高考电学实验题中伏安法测电阻的易错点分析

在高考电学实验题中，伏安法测电阻是高频考点，其易错点主要集中在电路设计、误差分析、操作细节等方面。以下结合历年真题和教学经验，总结关键易错点及应对策略：

一、电流表内接与外接法的选择错误

原理：根据伏安法原理 ( R = U/I )，电流表内接和外接的选择直接影响系统误差方向。

1. 错误表现：混淆“大内小外”口诀，未正确判断待测电阻 ( R_x ) 与临界值 ( sqrt{R_A R_V} ) 的关系。

内接法适用条件：( R_x gg R_A )（大电阻），此时电流表分压可忽略，但电压表测得 ( R_x + R_A )，导致测量值偏大。

外接法适用条件：( R_x ll R_V )（小电阻），此时电压表分流可忽略，但电流表测得 ( I_x + I_V )，导致测量值偏小。

2. 试触法应用：当无法直接判断时，通过改变电表接点观察示数变化。若电压表读数变化显著，说明电流表分压影响大，应选外接法；反之选内接法。

二、滑动变阻器分压与限流接法的选择错误

原理：分压法可实现电压从零开始调节，但电路复杂；限流法结构简单但调节范围有限。

1. 分压法适用场景：

要求电压从零开始变化（如描绘小灯泡伏安特性曲线）。

待测电阻远大于滑动变阻器阻值时，限流法调节范围不足。

2. 限流法适用场景：

滑动变阻器阻值接近或大于待测电阻时，调节范围足够。

题目明确要求节能或操作简便时优先选用。

3. 错误示例：未注意题目中“多组数据”或“精确测量”等关键词，误用限流法导致数据点分布不均。

三、仪器选择与量程误用

1. 电表量程选择：

未根据估算值选择合适量程，导致指针偏转过小（量程过大）或超出量程（量程过小）。例如，测小电阻时电流表应选0~0.6A而非0~3A量程。

改装电表时忽略校准步骤，直接使用理论值计算内阻。

2. 滑动变阻器阻值选择：

分压法应选总阻值较小的滑动变阻器（如0~10Ω），限流法应选与待测电阻相近的阻值。

四、数据处理与误差分析的误区

1. 直接计算法误差累积：仅用单组数据计算电阻，未通过图像法（如绘制U-I图线）求斜率，导致偶然误差未被平均。

2. 系统误差方向混淆：

内接法测得的 ( R_{测} = R_x + R_A )，真实值 ( R_{真} = R_x )，故误差偏大。

外接法测得的 ( R_{测} = frac{R_x R_V}{R_x + R_V} )，真实值 ( R_{真} = R_x )，故误差偏小。

3. 忽略温度影响：金属电阻率随温度升高而增大，实验中通电时间过长会导致电阻值变化。

五、实验操作细节的疏漏

1. 读数规范：

螺旋测微器和游标卡尺未正确读数（如未扣除零点误差）。

电表读数未估读到最小分度的1/10（如0.1V或0.01A）。

2. 电路操作顺序：

闭合开关前未将滑动变阻器调至安全位置（分压法滑片应置于负载电压最小处）。

更换电路元件时未断开电源，导致电表损坏。

3. 导线连接错误：滑动变阻器未按“一上一下”接线，或电压表并联位置错误。

六、特殊方法的迁移应用不足

高考常考伏安法的变式实验（如双伏法、双安法、替代法），学生易因思路固化失分：

1. 双伏法测电阻：利用已知内阻的电压表间接测电流，公式推导错误（如 ( R_x = frac{U_1 R_V}{U_2

U_1} )）。

2. 半偏法测电表内阻：

分流半偏法测电流表内阻时，闭合开关后总电流增大，导致 ( R_{测} < R_{真} )。

分压半偏法测电压表内阻时，断开开关后总电压增大，导致 ( R_{测} > R_{真} )。

总结与建议

1. 强化原理理解：掌握内外接法、分压限流的选择逻辑，结合题目条件灵活判断。

2. 规范操作流程：从仪器选择到数据记录，严格按实验步骤执行，避免低级错误。

3. 重视误差分析：通过图像法和等效电源法（将电表内阻等效为电源内阻）定量分析误差。

4. 拓展变形实验：练习替代法、电桥法等特殊方法，提升迁移能力。

通过针对性训练和错题复盘，可有效规避上述易错点，提升电学实验题的得分率。