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在近几年的高考物理试卷中，来源于课本又高于课本的非常规性电学实验是考查的热点。如何突破电学实验这个壁垒呢？只有从最基本的实验原理、实验器材选择、实验电路设计、实验数据处理和误差分析等方面去认识实验才能做到胸有成竹。下面就来讨论电学实验的基本要点。
一、实验原理
电学实验的原理主要包括以下四类：测元件的电阻、测电池的电动势和内阻、多用电表的使用、测绘元件的伏安特性曲线等。
二、实验器材的选择
电学实验中实验器材的选取要在实验原理的指导下遵循“安全性”“精确性”“方便调节”的原则，合理选择器材，解决了这个问题才能设计出理想的实验电路，使得测量结果准确，达到实验的目的。
例1 现有一只额定电压为2.5 v，额定功率为0.5 W的小灯泡，欲通过实验较准确地描绘小灯泡的伏安特性曲线，要求小灯泡两端电压在0～2.5 V内可调，提供的实验器材如下：
A.小灯泡（2.5 V，0.5 W）
B.电压表（量程0～3 V，内阻10 kΩ）
C.电流表（量程0～0.3 A，内阻2 Ω）
D.电流表（量程0～10 mA，内阻50 Ω）
E.滑动变阻器（0～2 000 Ω，0.1 A）
F.滑动变阻器（0-10 Ω，1 A）
G.蓄电池（电动势4V，内阻不计）
H.开关S，导线若干
选出实验所需要的器材：____ 。
解析：先选出必需的唯一性器材ABGH。再选变阻器，因为实验目的是要测绘小灯泡的伏安特性曲线，要求电压调节范围能从O开始，所以选用滑动变阻器的分压式接法，即选小阻值范围的滑动变阻器F。然后选电流表，因为小灯泡允许通过的最大电流I=P/U=0.2 A=200 mA，所以电流表应选C。
答案：ABCFGH
三，实验电路的设计
1.测量电路中电流表的内接法（如图1甲）和外接法（如图1乙）。
一般控制电路中滑动变阻器选择限流式接法，因为限流式电路较节能。而以下四种控制电路中必须选用分压式接法：（1）实验要求电压或电流从零开始调节;（2）实验要求电压调节范围足够大，或者尽量多地获取数据;（3）滑动变阻器的最大阻值与待测电阻相比差距较大，尤其是滑动变阻器的最大阻值比待测电阻小得多的情况，因为此时若采用限流式接法，则几乎起不到调节电流和电压的作用;（4）若采用限流式接法将滑动变阻器的全阻值接入电路，电路中的电流的最小值仍然超出用电器允许通过的最大電流，则必须采用分压式接法。
例3 一小灯泡上标有“6 v 0.1 A”字样，现要测绘这个小灯泡的伏安特性曲线，有下列器材供选用：
A.电压表（量程0-3 V，内阻约为2 kΩ）
B.电压表（量程0～10 V，内阻约为3 kΩ）
C.电流表（量程0～0.3 A，内阻约为3 Ω）
D.电流表（量程0-6 A，内阻约为1.5 Ω）
E.滑动变阻器（0—30 Ω，2 A）
F.学生电源（直流9 V）及开关、导线等
（1）实验中所用的器材为
。
（2）画出实验电路图，要求电压从0开始测量。
解析：（1）因为小灯泡的额定电压是6V，所以电压表应选用B;因为小灯泡所在支路的电流不会超过0.1 A，所以电流表应选用C。因此实验中所用的器材为BCEF。
四、实验数据的处理
数据处理是根据实验器材的读数，借助实验原理，如欧姆定律、闭合电路欧姆定律和电路的串并联知识等，找出待测量和实验目的之间的关系。
例4 一课外实验小组用如图4所示的电路测量某待测电阻R的阻值，图中R。为标准定值电阻（R0=20.0 Ω），V可视为理想电压表，S1为单刀开关，S2为单刀双掷开关，E为电源，R为滑动变阻器。采用如下步骤完成实验：（1）按照实验电路图，完成图5中的实物连线。（2）将滑动变阻器滑动端置于适当的位置，闭合开关S1。（3）将开关S2掷于1端，改变滑动变阻器滑动端的位置，记下此时电压表的示数U1;然后将开关S2掷于2端，记下此时电压表的示数U2。（4）待测电阻阻值的表达式Rx=___ （用
点评：本实验的数据处理是通过串、并联电路的电压分配特点和电流相等的特点找出测量量中的电压和待测电阻之间的关系，利用欧姆定律列出相关方程，从而解出待测电阻阻值的。
五，实验误差的分析
实验误差分为系统误差和偶然误差。通过多测几次取平均值或者画一次函数图像的方式，可以达到减小偶然误差的目的。要想减小系统误差除了更换高精度器材完成实验，还可以从分析系统误差产生的原理，设计避开系统误差的实验方案来实现。
例5 现测定长金属丝的电阻率。
（1）用螺旋测微器测量金属丝直径的结果如图7所示，其读数是____mm.
（2）已知一段金属丝的电阻Rx约为100 Ω，请利用下列器材设计一个电路，尽量准确地测量这段金属丝的电阻。画出实验电路图，并标明器材代号。
电源E（电动势10 V，内阻约为10 Ω），电流表A1（量程0～250 mA，内阻R1 =5 Ω），电流表A2（量程0～300 mA，内阻约为5 Q），滑动变阻器R（最大阻值10 Ω，额定电流2 A），开关S及导线若干。
（3）某同学设计方案正确，测量得到电流表A1的读数为I1，电流表A2的读数为I2，则这段金属丝电阻的计算式Rx=____ 。从设计原理看，其测量值与真实值相比 ____（选填“偏大”“偏小”或“相等”）。
解析：（1）根据螺旋测微器的读数规则可知，读数为0 20.0×0.01 mm=0. 200 mm。
（2）因题目提供的实验器材中没有电压表，电流表Ai的内阻已知，故可以将电流表A1改装为电压表使用;因滑动变阻器的总阻值较小，为了使电路中的电流或电压调节范围尽量大些，故应采用滑动变阻器的分压式接法。实验电路如图8所示。
点评：本题的实验原理是安安法测电阻，因为电流表A1的内阻已知，它分担的电压可准确计算，所以再根据串并联电路的知识就能把待测电阻的阻值准确计算出来。本实验巧妙地避开了系统误差的影响，使得测量值和真实值相等。
（责任编辑 张巧）
一、实验原理
电学实验的原理主要包括以下四类：测元件的电阻、测电池的电动势和内阻、多用电表的使用、测绘元件的伏安特性曲线等。
二、实验器材的选择
电学实验中实验器材的选取要在实验原理的指导下遵循“安全性”“精确性”“方便调节”的原则，合理选择器材，解决了这个问题才能设计出理想的实验电路，使得测量结果准确，达到实验的目的。
例1 现有一只额定电压为2.5 v，额定功率为0.5 W的小灯泡，欲通过实验较准确地描绘小灯泡的伏安特性曲线，要求小灯泡两端电压在0～2.5 V内可调，提供的实验器材如下：
A.小灯泡（2.5 V，0.5 W）
B.电压表（量程0～3 V，内阻10 kΩ）
C.电流表（量程0～0.3 A，内阻2 Ω）
D.电流表（量程0～10 mA，内阻50 Ω）
E.滑动变阻器（0～2 000 Ω，0.1 A）
F.滑动变阻器（0-10 Ω，1 A）
G.蓄电池（电动势4V，内阻不计）
H.开关S，导线若干
选出实验所需要的器材：____ 。
解析：先选出必需的唯一性器材ABGH。再选变阻器，因为实验目的是要测绘小灯泡的伏安特性曲线，要求电压调节范围能从O开始，所以选用滑动变阻器的分压式接法，即选小阻值范围的滑动变阻器F。然后选电流表，因为小灯泡允许通过的最大电流I=P/U=0.2 A=200 mA，所以电流表应选C。
答案：ABCFGH
三，实验电路的设计
1.测量电路中电流表的内接法（如图1甲）和外接法（如图1乙）。
一般控制电路中滑动变阻器选择限流式接法，因为限流式电路较节能。而以下四种控制电路中必须选用分压式接法：（1）实验要求电压或电流从零开始调节;（2）实验要求电压调节范围足够大，或者尽量多地获取数据;（3）滑动变阻器的最大阻值与待测电阻相比差距较大，尤其是滑动变阻器的最大阻值比待测电阻小得多的情况，因为此时若采用限流式接法，则几乎起不到调节电流和电压的作用;（4）若采用限流式接法将滑动变阻器的全阻值接入电路，电路中的电流的最小值仍然超出用电器允许通过的最大電流，则必须采用分压式接法。
例3 一小灯泡上标有“6 v 0.1 A”字样，现要测绘这个小灯泡的伏安特性曲线，有下列器材供选用：
A.电压表（量程0-3 V，内阻约为2 kΩ）
B.电压表（量程0～10 V，内阻约为3 kΩ）
C.电流表（量程0～0.3 A，内阻约为3 Ω）
D.电流表（量程0-6 A，内阻约为1.5 Ω）
E.滑动变阻器（0—30 Ω，2 A）
F.学生电源（直流9 V）及开关、导线等
（1）实验中所用的器材为
。
（2）画出实验电路图，要求电压从0开始测量。
解析：（1）因为小灯泡的额定电压是6V，所以电压表应选用B;因为小灯泡所在支路的电流不会超过0.1 A，所以电流表应选用C。因此实验中所用的器材为BCEF。
四、实验数据的处理
数据处理是根据实验器材的读数，借助实验原理，如欧姆定律、闭合电路欧姆定律和电路的串并联知识等，找出待测量和实验目的之间的关系。
例4 一课外实验小组用如图4所示的电路测量某待测电阻R的阻值，图中R。为标准定值电阻（R0=20.0 Ω），V可视为理想电压表，S1为单刀开关，S2为单刀双掷开关，E为电源，R为滑动变阻器。采用如下步骤完成实验：（1）按照实验电路图，完成图5中的实物连线。（2）将滑动变阻器滑动端置于适当的位置，闭合开关S1。（3）将开关S2掷于1端，改变滑动变阻器滑动端的位置，记下此时电压表的示数U1;然后将开关S2掷于2端，记下此时电压表的示数U2。（4）待测电阻阻值的表达式Rx=___ （用
点评：本实验的数据处理是通过串、并联电路的电压分配特点和电流相等的特点找出测量量中的电压和待测电阻之间的关系，利用欧姆定律列出相关方程，从而解出待测电阻阻值的。
五，实验误差的分析
实验误差分为系统误差和偶然误差。通过多测几次取平均值或者画一次函数图像的方式，可以达到减小偶然误差的目的。要想减小系统误差除了更换高精度器材完成实验，还可以从分析系统误差产生的原理，设计避开系统误差的实验方案来实现。
例5 现测定长金属丝的电阻率。
（1）用螺旋测微器测量金属丝直径的结果如图7所示，其读数是____mm.
（2）已知一段金属丝的电阻Rx约为100 Ω，请利用下列器材设计一个电路，尽量准确地测量这段金属丝的电阻。画出实验电路图，并标明器材代号。
电源E（电动势10 V，内阻约为10 Ω），电流表A1（量程0～250 mA，内阻R1 =5 Ω），电流表A2（量程0～300 mA，内阻约为5 Q），滑动变阻器R（最大阻值10 Ω，额定电流2 A），开关S及导线若干。
（3）某同学设计方案正确，测量得到电流表A1的读数为I1，电流表A2的读数为I2，则这段金属丝电阻的计算式Rx=____ 。从设计原理看，其测量值与真实值相比 ____（选填“偏大”“偏小”或“相等”）。
解析：（1）根据螺旋测微器的读数规则可知，读数为0 20.0×0.01 mm=0. 200 mm。
（2）因题目提供的实验器材中没有电压表，电流表Ai的内阻已知，故可以将电流表A1改装为电压表使用;因滑动变阻器的总阻值较小，为了使电路中的电流或电压调节范围尽量大些，故应采用滑动变阻器的分压式接法。实验电路如图8所示。
点评：本题的实验原理是安安法测电阻，因为电流表A1的内阻已知，它分担的电压可准确计算，所以再根据串并联电路的知识就能把待测电阻的阻值准确计算出来。本实验巧妙地避开了系统误差的影响，使得测量值和真实值相等。
（责任编辑 张巧）