所以用电压表V 1测量时，可有很多数据超过电压表的半量程，这样结果较为精确，也符合精确性原则。 因为测量时，最大电流为I m = 10V 5.4=0.45A ，所以选符合安全性原则和精确性原则的电流表A 2。 2．滑动变阻器的选择 因为测量时，最大电流为I m =0.45A ，没有超过两个滑动变阻器的额定电流，根据安全性原则，两个滑动变阻器都可以选用。 如果选用变阻器R 1，其值大约是待测电阻值的两倍，可以使待测电阻上的电压从1.5V 变化到4.5V ，范围足够大。如果选用变阻器R 2，可以使待测电阻上的电压变化范围更大，它们都符合精确性原则。 但是变阻器R 2的阻值是待测电阻的50倍，在实际操作过程中，用它调节电流跳跃性大，远不如变阻器R 1好操作，按照简便性原则，我们选用变阻器R 1。 三、电路的选择 1．电流表内外接法的选择
文章说明：本文选的题目为在一次广东省高三物理高考教学研讨会上，一位做典型发言的物理教师的所选例题，为了使得教师与学生能够更全面正确的解答此类试题，特撰文如下 浅谈物理电学实验中关于电路设计和仪器的选择问题 高中物理中电学是高考中的传统重点内容，实验技能的考核又是学生高考中的必考内容，电学实验基本年年都考考，而关于电学实验中的电路设计以及电学仪器的选择问题则是此重点中的难点。电学实验的学习，要立足课本，在精研教材的基础上，做熟做透课本上的此类实验，是做好此类实验题目的最佳也是最基本的方法。尤苴是现在适应新形势需要的出现的“设计性实验”或“探究性实验”等试题，已跳出了课本分组实验的范馬I,要解决好此等题目，更是要牢记各种电学仪器的使用方法、实验基本原理、实验的方法和基本电路和以及一些常识性的知识。方可以较好的解决好相关实验试题。 所谓常识性的知识是指诸如：干电池的单节电压1.5V,内电阻为零点几欧到几个欧姆，干电池在大电流放电时，电动势会明显下降，内阻也会明显变大，所以，实验时电流一般在0.3A,短时间不要超过0.5A,电表读完示数要立刻断电：电阻箱的阻值可以直读，不像滑动变阻器那样阻值不可以直读。。。 1.电路设计及电学仪器的选用原则：电学实验中电路设计的问题，在符合基本实验原理的情况下，具有一泄的灵活性，设讣出的电路往往也具有非唯一性。解决时应掌握和遵循一些基本的原则，即“安全性”、“方便性”、“精确性”原则，兼顾“误差小”、“仪器少”、“耗电少”等各方面因素综合考虑，灵活运用。 1）安全性：要注意到各种电表（电压表、电流表）均有量程；电源、电阻（电阻箱，滑动变阻器等）均有最大允许电流和最大功率：改变电阻箱的阻值时，不要轻易的直接改变倍率最大的旋钮，以免饶坏仪器等。设计的电路不能使得仪器或电源的损坏，实验实施过程中也不应对人身造成危害。 2）方便性：实验应当便于操作，便于读数，便于进行数据处理。 3）精确性：在实验电路、仪器、仪器量程的选择上，应使实验误差尽可能的小：使指针有较大偏转（一般要大于满偏度的第），以减少测读误差：对大阻值的变阻器，如果是滑动头稍有移动，使电流、电压有很大变化的，不宜采用，相反对于滑动变阻器滑动时，电表示数变化很小的，也要更换滑动变阻器或者修改设计的电路。 4）对于设计的电路要多方而分析，看其是否有违背上述原则的地方，一般要几次分析几次尝试后，修改电路符合实际要求。 例题：从下列实验器材中选出适当的器材，设计实验电路来测量两个电压表的内阻，要求方法简捷，操作方便，可进行多次测量并有尽可能髙的测量精度。
2008年的高考复习已经结束，在复习过程中，电学实验是热点，也是难点。而在诸多的电学实验中，有一个仪器——滑动变阻器又是频繁出现的，不同的实验对于滑动变阻器的要求不一样，因此滑动变阻器的合理选择问题也就成了考核的重点和难点之一。在复习过程中，笔者发现在面对这个问题的时候，不少的学生感到很茫然。为了使学生能够更好地把握这个问题，笔者通过对大量相关试题的研究，总结了一点点体会。 1．总的原则 涉及滑动变阻器“选择”问题的电学实验主要有：测定金属的电阻率、描绘小电珠伏安特性曲线、把电流表改装成电压表、测定电源的电动势和内阻。这些实验中，关于滑动变阻器的“选择”问题主要分为两大类：总阻值大小的选择和分压、限流接法的选择。不过，无论是哪一种“选择”，都要遵循一些最基本的原则。 （1）安全性原则。即所选用的滑动变阻器及其接法，要保证电路的安全。如果该滑动变阻器的全部电阻连入到电路中，电路中的电流还是超过了电流表的量程，就必须选用滑动变阻器分压接法或者另换总阻值较大的滑动变阻器。就接法而言，从安全角度来看，分压接法的安全性要高得多。 （2）遵循实际要求原则。试题中有明确要求时，滑动变阻器及其接法的选择就必须按要求办。若题目中有“电压从0开始调节”、“要求较大的电压变化范围”等要求时，则选用分压接法，所用滑动变阻器的总阻值要相对小一些（但绝不是越小越好，还要确保自身的安全）;若题目中出现“调节滑动变阻器使电路中电流变化比较明显”等要求，则选用限流电路，滑动变阻器的总阻值应比电路其他部分的总阻值大。 （3）科学性原则。即根据滑动变阻器总阻值与待测电阻的关系，选择相应的接法。如果滑动变阻器的总阻值比待测的电阻要小，适合用分压接法;反之，滑动变阻器的总电阻比待测电阻阻值大，则适合用限流接法，此时如果所提供的滑动变阻器有两个，且均满足上述条件，则选择总电阻相对较小的，调节灵敏度高。 2．把电流表改装成电压表——半偏法测电阻实验中滑动变阻器的选择 把电流表改装成电压表实验的第一步是利用半偏法先测得电流表的内阻（实验电路见图1）。在这个分实验中，为了测量结果的精确性，即尽量在可控范围内减少实验误差，实验对于所选用的滑动变阻器有特定的要求。 半偏法测量电流表的内阻实验的具体步骤如下： （1）如图所示的方式连接电路。 （2）合上开关S1，调整R的阻值，使电流表的指针偏转到满刻度。 （3）合上开关S2，调整R’的阻值，使电流表的指针偏转到满刻度的一半。 （4）记下此时的电阻箱的阻值R’=rg。 本实验的误差来自于变阻箱R’。从实验步骤中可以看出，在做实验的时候是忽略了R’对实验的影响的，认为S2闭合前后电路的总电流没有发生变化，所以当电流表的指针转到满刻度的一半时，认为通过变阻箱R’的电流也这么大，根据并联电路的特点，电流表内阻就等于此时变阻箱的阻值。 事实上，变阻箱R’的接入必定会改变电路的总电阻，，电路总电阻变小，导致总电流增大。当电流表的指针转到满刻度的一半时，实际上通过变阻箱的电流比通过电流表的电流要大，根据并联电路的特征：通过电流大的，电阻小。即此时电阻箱的电阻比电流表的内阻要小，而我们在实验中就是用电阻箱的阻值来代替电流表内阻的，所以测量值自然就是比标准值小。 还可以从数学上进行严格证明： 当S2未闭合时，有 ; 当S2闭合时，有 ; 联列上述两式得，因为 <1，所以，测量值偏小。而且，有这个不等式也可以看出，R越大，与越
电学实验仪器和电路的选择 在中学电学实验中，如用伏安法测电阻，测电源的电动势和内阻，测某一用电器的伏安特性曲线，都存在如何选择电学实验仪器，合理地设计电路。如何使学生学会电路设计和顺利进行实验，应从下面几方面考虑。 1、实验仪器的选择 根据中学教学大纲要求，电学仪器的选择主要是：电表、滑动变阻器、电源等仪器。 （1）电表的选择原则是：不使电表受损和尽量减少误差。首先保证流过电流表的电流和加在电压表的电压均不超过使用量程，然后考虑电压表、电流表在使用时，指针有较大偏转（一般取满偏度的2/3左右）。 （2）滑动变阻器选择原则：考虑被测对象要求的电流或电压变化范围，并且方便、节能。注意流过滑动变阻器的电流不超过它的额定值。对高阻值的变阻器，如果滑动头稍有移动，电流、电压变化很大的，不宜采用，应选用阻值小的变阻器。 例1 有一电阻R x，其阻值大约在40Ω-50Ω之间，需进一步测定其阻值，现有下列器材： 电池组ε（电动势为12V，内阻约0.5Ω） 电压表V（量程0-3-15V，内阻20KΩ）
电流表A 1（0-50mA ，内阻20Ω） 电流表A 2（0-300mA ，内阻4Ω） 电流表A 3（0-1A ，内阻0.1Ω） 滑动变阻器R 1（0-100Ω，额定电流1A ） 滑动变阻器R 2（0-1700Ω，额定电流0.3A ） 开关K 及导线若干，实验电路如图1所示，实验中要求多测几组电流、电压值。在实验中电流表 应选 ，电压表的量程应选 ， 滑动变阻器应选 。 解析：电源电动势为12V ，考虑耗电少， 加在被测电阻两端电压可达12V ，故电压表量程应选取0-15V 。 估算被测电阻可达到最大电流值，假设选电流表A 1，则A R R I A X m 20.01≈+≈ ε，超过了A 1的量程；假设选电流表A 2，则A R R I A X m 27.02≈+≈'ε ， 未超过A 2的量程，又从电流表读数精确度来考虑，应选电流表A 2。 对滑动变阻器的选择，因为滑动变阻器R 1和R 2的额定电流都大于0.27A ，从节电、方便，满足测多组电流、电压值的要求，选用阻值较小的变阻器R 1。 2、测量电路的选择 电压表和电流表连入电路有两种方法：一种是外接法（电流表外接电路）；另一种是内接法（电流表内接电路）。不管采用哪 图1
图10-5 教师：______ 学生：______ 时间:_____年_____月____日____段 例1、 用伏安法测量一个定值电阻的器材规格如下： 待测电阻R x （约100 Ω）; 直流电流表（量程0~10 mA 、阻50 Ω）; 直流电压表（量程0~3 V 、阻5 kΩ）; 直流电源（输出电压4 V 、阻不计）； 滑动变阻器（0~15 Ω、允许最大电流1 A ）； 开关1个，导线若干. 根据器材的规格和实验要求画出实验电路图. 【审题】本题只需要判断测量电路、控制电路的接法，各仪器的量程和电阻都已经给出，只需计算两种接法哪种合适。 【解析】用伏安法测量电阻有两种连接方式，即电流表的接法和外接法，由于R x ＜ v A R R ，故电流表应采用外接法.在控制电路中，若采用变阻器的限流接法，当滑动 变阻器阻值调至最大，通过负载的电流最小，I min = x A R R R E ++=24 mA ＞10 mA,此时电 流仍超过电流表的量程，故滑动变阻器必须采用分压接法.如图10-5所示. 【总结】任一种控制电路必须能保证电路的安全，这是电学实验的首要原则 ，限流接法虽然简洁方便，但必须要能够控制电路不超过电流的额定值，同时，能够保证可获取一定的电压、电流围，该题中，即便控制电流最小值不超过电流表的量程，因滑动变阻器全阻值相对电路其它电阻过小，电流、电压变化围太小，仍不能用限流接法。 例2、 在某校开展的科技活动中，为了要测出一个未知电阻的阻值R x ，现有如下器材： 读数不准的电流表A 、定值电阻R 0、电阻箱R 1、滑动变阻器R 2、单刀单掷开关S 1、单刀双掷开关S 2、电源和导线。 ⑴画出实验电路图，并在图上标出你所选用器材的代码。 ⑵写出主要的实验操作步骤。 【解本测量仪器是电压表和电流表，当只有一个电表（或给定的电表不能满足要求时），可以用标析】 ⑵ 验电路如右图所示。 ⑵①将S 2与R x 相接，记下电流表指针所指位置。②将S 2与R 1相接，保持R 2不变，调节R 1的阻值，使电流表的指针指在原位置上，记下R 1的值，则R x ＝R 1。 例3、用以下器材测量一待测电阻R x 的阻值（900～1000Ω）：
第1讲 电学中仪器的使用及基本电路的选择 考点一 电流表、电压表的读数及使用 1．两种电表的电路结构及读数方法 (1)机械零点的调整：在不通电时，指针应指在零刻线的位置。 (2)选择适当量程：估算电路中的电流或电压，指针应偏转到满刻度的1 3以上。若无法估算电路中的电 流和电压，则应先选用较大的量程，再逐步减小量程。 (3)正确接入电路：电流表应串联在电路中，电压表应并联在电路中，两种表都应使电流从正接线柱流入，从负接线柱流出。 (4)正确读数：根据所选量程的准确度，正确读出有效数字和单位。 (5)注意内阻：电流表和电压表一方面作为仪器使用，同时又是被测电路中的一个电阻，实验中没有特别要求时，一般不考虑它们的内阻对电路的影响，但有些测量中，不能忽视它们的内阻对被测电路的影响，如伏安法测电阻等。 [例1](1)图甲所示的电流表使用0.6 A 量程时，对应刻度盘上每一小格代表________A ，图中表针示数是________A ；当使用3 A 量程时，对应刻度盘中每一小格代表________A ，图中表针示数为________A 。 (2)如图乙所示的电表使用较小量程时，每小格表示________V ，图中指针的示数为________V 。若使用的是较大量程，则这时表盘刻度每小格表示________ V ，图中表针指示的是________V 。
[变式训练]1．(2015浙江理综22)图是小红同学在做“描绘小灯泡的伏安特性曲线”实验的实物连接图。 (1)根据图在虚线框内画出实验电路图； (2)调节滑动变阻器得到了两组电流表与电压表的示数如 图3中的①、②、③、④所示，电流表量程为0.6 A，电压 表量程为3 V。所示读数为：①________、②________、 ③________、④________。两组数据得到的电阻分别为 ________和________。 考点二测量电路的接法及选择 1．电流表、电压表测电阻两种方法的比较 若电压表示数相对变化明显，说明电流表 分压作用较强，应采用电流表外接法
电学实验仪器的选择 根据实验原理和实验室条件选择仪器是进行正确测量的前提，一般遵循以下三原则： ⑴安全性原则：要能够根据实验要求和客观条件选用合适的仪器，使实验切实可行，能达到预期目标。另外还要注意测量仪器的量程，电阻类器件的电流不能超过其最大允许电流等。 ⑵准确性原则：根据实验的需要，选用精度合适的测量工具，但对某个实验来讲，精确程度够用即可，并不是精度越高越好。 ⑶操作性原则：实验时需考虑调节方便，便于操作，如滑动变阻器的选择，既要考虑它的额定电流，又要考虑它的阻值范围，在二者都能满足实验要求的情况下，还要考虑阻值大小对实验操作中是否调节方便的影响。 根据教学大纲及高考考核的要求，选择电学实验仪器主要是选择电表、滑动变阻器、电源等器件，通常可以从以下三方面人手： 1．根据不使电表受损和尽量减少误差的原则选择电表．首先保证流过电流表的电流和加在电压表上的电压均不超过使用量程．然后合理选择量程。务必使指针有较大偏转（一般取满偏的1/3-2/3左右），以减少测读的误差． 2．根据电路中可能出现的电流或电压范围需选择滑动受阻器．注意流过滑动变阻器的电流不超过它额定值．对高阻值的变阻器，如果滑动头稍有移动，使电流电压有很大变化的，不直采用． 3．应根据实验的基本要求来选择仪器．对于这种情况．只有熟悉实验原理．才能做出恰当的选择． 对器材的选择的一般步骤是：①找出唯一性的器材；②草画电路图（暂不把电表接入）；③估算最大值（在限流电路中把滑动变阻器触头推向最小值）；④考虑能否都使电表达到满偏的1/3以上。 ※在“伏安法测电阻”和“伏安法测电池电动势和内电阻”的实验中，一般选用总阻值较小的滑动变阻器，前者可方便调节，后者可减少误差。
2019高考物理电学实验器材注意事项 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2019年我省实行理综考试以来，除2019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2019年考查伏安法测电阻;2019年、2019年分别考查电表内阻的测量;2019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。2019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;2019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、利用物理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2019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;2019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。