高考电学实验复习策略

王国红，高考全省“十连冠”功勋教师，现任高三物理备课组组长。

编者按：“你要战，便作战！”《射雕英雄传》里成吉思汗答复花剌子模的战书可谓是豪气万千。支撑着这豪气的，是雄厚的实力与细致的战备。面对无可回避的电学实验题，我们既要有敢于面对的勇气，更需要做的，就是要了解电学实验高考经常考什么？怎么考？从而有目的地复习，在有限的时间内快速提高自身实力，备考应战。

由于高考理综物理必考部分通常只有12道题，受此限制，大部分高考理综卷都未对恒定电流一章的知识另外单独设题考查，而电学实验不仅考查了大纲和考试说明所要求的独立完成实验的能力和实验设计能力，同时也有效地考查了电学基础知识。此外，电学实验题尤其是设计性电学实验题富于变化，为命题者提供了广阔的命题空间。基于上述原因，电学实验备受出题人的青睐，几乎是每年必考。

一、高考电学实验考什么

纵观近两年的全国14套高考试题，除了上海等一些个别省份考了电磁感应的实验，其他省份考的都是稳恒电流的实验，以实验室中电阻的测量为依托，考查了基本仪器的使用、读数，仪器的选择，电路的连接，原理的设计，数据的处理等多方面的内容。其中，基本仪器的读数是出现频率很高的一个考点，在2012年、2013年分别有5套和4套试卷涉及基本仪器的读数，而实物连接更是在2013年14套卷中的8套卷中出现，说明现在的高考更注重对考生动手能力的考查与实验探究能力的考查。

二、在复习中要注意什么问题

1.注意基本仪器的使用

基本仪器的读数和使用是中学物理实验教学的基础，同样也是高考实验试题考查的重要内容。《考试大纲》要求会使用的仪器中，刻度尺、天平、弹簧秤、温度表等的使用，已在初中进行系统、重点的学习和考查，而与电路实验相关的器材――电流表、电压表、多用电表、滑动变阻器、电阻箱、螺旋测微器等就理所当然地成为高考考查的重点。

（1）螺旋测微器、游标卡尺的使用与读数

真题1 （2012广东高考题节选）某同学测量一个圆柱体的电阻率，需要测量圆柱体的尺寸和电阻。分别使用游标卡尺和螺旋测微器测量圆柱体的长度和直径，某次测量的示数如图1和图2所示，长度为 cm，直径为 mm。（参考答案见文末，下同）

图1 图2

总结：对于游标卡尺与螺旋测微器要清楚其使用原理，弄清楚是怎样把小量放大进行测量的。游标卡尺出错率比较高，主要是要分清游标卡尺有10分度、20分度、50分度，清楚了原理其精确度就不用死记了。还有游标卡尺的半毫米刻度线是否露出又是一个易错点，这些易错点要在改错本上进行记录，这样就能保证不失分。

（2）电表的使用与读数

真题2（2013上海高考题节选）为确定某电子元件的电气特性，做如下测量：用多用表测量该元件的电阻，选用“×100”倍率的电阻挡测量，发现多用表指针偏转过大，因此需选择 倍率的电阻挡（填 “×10”或“×1k”），并 再进行测量，多用表的示数如图3所示，测量结果为 Ω。

图3

真题3（2011海南高考）图4是改装并校准电流表的电路图，已知表头的量程为Ig=600μA，内阻为Rg，是标准电流表，要求改装后的电流表量程为I=60mA。完成下列填空。

（1）图4中分流电阻RP的阻值为 。

（2）在电表改装完成后的某次校准测量中，表的示数如图5所示，由此读出流过电流表的电流为

mA。此时流过分流电阻RP的电流为 mA（保留一位小数）。

总结：在学习这些基本仪器使用方法时，应抓住各种基本测量仪器的共性：

（1）各种基本测量仪器都有一定的量程。

（2）使用测量仪器前通常都要调节零点或校正零点，否则测出的数据就不准确。

（3）会正确读数。关键是会读出仪器的最小刻度值，会从最小刻度之间估计出一位有效数字。

（4）根据仪器的构造原理，掌握它的使用方法和使用规则。

（5）为了减小误差，应掌握使用仪表所用量程的三分之二左右读数。

2.重视动手能力的培养

如上文所述，实物连接在高考卷中频频出现，说明现在的高考更注重对考生动手能力的考查与实验探究能力的考查。实物连接实际并不难，但是在高考阅卷中发现，考生的丢分情况很严重。要解决这个问题，最有效的办法莫过于自己动手做实验。如果同学们能够在实验室熟练地把实物接好，考试中连接电路图肯定没问题。物理实验考查的是学生的实验素养而不是死记硬背，在越来越重视学生能力考查的新课标模式下，动手能力显得尤为重要，所以一定要抓住一轮复习的机会攻破实验复习的薄弱环节，能做的实验自己一定要动手去做，真正进实验室！

真题4（2013安徽高考）为了精确测量合金丝的电阻R???x，设计出如图6所示的实验电路图，按照该电路图完成图7中的实物电路连接。

图6 图7

真题5（2013海南高考）某同学将量程为200μA、

内阻为500Ω的表头改装成量程为1mA和10mA的双量程电流表，设计电路如图8所示。定值电阻R1=500Ω，R2和R3的值待定，S为单刀双掷开关，A、B为接线柱。回答下列问题：

图8 图9

（1）按图8在图9中将实物连线；

（2）表笔a的颜色为 色（填“红”或“黑”）；

（3）将开关S置于“1”挡时，量程为 mA；

（4）定值电阻的阻值R2= Ω，R3= Ω；（结果取3位有效数字）

（5）利用改装的电流表进行某次测量时，S置于“2”挡，表头指示如图10所示，则所测量电流的值为 mA。

图10

实物图连线常见错误：（1）没有严格按原理图接线或连线不到位；（2）未能把连线接到仪器的接线柱上，而是接在“+”“-”符号上，或多用电表的插孔上，或电阻箱旋钮上等；（3）电流表、多用表极性接反等；（4）不懂多用电表挡位或挡位选错，有的因挡位选错而导致读数错误。

3.关注实验中的图象问题

物理图象的考查是近年高考的热点，尤其是用图象处理物理实验数据或从图象中获取相关实验数据和实验结论，是高考非常关注的重点。历年物理高考实验试题中几乎都有涉及物理图象问题，而且还作为试题的难点之一，赋分较高。

真题6 （2013安徽高考）根据闭合电路欧姆定律，用图11所示电路可以测定电池的电动势和内电阻。图中R?0是定值电阻，通过改变R的阻值，测出R?0两端的对应电压U12，对所得的实验数据进行处理，就可以实现测量目的。根据实验数据在

-R坐标系中描出坐标点，如图12所示。已知R?0=150Ω，请完成以下数据分析和处理。

（1）图12中电阻为 Ω的数据点应剔除；

（2）在坐标纸上画出-R关系图线；

（3）图线的斜率是 （V-1・Ω-1），由此可得电池电动势En= V。

图11 图12

真题7（2013广东高考）图13是测量电阻Rx的原理图。学生电源输出电压可调，电流表量程选0.6A（内阻不计），标有长度刻度的均匀电阻丝ab的总长为30.0cm。

图13

（1）根据原理图连接图14的实物图。

（2）断开S2，合上S1；调节电源输出电压为3.0V时，单位长度电阻丝的电压U= V/cm，记录此时电流表A1的示数。

图14

（3）保持S1闭合，合上S2；滑动c点改变ac的长度L，同时调节电源输出电压，使电流表A1的示数与步骤②记录的值相同，记录长度L和A2的示数I。测量6组L和I值，测量数据已在图15中标出，写出Rx与L、I、U的关系式Rx= ；根据图15用作图法算出Rx= Ω。

图15

总结：利用相关物理规律，导出与实验中所测得的物理量有关的一次函数关系式，建立平面直角坐标系，依据所测数据描点连线，绘出线性图象，利用图象的截距、斜率可求得实验要测的物理量。在处理图象问题时要注意轴、线、点、截距、面积、斜率等几个方面的问题。关键是要列出对应的关系式，找出对应斜率及截距。

4.注重实验复习框架的建立，进行实验分类

在《考试大纲》规定的11个必考实验中，涉及电路的实验有5个，它们分别是测定金属的电阻率（同时练习使用螺旋测微器）、描绘小电珠的伏安特性曲线、测定电源的电动势和内电阻、练习使用多用电表、传感器的简单使用。这些实验在实验原理、实验器材、实验方法、实验技能和实验思想等方面具有内在的统一性。这其中，测定金属的电阻率、测定电源的电动势和内阻、描绘小电珠的伏安特性曲线等电学实验，其共同实质就是电阻的测量。因此复习电学实验，可以围绕“电阻测量及电路”进行复习，以控制电路、测量电路、仪表的选择和读数展开。

以下是对电阻测量方法的一些归类，若能对这些方法熟练掌握，在涉及设计性实验时就会得心应手，事半功倍！

（1）欧姆表测量：最直接测电阻的仪表。但是一般用欧姆表测量只能进行粗测，为下一步的测量提供一个参考依据。用欧姆表可以测量白炽灯泡的冷电阻。

（2）替代法：替代法的测量思路是等效的思想，可以是利用电流等效，也可以是利用电压等效。替代法测量电阻精度高，不需要计算，方法简单，但必须有可调的标准电阻（一般给定的仪器中要有电阻箱）。

替代法是用与被测量的某一物理性质等效，从而加以替代的方法。如图16所示。先把双刀双掷开关S2扳到1，闭合S1，调整滑动变阻器，使电流表指针指到某一位置，记下此时的示数I（最好为一整数）。再把开关S2扳到2，调整电阻箱R0，使得电流表指针仍指到示数I。读出此时电阻箱的阻值r，则未知电阻Rx的阻值等于r。说明：①在此实验中的等效性表现在开关换位后电流表的示数相同，即当电阻箱的阻值为r时，对电路的阻碍作用与未知电阻等效，所以未知电阻Rx的阻值等于r。②替代法是一种简捷而准确度很高的测量电阻的方法，此方法没有系统误差，只要电阻箱和电流表的精度足够高，测量误差就可以忽略。

图16

（3）伏安法：伏安法的测量依据是欧姆定律（包括部分电路欧姆定律和全电路欧姆定律），需要的基本测量仪器是电压表和电流表。当只有一个电表时，可以用标准电阻（电阻箱或给一个定值电阻）代替；当电表的内阻已知时，根据欧姆定律I=U/RV，电压表同时可以当电流表使用，同样根据U=IRA，电流表也可以当电压表用。

（4）比例法：如果有可以作为标准的已知电阻的电表，可以采用比例法测未知电表的电阻。用比例法测电表内阻时，两个电流表一般是并联（据并联分流原理），两个电压表一般是串联（据串联分压原理）。所谓“比例法”是：要测量某一物体的某一物理量，可以把它与已知准确数值的标准物体进行比较。例如，使用天平称量物体的质量，就是把被测物体与砝码进行比较，砝码就是质量数准确的标准物体。天平的结构是等臂杠杆，因此当天平平衡时，被测物体的质量与标准物体的质量是相等的，这就省去了进一步的计算。有很多情况下，被测物体与标准物体的同一物理量间的关系并不是相等，而是在满足一定条件下成某种比例的关系，这种方法又称为“比例法”。

例如，测电流表和电压表的内阻，如果有可以作为标准的已知电阻的电表，都可以使用比例法。采用比例法测电阻的依据是：串联电路电压与电阻成正比，并联电路电流与电阻成反比。电压表可显示电阻两端的电压值，电流表可显示电阻中通过的电流，所以测电流表内阻应把两电流表并联，测电压表内阻应把两电压表串联，电路图分别如图17（甲）（乙）所示。

甲 乙

图17

测电流表内阻时，应调节滑动变阻器R01，使两电流表的指针都有较大偏转，记录下两电表的示数I1和I2，根据并联电路分流原理，若已知电流表A1的内阻为r1，则电流表A2的内阻r2=r1。测电压表内

阻时，应调节滑动变阻器R02，使两电压表的指针都有较大偏转，记录下两电表的示数U1和U2，根据串联电路分压原理，若已知电压表V1的内阻r1，则电流表V2的内阻r2=r1。以上例子中，甲图采用限流电

路而乙图采用分压电路，这是由于电流表内阻都较小，若采用分压电路，则滑动变阻器的阻值必须更小，这时电路近似于短路，是不允许的；而电压表内阻都很大，若采用限流电路，则滑动变阻器的电阻必须更大，这在实际上行不通。

（5）半偏法：

半偏法是上面比例法的一个特例，测电流表内阻和测电压表内阻都可以用半偏法，电路图如图18所示。甲图实验时先断开开关S′，闭合S，调整滑动变阻器R01（限流法连接），使电流表A满度（即指针指满刻度处）；再闭合S′，调整电阻箱R1，使电流表A的指针恰好指到半满度处，读出此时电阻箱的阻值R，则电流表A的电阻rA=R（测量结果偏小）；乙图实验时先闭合开关S′及S，调整滑动变阻器R02（分压法连接），使电压表V满度；再断开S′，调整电阻箱R2，使电压表V的指针恰好指到半满度处，读出此时电阻箱的阻值R，则电压表V的电阻rV=R（测量结果偏大）。

甲 乙

图18

同学们实际电学实验也并没有想象中的那么难，只要我们用心去体会一定会收到事半功倍的效果！

参考答案

真题1： 5.01 5.315

真题2：×10 欧姆调零 70 解析：用多用表测量该元件的电阻，选用“×100”倍率的电阻挡测量，发现多用表指针偏转过大，说明电阻较小，因此需选择×10倍率的电阻挡，并欧姆调零后再进行测量，多用表的示数如图所示，测量结果为70Ω。

真题3：（1） 由于Rg和RP并联，由IgRg=IRRP和

I=Ig+IR得：RP===。

（2） 由图5知流过电流表的电流I′为49.5mA；设此时流过表头的电流为Ig′，流过RP的电流为IR′， 加在表头和RP上的电压相等，故有Ig′Rg=IR′RP…①

I′=Ig′+IR′…②，联立得：

IR′=49.005mA≈49.0mA。

真题4：如图所示。

真题5：（1）如图所示 （2）黑 （3）10 （4）225，250 （5）0.780 （0.78同样给分）

真题6：（1）80.00 （2）如图所示 （3）0.00444 1.50

真题7：（1）如图所示 （2）0.1 （3） 6.0