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物理学是以实验和观察为基础的科学，电学实验是学习电学知识的基础。 电学实验跟力学、光学、热学相似，实验内容主要分为学生实验和演示实验两大类。 学生实验在实验室进行，它是探究物理规律和形成物理概念的过程。 例如： 实验“探究电流与电压、电阻的关系”属于探究物理规律的学生实验。 实验“测量电阻”属于测量物理量的学生实验。 演示实验由老师主导操作，一般在教室进行演示，是用来讲解物理原理，探究物理方法，形成物理规律的过程。 例如： 实验“探究电流通过导体时产生热量的多少与什么因素有关”，用控制变量法和转换法探究焦耳定律。 实验装置 电学部分从摩擦起电开始，到电磁波结束，几乎每节课都要进行实验，那么实验题就成为平时练习和考试的主要题型。 【举手提问】 1.本学期重点实验的内容有哪些？ 2.实验题一般考察哪些知识点？ 3.如何选择滑动变阻器的规格？ 3.读懂【实验目的】有什么意义？ 【新课学习】 一、重点实验的内容 在许许多多的电学实验中，探究物理规律和测量物理量的五大常规实验是主要知识点和重要考点。 1.“探究电流跟电压的关系” 2.“电流跟电阻的关系” 3.“伏安法测定值电阻” 4.“伏安法测小灯泡电阻” 5.“伏安法测小灯泡电功率” 演示实验： 实验“探究电流通过导体时产生热量的多少与什么因素有关” 不同探究实验选择的器材、实验目的、实验步骤、数据分析、实验结论等不同。但实验过程中基本实验操作要求、电路接法、器材作用、电路故障等都相同。 二、常规实验统考的知识点 1.实物连线 实物连线是实验基本技能之一，也是实验题的首选考点。 在五大常规实验中，都是采用“伏安法”电路，电路的连接原理及其步骤是相同的。 ●连接电路或检查电路连接是否正确的方法 （1）连接或检查电路的基本原则是“先串联后并联”，也就是先连接或检查电路的串联部分。如下图（电压表的连接不用查） ①看是否有断开部分，若有就连接起来； ②看滑动变阻器“一上一下”接法是否正确，若不正确就改正过来； ③看电流表量程“正入负出”接法是否正确，若不正确就改正过来； 图2电路中，电源电压3V，小灯泡电阻大约10Ω左右，根据欧姆定律算出电路中的电流大约为： I=U/R=3V/10Ω=0.3A，电流表选0～0.6A量程。 （2）再连接或检查电压表是否跟被测电路并联。 如图1，电压表测小灯泡两端电压，正、负接线柱连接正确。 如图2，实物连线图中，电压表接在小灯泡两端或电压表跟小灯泡并联，电流符合“正入负出”，电源电压为3V，电压表选0～3V量程。 2.注意事项 ①电路连接过程中，开关是断开的； ②滑动变阻器的滑片应位于它的最大值； ③滑动变阻器在五大常规实验中的主要作用是： 改变小灯泡或被称电阻两端的电压。 在实验中，调节滑动变阻器的滑片，将电压表示数调到实验要求的数值后，再读出电流表示数。 3.故障分析 在常规实验操作中，电路出现的故障一般为断路或短路，判断的依据往往通过电压表或电流表示数情况分析或推断。 了解电路故障分析详情请点击以下链接： ●故障一：断路 故障现象： 闭合开关，电流表示数为零或几乎为零，电压表示数较大或接近电源电压，分析电路故障。如下图.
故障分析： 电压表有示数且较大，说明电压表正、负接线柱两端连接的电路元件均为通路，不存在故障。 由于电压表内阻很大，通过电压表的电流几乎为零，只有当图中小灯泡（或电阻）断路时，才会出现这种现象。 ●故障二：短路 故障现象： 闭合开关，电流表示数较大，电压表示数为零，调节滑动变阻器滑片，电流表示数变化。如下图.
故障分析： 闭合开关电流表有示数且较大，说明电路为通路且电路电阻较小，调节滑动变阻器滑片，电流表示数变化，说明电路故障不是电流表和滑动变阻器，串联部分电阻较小的原因是，小灯泡（或电阻）短路造成。 因为电压表接在小灯泡（或电阻）两端，只有当电压表测量部分电阻为零时，电压表的示数才会为零。 ●其它现象： 闭合开关，电流表、电压表都有示数，灯泡不亮，可能是滑动变阻器滑片位于最大值（如图甲）或电路两端都接在滑动变阻器的电阻线圈上了（如图）。
甲
乙 4.滑动变阻器规格、范围 滑动变阻器在电路中的变化范围，取决于实验探究内容和实验器材规格大小的选择。 例题： 在“探究电流跟电阻的关系”实验中，电源电压6V，定值电阻有5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、25Ω各一个，实验时保持定值电阻两端电压不变，计算滑动变阻器的阻值变化范围或选择滑动变阻器的规格。 如图：
从图像丙查出，当电路接入5Ω的定值电阻时，电流最大为0.5A，则，实验的预设电压为： U1=I1R1=0.5A×5Ω=2.5V. 滑动变阻器两端电压为： UP=U-U1=6V-2.5V=3.5V. 当R1=5Ω时，I1=0.5A,此时滑动变阻器的电阻最小为： RP最小=UP/I1=3.5V/0.5A=7Ω. 从图像丙查出，当电路接入25Ω的定值电阻时，电流最小为0.1A，实验的预设电压为2.5V不变，此时，滑动变阻器的阻值最大为： RP最大=UP/I5=3.5V/0.1A=35Ω.
滑动变阻器的阻值变化范围：7Ω～35Ω. 为完成实验，应该选择的滑动变阻器的规格为（ A ） A.50Ω 1.0A B. 100Ω 0.4A C. 20Ω 0.5A. 5.【实验目的】 几乎每道实验题的题首都要说明【实验目的】，也就是某某同学在“探究什么关系或测量什么物理量的值”，这句话已经告诉你本题的主要实验内容，这些内容包括实验方法、步骤、结果或结论等。 明确实验目的是完成实验题的基本要求，不同实验目的不同，考察的内容也就不同。 （1）在“探究电流跟电压关系”中，要保持电阻不变，实验最少做三次，得到当电阻一定时，通过导体的电流跟电压成正比这一实验结论。
[详情链接] （2）在“探究电流跟电阻关系”中，要保持电压不变，实验最少做三次，得到当电压一定时，通过导体的电流跟电阻成反比这一实验结论。
[详情链接] （3）在“测量定值电阻”的实验中，至少测量三次取平均值。
R=R1+R2+R3/3 [详情链接] （4）在“测量小灯泡电阻”的实验中，要多次测量获得多组数据，探究灯泡的电阻跟温度的关系。
[详情链接] （5）在“测量小灯泡的电功率”的实验中，实验进行三次，探究小灯泡在额定电压下的功率和小灯泡不在额定电压下的电功率。 在做题时，要查到额定电压，计算额定功率。
[详情链接] 三、演示实验 在实验“探究电流通过导体时产生热量的多少与什么因素有关”的实验中， 实验方法：控制变量法和转换法 ●教材方法如图， ①实验探究热量与电阻的关系
用串联的方法使电阻不同的RA、RB电流相等，比较温度计示数大小比较热量多少。 ②实验探究热量与电流的关系
用定值电阻RB保持电阻不变，通过改变滑动变阻器滑片改变电流大小，比较温度计示数大小比较热量多少。 实验结论： 电流通过导体产生的热量跟电流的二次方成正比,跟导体的电阻成正比,跟通电时间成正比。这个规律叫做焦耳定律。 Q=I²Rt ●实验室方法实验装置如下图 ①实验探究热量与电阻的关系
用串联的方法使电阻不同的RA、RB电流相等，比较U形管液面的高度大小比较热量多少。 ②实验探究热量与电流的关系
在电阻相同时，通过并联电路分流的方法使通过电阻的电流不同，比较U形管液面的高度大小比较热量多少。 [详情链接] 【中考真题训练】 1.(2020武汉)(6分) 在“探究电阻一定时电流与电压关系”的实验中,小强和小红设计的电路如图甲所示,电源电压3V保持不变.
(1)闭合开关前,滑动变阻器的滑片P应该置于 (选填“a”或“b”)端. (2)小强同学按图甲正确连接电路,闭合开关S,调节滑片P,得到的实验数据如下表:
分析数据可知,应该将实验序号 的一组数据剔除,进而得出结论:电阻一定时, . 为了能够顺利完成上述实验,所用滑动变阻器的最大阻值不小于 Ω. (3)小红同学连接的电路如图乙所示,小强同学发现接错了一根导线请在这根导线上打“×”,并补画出正确的那根导线. 2.(2020达州)(8分) 在“探究电流与电阻的关系”的实验中,提供的器材如下电源电压恒为4.5V,五个定值电阻R1(5Ω)、R2(10Ω)、R3(15Ω)、R4(20Ω)、R5(25Ω),标有“50Ω 1A”的滑动变阻器R、电压表(可用量程0-3V 0-15V)、电流表(0-0.6A)、开关各1只,导线若干.
(1)小赵同学设计了如图甲所示的实验电路,电路连接完毕,闭合开关S,发现电流表有示数,电压表无示数若电路故障只出现在R1和R上,则电路故障是 . (2)排除电路故障后,将滑动变阻器的滑片P移到最 端,闭合开关,调节滑片P,使电压表的示数为2.5V时,电流表的示数应为 A. (3)分别用定值电阻R2、R3、R4、R5依次替换R1,重复(2)的实验步骤根据实验所得的五组数据绘制出I-R图像,如图乙所示,由图像可得出的结论是: . (4)完成步骤(2)后,若保持滑片P位置不变,断开开关,用R2替换R1,闭合开关,发现电压表示数 2.5V(选填“大于”或“小于”),应向 (选填“左”或“右”)移动滑片P才能达到实验要求. (5)为完成该实验探究,滑动变阻器允许连入电路的最小阻值为 Ω. (6)在使用电阻R1、R5完成实验的过程中,当电压表示数为2.5V时,滑动变 阻器R消耗的电功率分别为P1、P5,则P1:P5= . 3.(2020无锡)(7分) 小明和小华在进行“测量定值电阻的阻值”实验,器材有干电池两节,开关、电压表、电流表、滑动变阻器(20Ω 1.5A)、电阻箱(0~9999Ω 5A)各一个,待测电阻R1、R2,导线若干.
(1)连接电路前,小明发现电流表指针如图甲所示,于是他将电流表指针调至 . (2)①图乙是他们连接的测量R1阻值的部分电路.请用笔画线代替导线,将电路连接完整. ②闭合开关前,应将滑动变阻器的滑片P置于最 (选填“左”或“右”)端. ③在正确完成上述操作后,闭合开关,移动滑片P,当电流表示数为0.2A时,电压表示数如图丙所示,则电阻两端的电压为 V.多次实验所测量的结果如下表所示,则R1的阻值为 Ω.
④测量R1阻值的过程中,老师提醒他们要尽量缩短通电时间,并用较小的电 流来测量,这样做的理由是 : . (3)为测量电阻R2的阻值,他们在已连接好的图乙的电路中,用R2替换R1 接入电路.测量过程中,发现电流表示数始终小于分度值.于是,他们按照如 图丁所示的电路图.
重新连接了电路,闭合开关后,改变电阻箱接入的阻值进行多次测量,记录下电阻箱的阻值R及对应的电压表示数L.并根据记录的数据绘制出1-1图像,如图成所示则所测电阻R2的阻值为 Ω. 4.(2020湘潭)(9分) 如图甲,是研究小灯泡电阻的实验装置,灯泡的额定电压为2.5V,滑动变阻器最大阻值是509,电源电压保持6V不变. (1)用笔画线代替导线,将图甲中的器材连接成完整的电路.
(2)连接完电路后,闭合开关,发现小灯泡发光较暗,且无论怎样移动滑动变阻器滑片P,小灯泡的亮度都不变,则原因可能是 . A.开关开路 B.电压表短路 C.滑动变阻器接的是下端两接线柱 (3)正确连接后,闭合开关,移动滑片P,记下多组对应的电压表和电流表的示数.当滑片P移到某处,电压表示数为1.5V时,要使小灯泡正常发光,应 (选填“增大”或“减小”)滑动变阻器接入电路中的阻值. (4)将所测数据绘制成如图乙所示的U-I图像.由图可知:小灯泡的电阻是变化的,主要是因为小灯泡灯丝的 (选填“温度”“长度”或“横截面积”)发生了变化;此小灯泡的额定功率是 W. (5)利用此装置还可以探究电流与电阻的关系,只需将图甲中的小灯泡换成不同阻值的定值电阻,并使定值电阻两端的电压保持不变,即可进行实验. ①接入某定值电阻后,闭合开关,移动变阻器的滑片P,当电压表的示数为2V时,电流表的示数如图丙所示,为 A,则接入的定值电阻的阻值为 Ω. ②实验时,为了确保不同定值电阻两端的电压能达到并保持2V不变,换用的定值电阻阻值不能大于 Ω. 5.(2020孝感)(6分) 某同学利用如图甲所示电路来测量小灯泡的额定电率,电源电压恒定,小灯泡的额定电压为2.5V,实验步骤如下:
(1)请根据图甲所示的电路图,用笔画线代替导线将图乙中的实物连接完整 (要求滑片P向左移动的过程中电流表示数变小); (2)正确连接电路后,闭合开关之前,应将滑动变阻器的滑片P置于 (选填“A'”或“B”)端; (3)闭合开关S,发现电流表指针偏转,小灯泡微弱发光,而电压表指针无偏转,则故障的原因可能是电压表 (选填“断路”或“短路”). (4)排除故障后,闭合开关S,调节滑动变阻器的滑片P,使小灯泡两端电压 (5)通过以上数据可以计算出小灯泡的额定功率为 W. (6)在测量小灯泡额定电功率时,另一位细心的同学在调节滑动变阻器的过程中,记录了多组电压表与电流表的示数,并大致描绘出了小灯泡的/-U图像,如图丁所示:
通过图像可以发现不同电压下小灯泡的电阻不同,小灯泡灯丝的电阻随温度的升高而 . 6.(2020部阳)(8分) 同学们准备了学生电源,滑动变阻器、电流表、开关、导线还有完全相同的甲、乙两烧瓶,其中分别装有电阻丝R甲、R乙和相同的温度计,连接了如图所示的电路,进行实验探究.
(1)小明利用这套装置比较甲、乙两瓶中液体的比热容,为了使两种液体在一 定时间内吸收的热量相等,他设计电路时必须满足的条件是R甲、R乙的阻值 (选填“相同”或“不同”). 实验中保持液体质量相同.闭合开关,通电一段时间后,小明发现甲瓶中温度计示数升高5℃,乙瓶中温度计示数升高10℃,则 (选填“甲”或“乙”)瓶中液体的比热容较小. (2)小丽利用这套装置探究电流产生的热量跟电阻的大小是否有关,她设计电路时应使R甲、R乙阻值 (选填“相同”或“不同”);除控制电流大小和通电时间相同外,还应控制液体的种类和 相同. 7.(2019北部湾经济区) 如图所示,两个透明容器中密闭着等量的空气,A、B两U形管内的液面相平,电阻丝的电阻R1=R2=R3小明用图示装置进行实验,探究电流通过导体时产生的热量Q跟什么因素有关,下列说法正确的是( )
A.此实验在探究电热Q与电阻R是否有关 B.通过R1的电流和通过R2的电流大小相等 C.电阻R1两端的电压和R2两端的电压相等 D.通电后,A管的液面将会比B管的液面高 参 考 答 案 在 下 边 找 哦 ！ 参考答案： 1.（1）a （2）2 电流与电压成正比 16 （3）如答图所示
2. (1)R1短路 (2) 右 0.5 (3)当导体两端电压保持不变时,导体中的电流与导体的电阻成反比 (4)大于 右 (5) 4 (6) 5:1 3. (1)零刻度线处 (2) ①如答图所示 ② 右 ③ 0.4 2 ④防止R1因明显发热导致阻值发生较大变化 (3)160
4. (1)如答图所示 (2) C (3)减小 (4) 温度 0.75 (5) ① 0.4 5 ② 25
5. (1)如答图所示 (2) A (3)断路 (4) 0.3 (5)0.75 (6)增大
6.（1）相同 乙 （2）不同 质量 7. D |
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