認識實驗一：電學測量型實驗

實驗二、探究串聯電路中用電器兩端的電壓與電源兩端電壓的關系

【實驗目的】探究串聯電路中電壓的規律

【猜想與假設】①串聯電路中各部分電路兩端的電壓相等；②串聯電路中各部分電路兩端的電壓之和等于總電壓。

【實驗器材】兩節幹電池，六隻小燈泡(其中第二次實驗用的兩隻相同)，1隻電壓表，一隻開關，導線若幹。

【實驗步驟】（1）分别把電壓表并聯在如圖所示的電路中A、B兩點，B、C兩點，A、C兩點間測量電壓，看看它們之間有什麼關系。

（2）換上另外四隻燈泡，再測兩次，看看是否還有同樣的關系。

三次測量的電路圖分别如圖所示：

【實驗表格】按上述要求進行實驗，實驗記錄如下表所示。

【分析論證】從實驗過程和實驗記錄中可以看出，兩燈泡的規格相同時，U1=U2；當兩燈泡的規格不相同時，U1≠U2，但都滿足U1 U2=U。

串聯電路兩端的總電壓等于各部分電路兩端的電壓之和，即U=U1 U2。

【交流與評估】回顧以上操作，看看是否存在不妥的地方：讀數時是否實事求是?更換燈泡時是否換用了不同規格的?如果這些因素在實驗中都作了充分的考慮，實驗的結果應該是可靠的，各小組把實驗結果寫成實驗報告，并在班上進行交流和讨論。

【考向點撥】

1.連接電路時，開關應處于什麼狀态：斷開；

2.電路連接：應從電源正極(或負極)起按電路圖将元件逐個連接起來；

3.電壓表的連接：電流應從電壓表的正極流入，從負極流出；

4.電壓表的路程選擇：連接好電路後，要先用開關試觸，觀察電壓表的指針偏轉情況，确認無誤後，再閉合開關，觀察示數；

5.電路故障的判斷：根據電流表或電壓表有無示數以及讀數大小，根據電路連接特點判斷；

6.如果電壓表量程選擇過大，會出現：讀數誤差；

7.電壓表的使用前應：使指針調到“零”位；

8.測量電壓時，電壓表應：與被測用電器并聯；

9.多次測量的目的：尋找普遍規律；

10.更換小燈泡的目的：進行多次測量，避免偶然性。

【典例1】（2020•六盤水）我們已經學習了串聯電路電壓的規律，那麼串聯的各部分電路如何分配電源電壓呢？小明利用以下實驗器材進行實驗：阻值不同的定值電阻若幹、電壓表、電壓為3V的電源、開關及導線。請回答下列問題：

（1）連接電路時，應将開關處于　 　狀态（選填：“斷開”或“閉合”）；

（2）如圖甲所示，小明将阻值為10Ω和5Ω的電阻分别接入電路中AB和CD兩位置，閉合開關，電壓表的示數如圖乙所示，則AB間電壓為　 　V。比較兩電阻阻值和所分電壓值可得初步結論：串聯電路中，電阻值越大，其所分電壓　 　；

（3）為了進一步探究電壓的分配規律，小明更換電阻完成了上表中2、3兩次實驗，觀察到每次實驗電壓表示數幾乎不變。分析實驗數據發現AB間和CD間的電壓之比與其對應電阻阻值之比相等，于是得出：“串聯電路中各部分電路按其阻值之比分配電源電壓”的結論。

根據這一實驗過程得出的結論是否可信？　 　 （選填：“可信”或“不可信”），你的理由是：　 　。

【答案】（1）斷開；（2）2；越大；（3）不可信；要得到普遍規律，實驗中每次實驗的電阻比值應不同。

【解析】（1）連接電路時，應将開關處于斷開狀态，這樣連接電路時可以避免出現短路等問題的出現而損壞電路元件；

（2）電壓表使用0～3V量程，分度值是0.1V，電壓表的示數如圖乙所示，則AB間電壓為2V，

電阻10Ω通過的電流為：I＝

＝

＝0.2A，串聯電路中電流處處相等，所以5Ω電阻兩端電壓U2＝IR2＝0.2A×5Ω＝1V，

所以，串聯電路中，電阻值越大，其所分電壓越大；

（3）實驗過程中，三次實驗的電阻比都是2：1，具有偶然性，實驗中每次實驗的電阻比不同，才能得到普遍結論，所以這次實驗得到的結論不可信。

故答案為：（1）斷開；（2）2；越大；（3）不可信；要得到普遍規律，實驗中每次實驗的電阻比值應不同。

【典例2】（2020·揚州）在“探究串聯電路電壓的特點”實驗中：

某實驗小組分别測量了串聯電路兩端的總電壓U和燈泡L1、L2兩端的電壓U1、U2數據如表：

（1）該小組由此得出串聯電路的總電壓與各部分電壓的關系是　 　（用題中物理量符号表示）。

（2）實驗過程中，若L1燈絲斷了，觀察到電壓表V1示數為　 　，電壓表V2示數為　 　。

（3）該實驗還有待改進，請寫出其中一點：　 　。

【答案】（1）U1 U2＝U；（2）2.6V；0V；（3）換不同規格的小燈泡再進行多次實驗。

【解析】（1）由圖表可知，該小組由此得出串聯電路的總電壓與各部分電壓的關系是：U1 U2＝U；

（2）實驗過程中，若L1燈絲斷了，電壓表V1測燈Ll兩端的電壓此時是電源的電壓，電壓表V1示數為2.6V；由于電路斷路，電壓表V2測燈L2兩端的電壓，示數為0V；

（3）該實驗還有待改進，電路中換不同規格的小燈泡再進行多次實驗。

故答案為：（1）U1 U2＝U；（2）2.6V；0V；（3）換不同規格的小燈泡再進行多次實驗。

1．用如圖所示的電路來探究串聯電路的電壓特點時；

（1）實驗中應選擇規格______（填“相同”或“不相同”）的燈泡。

（2）用電壓表分别測出L1和L2兩端電壓及串聯總電壓的值分别為U1、U2、U，經過多次實驗，得到的數據記錄在如表中．分析實驗數據，可得到串聯電路的電壓特點是______（用公式寫出）。

（3）進行多次實驗的主要目的是______（填“尋找普遍規律”或“減小實驗誤差”）。

【答案】不相同；U=U1 U2；尋找普遍規律。

【解析】(1)探究串聯電路的電壓特點，為了尋找規律，必須換用不同規格的小燈泡進行多次實驗，這樣得出的規律才有說服力。

(2)為保護電路安全，在拆接電路時，開關必須斷開。由表中的數據可以看出：第一次實驗：U=3V

U1 U2=2.3V 0.7V=3V

第二次實驗：U=3V

U1 U2=2.0V 1.0V=3V

第三次實驗：U=3V

U1 U2=1.7V 1.3V=3V

因此可以得出：串聯電路兩端的總電壓等于各串聯電阻兩端的電壓之和，即U=U1 U2。

(3)進行多次實驗的主要目的是：尋找普遍規律，避免結論的片面性。

2.艾建康同學在“探究串聯電路電壓特點”的實驗中，使用3節新蓄電池作為電源，按如圖甲所示的電路進行實驗。

(1)要用電壓表測燈L2兩端的電壓，連接的電路如圖乙所示。圖甲中隻有一根導線連錯了，請在連錯的導線上畫“×”，并畫出正确的連線______。

(2)實驗中L1、L2最好選擇______（選填“相同”或“不同”）規格的小燈泡；閉合開關後，艾建康發現燈L2比L1亮，則通過兩燈的電流I1______I2（選填“>”、“=”或“<”）；

(3)圖乙修改為正确電路後閉合開關，電壓表的示數如圖丙所示，此時燈L2兩端的電壓為______V，一段時間後，L2突然熄滅，L1仍然發光，電壓表無示數，原因可能是______（選填“L1開路”、 “L2開路”、“L1短路”、 “L2短路”）。

(4)實驗結束後整理實驗器材時，應先斷開開關，再拆除______（選填“電壓表”、“燈泡“或“電源”）兩端導線，最後拆除其它元件并整理好器材。

【答案】如圖；不同；=；5；L2短路；電源。

【解析】(1)[1]電壓表應該與燈泡L2并聯，兩個燈泡串聯，如圖所示：

(2)[2]為了使實驗具有普遍性， L1、L2最好選擇不同規格的小燈泡。

[3]串聯電路中各處的電流相等，兩個燈泡串聯，則通過兩燈的電流I1=I2。

(3)[4]由圖乙可知，電壓表的量程是0-15V，分度值是0.5V，由圖丙可知，電壓表的示數是5V。

[5]一段時間後，L2突然熄滅，L1仍然發光，可能電路中存在短路，電壓表無示數，說明L2短路。

(4)[6]為了保護電路，應先斷開開關，再拆除電源兩端導線，最後拆除其它元件并整理。

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