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专题19 实验的基础知识及仪器的使用
常考考点
真题举例
游标卡尺的读数
2024·广东·高考真题
多用电表的使用
2024·河南·高考真题
多用电表的使用
2024·浙江·高考真题
电压表和电流表的读数
2024·甘肃·高考真题
掌握误差的定义和减少误差的方法；
掌握常用仪器的使用方法及读数；
掌握实验数据的分析方法；
掌握实验方法，学会选择正确的实验方法进行实验
掌握实验的类型及解题思路。
核心考点01 实验基础知识验
一、误差.................................................................................................................................................................3
1
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二、精度.................................................................................................................................................................3
三、有效数字.........................................................................................................................................................4
四、单位.................................................................................................................................................................4
核心考点02 测量仪器..................................................................................................................................................6
一、高考要求的测量仪器....................................................................................................................................6
二、重要测量仪器及读数....................................................................................................................................7
三、电流表的接法...............................................................................................................................................13
四、滑动变阻器的接法......................................................................................................................................14
五、电表的改装...................................................................................................................................................15
六、实验器材选择的方法..................................................................................................................................16
核心考点03 实验数据的分析方法............................................................................................................................16
一、平均值法.......................................................................................................................................................16
二、列表法...........................................................................................................................................................16
三、作图法...........................................................................................................................................................17
四、逐差法...........................................................................................................................................................17
核心考点04 实验方法................................................................................................................................................17
一、控制变量法...................................................................................................................................................17
二、转换法...........................................................................................................................................................17
三、等效替代法...................................................................................................................................................18
四、比较法...........................................................................................................................................................18
五、放大法...........................................................................................................................................................18
六、近似法...........................................................................................................................................................18
七、外推法...........................................................................................................................................................18
八、留迹法...........................................................................................................................................................19
九、累积法...........................................................................................................................................................19
核心考点05 实验分类................................................................................................................................................19
一、测量型实验...................................................................................................................................................19
二、验证性实验...................................................................................................................................................19
三、探究性实验...................................................................................................................................................19
四、设计性实验...................................................................................................................................................19
核心考点01 实验基础知识
一、误差
1、定义
测量值与真实值的差异叫做误差。
2
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2、分类
①偶然误差：由各种偶然因素对实验者、测量仪器、被测物理量的影响而产生的。
②系统误差：由于仪器本身不精确，或实验方法粗略，或实验原理不完善而产生的。
3、产生原因
①偶然误差产生原因：测量、读数不准确。
②系统误差产生原因：实验仪器不精确，实验原理不完善，实验方法粗略。
4、影响
导致结果偏大或偏小。
5、减小方法
①减小偶然误差的方法：多次测量求平均值；多次测量，做图像进行求解。
②减小系统误差的方法：校准测量仪器，完善实验原理，改进实验方法，恰当选择仪器精度或量程。
6、绝对误差
绝对误差＝|测量值－真实值|。
【注意】绝对误差只能判别一个测量结果的精确度，比较两个测量结果的精准度则必须用相对误差。
7、相对误差
相对误差＝×100%。
【注意】误差是不可避免的，但是可以减少。真实值常以公认值、理论值或多次测量的平均值代替。
二、精度
1、定义
精度是测量值与真值的接近程度。
2、分类
包含精密度和准确度和精确度三个方面。
精密度：多次测定值之间相吻合的程度。
准确度：测定值于真实值接近的程度。
精确度：被测量的测得值与其真值的一致程度。
3、提高方法
①选择合适的工具和设备；②控制实验环境；③采用合适的样本大小；④重复测量实验；⑤减少可能
的误差来源；⑥采用适当的实验方法。
三、有效数字
1、定义
带有一位不可靠数字的近似数字，叫做有效数字，有效数字是指近似数字而言，只能带有一位不可靠
数字，不是位数越多越好。
2、构成
有效数字=可靠数字+一位可疑数字。例如用最小刻度为0.1cm 的刻度尺量出某物体的长度为6.66cm，
显然这个数值的前2 位数是准确的，最后一位数字就不是那么可靠了，因为它是测量者估计出来的。
【注意】凡是用测量仪器直接测量的结果，读数一般要求在读出仪器最小刻度所在位的数值（可靠数
字）后，再向下估读一位（不可靠数字），这里不受有效数字位数的限制。
3
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3、理解
一切非零数字都是有效数字，如66.66m 是四位有效数字。
非零数字之间的零及非零数字后边的零都是有效数字。如2.001m 和6.000m 均是4 位有效数字，
0.606m 和0.660m 均为3 位有效数字。
有效数字的位数与单位和小数点的位置无关。如16.66m、166.6m、0.1666m 均是4 位有效数字。
乘方不算是有效数字。如6.66×106为3 位有效数字，6000 要改成3 位有效数字，则应写成6.00×103。
4、有效数字的作用和意义
根据有效数字位数的要求，我们可以选取不同准确度的测量仪器。
利用测量结果还可以判断出测量仪器的最小刻度（准确度）。
3、运算规则
①加减运算，有效数字取舍以小数点后位数最少的数值为准。例如0.0231、24.57 和1.16832 这三个数
相加，24.57 的数值小数点后位数最少，故其它数值也应取小数点后两位，其结果为
0.02+24.57+1.17=25.76。
②乘除运算，应以有效数字最少的为准。例如0.0231、24.57 和1.16832 这三个数相乘，0.0231 的数子
最少，只有三位，故其它数值也应只取位，其结果为0.0231×24.6×+1.17=0.665。
四、单位
1、国际单位制（SI）
由7 个基本单位，2 个辅助单位和19 个具有专门名称的导出单位组成。
2、7 个基本单位
基本单位
物理量及其表示符号
单位名称及简称
单位符号
长度 l
米
m
质量 m
千克
kg
时间 t
秒
s
电流强度 I
安培、安
A
热力学温度 T
开尔文、开
K
物质的量 n
摩尔、摩
mol
发光强度 I、IV
坎德拉、坎
cd
4
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3、导出单位
①物质的描述涉及的单位如下表所示。
项目
物理量名称
符号
单位名称及简称
单位符号
物质
的描
述
面积
S
平方米
m2
体积
V
立方米
m3
速度
v
米每秒
m/s
加速度
a
米每二次方秒
m/s2
角速度
ω
弧度每秒
rad/s
频率
f、ν
赫兹、赫
Hz
密度
ρ
千克每立方米
kg/m3
②力学涉及的单位如下表所示。
项目
物理量名称
符号
单位名称及简称
单位符号
力
学
单
位
力
F
牛顿、牛
N
动量
p
千克米每秒
kg·m/s
压强
p
帕斯卡、帕
Pa
功
W
焦耳、焦
J
能量
E
焦耳、焦
J
功率
P
瓦特、瓦
W
③电磁学涉及的单位如下表所示。
项目
物理量名称
符号
单位名称及简称
单位符号
电磁
学单
位
电荷量
Q
库仑、库
C
电场强度
E
伏每米
V/m
电位、电压、电势
差
U
伏特、伏
V
电容
C
法拉、法
F
电阻
R
欧姆、欧
Ω
电阻率
ρ
欧米
Ω·m
磁感应强度
B
特斯拉、特
T
磁通量
Φ
韦伯、韦
Wb
电感
L
亨利、亨
H
核心考点02 测量仪器
一、
高考要求的测量仪器
1、力学物理量涉及的测量仪器
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长度：刻度尺。
时间：秒表、打点计时器。
质量：天平。
速度：光电门、纸带、频闪照相。
加速度：光电门、纸带、频闪照相。
力：弹簧测力计。
2、电磁学物理量涉及的测量仪器
电压：电压表、表头、多用电表。
电流：电流表、表头、多用电表。
电阻：欧姆表、电阻箱。
电阻率：电流表、电压表、螺旋测微器、游标卡尺。
变压器：可拆变压器、多用电表。
3、热学物理涉及的测量仪器
分子大小：量筒。
气体压强与体积关系：压力表。
4、光学物理量涉及的测量仪器
折射率：量角器、三角板。
双缝干涉：测量头、刻度尺。
5、不需要估读的测量仪器
游标卡尺、秒表、电阻箱在读数时不需要估读；欧姆表刻度不均匀，可以不估读或按半刻度估读。
6、需要估读的测量仪器的读数方法
使用这些仪器时，凡是最小刻度是10 分度的，要求读到最小刻度后再往下估读一位（估读的这位是不
可靠数字，但是有效数字的不可缺少的组成部分）。凡是最小刻度不是10 分度的，只要求读到最小刻度所
在的这一位，不再往下估读。
最小分度含有1 的仪器:估读数字出现在最小分度的下一位,将不足最小分度的部分按最小分度的十分
之几去估读。
最小分度含有2 的仪器：估读数字出现在最小分度的同一位,将最小分度分为二等分，把不足最小分度
的部分以不足半等分的舍去，等于或超过半等分的算一个等分去估读。
最小分度含有5 的仪器：估读数字出现在最小分度的同一位,将最小分度分为五等分，将不足最小分
度的部分按占最小分度的五分之几去估读。
二、重要测量仪器及读数
1、刻度尺
刻度尺又称为米尺，常用米尺的最小刻度为1mm，量程不等。
读数规则：精度为1mm，读数时应估读到0.1mm。
2、秒表
也称“停表”，表针的运行靠齿轮转动带动，如下图所示，长针是秒针，指示大圆周的刻度，其最小
分度一般是0.1 s，秒针转一圈是30 s；短针是分针，指示小圆圈的刻度，其最小分度值常见的为0.5
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min，
读数规则：所测时间超过0.5 min 时，0.5 min 的整数倍部分由分针读出，不足0.5 min 的部分由秒
针读出，即t=短针读数（t1）+长针读数（t2）。对秒表读数时一般不估读，因为机械表采用的是齿轮传动，
指针不可能停在两个小格之间，所以不能估读出比最小刻度更短的时间。
3、打点计时器
计时仪器
电磁打点计时器
电火花计时器
图例
构造
线圈、振片、振针、复写纸、
限位孔、永久磁铁和纸带。
正负脉冲输出插座、墨粉纸
盒、纸盘轴、弹性卡
工作原理
当线圈通以8V 的交流电时，
线圈产生的交变磁场使振动片
（由弹簧钢制成）磁化，振动
片的一端位于永久磁铁的磁场
中。由于振动片的磁极随着电
流方向的改变而不断变化，在
永久磁铁的磁场作用下，振动
片将上下振动。
给电火花打点计时器接220V 电
源，按下脉冲输出开关，计时
器发出的脉冲电流，接正极的
放电针和墨粉纸盘到接负极的
纸盘轴，产生火花放电，于是
在纸带上打出一系列的点，而
且在交流电的每个周期放电一
次，因此电火花打点计时器打
出点间的时间间隔等于交流电
的周期。
打点周期
0.02 s
记录信息
位置、时刻、位移、时间
4、弹簧测力计
用来测量力的大小的仪器。
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读数规则：如上图所示是分度值为0.2N 的弹簧测力计，估读时可以将每一分度分为2 等份，若指针
超过1 等份即超过半格就算1 个分度值0.2N，若指针指向小于1 等份即未超过半格，对这种情况应当舍去，
测量数据的有效数字末位就在精度的同一位，估读位仍在最小分度的同一位。
5、游标卡尺
构造：主尺、游标尺（主尺和游标尺上各有一个内、外测量爪）、游标卡尺上还有一个深度尺。如下
图所示。
测量原理：游标卡尺是利用主尺的单位刻度（1mm）与游标尺的单位刻度之间固定的微量差值来提高
测量精度的。常用的游标卡尺有10 分度、20 分度和50 分度三种。
读数：测量值＝主尺上读的整毫米数＋游标尺上对齐格数×精确度(mm)。
三种分度如下表所示：
刻度格数
精确度（mm）
测量结果
精确度（可精确到）
10
0.1
主尺上读的毫米数＋0.1n
0.1 mm
20
0.05
主尺上读的毫米数＋0.05n
0.05 mm
50
0.02
主尺上读的毫米数＋0.02n
0.02 mm
说明：n 表示从游标尺上读出与主尺上某一刻度线对齐的游标尺的格数。
【注意】游标卡尺是根据刻度线对齐来读数的，所以不需要估读，但读数要注意最小精确度所在的位
数，如果读数最后一位是0，0 要保留；注意游标尺上第几条刻度线（不含零刻度线）与主尺对齐。
8
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6、螺旋测微器
构造：测砧A 和固定刻度B 固定在尺架C 上，可动刻度E、旋钮D 和微调旋钮D′是与测微螺杆F 连在
一起的，并通过精密螺纹套在B 上。如下图所示。
测量原理：测微螺杆F 与固定刻度B 之间的精密螺纹的螺距为0.5 mm，即旋钮D 每旋转一周，F 前
进或后退0.5 mm，而可动刻度E 上有50 个等分刻度，可动刻度每旋转一格，F 前进或后退0.01 mm，即
螺旋测微器的精确度为0.01 mm。读数时应估读到毫米的千分位上，因此螺旋测微器又叫千分尺。
读数：测量值＝固定刻度整毫米数＋半毫米数＋可动刻度读数(含估读)× mm。
【注意】读数时要准确到0.01 mm，然后要估读到0.001 mm，测量结果若用毫米做单位，则小数点
后面必须保留三位；要注意固定刻度上半毫米刻度线是否露出。
某实验小组用单摆测量重力加速度。所用实验器材有摆球、长度可调的轻质摆线、刻度尺、50分度的
游标卡尺、摄像装置等。
(1)用游标卡尺测量摆球直径d。当量爪并拢时，游标尺和主尺的零刻度线对齐。放置摆球后游标卡尺
示数如图1甲所示，则摆球的直径d为______ mm。
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7、电流表
量程：①0.1～0.6A，精确度为0.02A，读数规则：在读数时只要求读到小数点后面两位，这时要求
“半格估读”，即读到最小刻度的一半0.01 A；②0～3 A，精确度为0.1A，读数规则：需要估读，看清楚
指针的实际位置，读到小数点后面两位。
8、电压表
量程：①0～3V，精确度为0.1V，读数规则：需要估读，看清楚指针的实际位置，读到小数点后面两
位；②0～15V，精确度为0.5V，读数规则：在读数时只要求读到小数点后面一位，这时要求“格估读”，
即读到0.1 V。
9、电阻箱
如下图所示，电阻箱有6 个旋钮，每个旋钮上方都标有倍率，将每个旋钮上指针所指的数值（都为整
数）乘以各自的倍率，从最高位依次往下读，即可得到这时电阻箱的实际阻值。
一学生小组做“用单摆测量重力加速度的大小”实验。
(1)用实验室提供的螺旋测微器测量摆球直径。首先，调节螺旋测微器，拧动微调旋钮使测微螺杆和测
砧相触时，发现固定刻度的横线与可动刻度上的零刻度线未对齐，如图(a)所示，该示数为______
mm；螺旋测微器在夹有摆球时示数如图(b)所示，该示数为______ mm，则摆球的直径为______
mm。
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10、多用电表
外形如下图所示：上半部分为表盘，表盘上有电流、电压、电阻等多种量程的刻度；下半部分为选择
开关，它的四周刻有各种测量项目和量程。
欧姆表的欧姆调零旋钮(使电表指针指在右端零欧姆处)、指针定位螺丝(使电表指针指在左端的“0”
位置)、表笔的正、负插孔(红表笔插入“＋”插孔，黑表笔插入“－”插孔)。
原理图如下：
用途：
①测电压：将功能选择开关旋转到直流电压挡；根据待测电压的估计值选择直流电压挡合适的量程；
测量时，用红黑测试表笔使多用电表与被测电路并联，使电流从“＋”插孔流入多用电表，从“－”插孔
流出多用电表；根据挡位所指的量程以及指针所指的刻度值，读出电压表的示数。电路图如下所示：
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②测电流：选择直流电流挡合适的量程；将被测电路导线卸开一端，把多用电表串联在电路中；测量
时，用红黑测试表笔使多用电表与被测电路串联，使电流从“＋”插孔流入多用电表，从“－”插孔流出
多用电表；根据挡位所指的量程以及指针所指的刻度值，读出电流表的示数。电路图如下所示：
③测电阻，原理如下表所示：
电路图
I 与Rx的
对应关系
相当于待测电阻Rx＝0，调节R
使
I=I g=
E
Rg+r+R
，即表头满偏(RΩ＝Rg＋r＋R)
相当于待测电阻Rx＝
∞，此时I＝0，指针不
偏转
待测电阻为Rx，
I=
E
Rg+r+R+Rx ，
指针指到某确定位置
刻度特点
表头电流满偏Ig处，对应欧姆
表零刻度(右侧)
表头电流I＝0 处，对
应欧姆表∞刻度(左侧)
表头电流I 与电阻Rx一一
对应，但不是线性关系，
表盘刻度不均匀
黑表笔与电源的正极连接，红表笔与电源的负极连接，电流方向为“红进黑出”。
当多用电表指针指在中央时＝，故中值电阻R 中＝RΩ。
测量步骤：①估测待测电阻阻值，选择合适的量程；②欧姆调零；③将被测电阻接在红、黑表笔之间；
④读数：指针示数乘以倍率；⑤使用完毕：选择开关置于“OFF”挡，长期不用应取出电池。
【注意】①区分“机械零点”与“欧姆零点”。机械零点是表盘刻度左侧的“0”位置，机械调零调
节的是表盘下边中间的指针定位螺丝；欧姆零点是指刻度盘右侧的“0”位置，欧姆调零调节的是欧姆调
零旋钮；②使指针指在中值附近，否则换挡；③测电阻时每换一次挡必须重新欧姆调零；④手不能接触表
笔的金属杆；⑤测量电阻时待测电阻要与其他元件和电源断开。
三、电流表的接法
两种接法的对比如下表所示：
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电流表的接法
内接法
外接法
电路图
适用条件
RA≪Rx
RV≫Rx
适合于测量
大电阻
小电阻
电阻测量值
R 测＝＝Rx＋RA>Rx
测量值大于真实值。
R 测＝＝<Rx
测量值小于真实值。
误差分析
电流表分压U 测＝Ux＋UA
电压表分流I 测＝Ix＋IV
选择标准
计算法：当RA≪Rx或Rx>时，选用电流表内接法；当RV≫Rx或Rx<
时，选用电流表外接法（大内偏大，小外偏小）。
实验试探法：按如图所示接好电路，让电压表一根接线柱P 先后与
a、b 处接触一下，如果电压表的示数有较大的变化，而电流表的示数
变化不大，则可采用电流表外接法；如果电流表的示数有较大的变
化，而电压表的示数变化不大，则可采用电流表内接法。
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四、滑动变阻器的接法
两种接法的对比如下表所示：
接法类型
限流接法
分压接法
说明
电路图
串并联关系不同。
负载R 上电压调节范
围(不计电源内阻)
≤U≤E
0≤U≤E
分压电路调节范围
大。
闭合S 前触头位置
b 端
a 端
原因：保护电路元
件。
【注意】滑动变阻器的最大阻值和用电器的阻值差不多且不要求电压从零开始变化，通常情况下，由
于限流式结构简单、耗能少，优先使用限流式。
滑动变阻器必须接成分压电路的几种情况：①要求电压表能从零开始读数，要求电压(电流)测量范围
尽可能大；②当待测电阻Rx≫R(滑动变阻器的最大阻值)时(限流式接法滑动变阻器几乎不起作用)；③若采
用限流式接法，电路中的最小电流仍超过电路中电表、电阻允许的最大电流。
当采用分压式接法时，一般应选用最大阻值较小、而额定电流较大的滑动变阻器；当采用限流式接法
时，一般应选用最大阻值比待测电阻稍大或差不多的滑动变阻器。
某实验小组同学要测量阻值约为350 Ω 的定值电阻Rx，现备有下列器材：
A.电流表A(量程为10 mA，内阻约为100 Ω)； B.电压表V(量程为3 V，内阻约为3 kΩ)；
C.滑动变阻器R1(阻值范围为0～10 Ω，额定电流为2 A)； D.定值电阻R2(阻值为750 Ω)；
E.直流电源E(电动势为4.5 V，内阻不计)； F.开关S 和导线若干。
(1)实验小组设计了如图甲、乙所示的两种测量电路，电阻的测量值可由Rx＝计算得出。式中U 与I 分
别为电压表和电流表的读数，则图________(填“甲”或“乙”)所示电路的测量值更接近待测电阻的
真实值。
(2)若采用(1)中所选电路进行测量，得到电压表和电流表的示数如图丙所示，则由此组数据可得待测电
阻的测量值Rx＝________Ω，若所用电压表和电流表的内阻分别按3 kΩ 和100 Ω 进行计算，则由此可
得待测电阻的真实值R 真＝________Ω(计算结果均保留3 位有效数字)。
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五、电表的改装
电表改装的问题实际上是串、并联电路中电流、电压的计算问题，只要把表头看成一个电阻Rg即可．
无论表头改装成电压表还是电流表，它的三个参量Ug、Ig、Rg 是不变的，即通过表头的最大电流并不改变。
两种方法的对比如下表所示：
改装类型
改装成大量程电压表
改装成大量程电流表
改装的电路
改装原理
给表头串联一个较大电阻，常
被称作分压电阻（串联分压）
给表头并联一个较小电阻，
常被称作分流电阻（并联分
流）
接入的阻值
R＝－Rg
R＝
改装后的量
程
U＝Ig(Rg＋R)
I＝Ig
改装后的内
阻
RV＝Rg＋R
RA＝
校准电路
【注意】改装后表头内阻Rg、表头的满偏电流Ig、满偏电压Ug都没有变，只是表头的刻度需要相应的
调整。
为测量“12 V、5 W”的小灯泡在不同电压下的功率，给定了以下器材：
电源：12 V，内阻不计； 电流表：量程0～0.6 A、0～3 A，内阻约为0.2 Ω；
电压表：量程0～3 V、0～15 V，内阻约为15 kΩ；滑动变阻器：0～20 Ω，允许最大电流1 A；
开关一个，导线若干，实验要求加在小灯泡上的电压从零开始调节。
(1)以下四个电路图你认为最合适的是________。
(2)在本实验中，电流表的量程可选________。
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六、实验器材选择的方法
电压表、电流表：不超过量程，且要超过满偏刻度的。有时也可以从测量数据来确定选择的电表。
滑动变阻器：分压式接法选阻值小的且不超过其额定电流的滑动变阻器，限流式接法选最大阻值为待
测电阻2～3 倍的滑动变阻器。电流表半偏法测电阻，滑动变阻器选阻值大的。
定值电阻：若用于电表改装，阻值与改装后的量程匹配，若用于保护电路，应使电流表、电压表读数
在满偏刻度的以上且不超过电流表、电压表量程。
核心考点03 实验数据分析方法
一、平均值法
同一实验状态下测定的同一个物理量的若干组数据相加求和，然后除以测量次数。
实际应用上往往用多次测量值的平均值代替真实值。
求取平均值时，必须按原来测量仪器的准确度决定应该保留的有效数字的位数。
某同学欲将量程为Ig的电流表G1改装成多个量程的电流表。
(1)他用量程也为Ig的电流表G2采用如图甲所示的电路，测定电流表G1的内阻。
若电阻箱的示数为R′，电流表G1 和G2 的示数分别为I1 和I2，则电流表G1 内阻的表达式为Rg＝
________。现将滑动变阻器R 滑片移到某一位置，将电阻箱的阻值调到R′＝200 Ω 时，两电流表G1
和G2示数如图乙所示，则电流表G1的内阻为________ Ω。
(2)测量出电流表G1的内阻后，电流表G1的改装电路如图丙所示。已知G1的满偏电流Ig＝0.60 mA，
R1、R2是定值电阻。若开关S 掷于a 接线柱，改装成量程为1 mA 的电流表；若开关S 掷于b 接线柱，
改装成量程为10 mA 的电流表。则根据题中所给条件，定值电阻的阻值应为R1＝________ Ω，R2＝
________ Ω。
(3)如图丁所示，用量程IA＝1 mA、内阻rA＝100 Ω 的标准电流表对改装表1 mA 挡的不同刻度进行校
准。所用电池的电动势E＝1.5 V(内阻忽略不计)，定值电阻R0有两种规格，阻值分别为1 kΩ 和2 kΩ。
图中R0应选用阻值为________ kΩ 的定值电阻。
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二、列表法
在记录和处理数据时，为了简单而明显地表示出有关物理量之间的关系，可将数据填写在适当的表格
中，称为列表法。
【注意】列表时应注意:①表格要直接地反映有关物理量之间的关系，一般把自变量写在前边，因变
量紧接着写在后面，便于分析；②表格要清楚地反映测量的次数，测得的物理量的名称及单位，计算的物
理量的名称及单位。物理量的单位可写在标题栏内，一般不在数值栏内重复出现；③表中所列数据要正确
反映测量值的有效数字。
三、作图法
测得的量按自变量和应变量之间的关系在直角坐标平面上用图线表示出来的方法。
优点：直观、简便、减小实验中的偶然误差。
要求：准确、清楚、布局合理、便于应用，曲线应平滑，要让尽量多的点在直线上。
原则：①合理选取坐标原点；②两坐标轴的分度要恰当；③要有足够多的描点数目；④画出的图像应
尽可能穿过较多的点或是尽可能多的点分布在图线的两侧。
四、逐差法
把测量数据中的因变量进行逐项相减或按顺序分为两组进行对应项相减，然后将所得差值作为因变量
的多次测量值进行数据处理的方法。
一般用于等间隔线性变化的测量中。在打点计时器纸带计算加速度时候用。
核心考点04 实验方法
一、控制变量法
在实验中或实际问题中，常有多个因素在变化，造成规律不易表现出来，这时可以先控制一些物理量
不变，依次研究某一个因素的影响和利用。
一般来说，自然界发生的各种物理现象往往是错综复杂的，我们所研究的物体对象往往也不是孤立存
在的，总是处于与其他事物和现象的相互联系之中，这就决定了影响对象的因素不可能是单一的，而是多
种因素相互交错，共同起作用的。我们在对这些物理现象进行研究的时候，应该考虑到影响物理现象的各
种因素。采用控制变量法其实就是把多因素的问题变成多个单因素的问题是分析的问题简化明了，最后再
综合解决，找到多个因素和所研究现象的关系。
解题方法：①对可能影响研究问题的因素（物理量）进行分析，作出假设；②利用控制变量法控制其
他因素不变，对每个因素依次进行研究，找到该因素和所研究问题间的关系；③综合判断所有因素和所研
究问题之间的关系。
二、转换法
物理学中对于不容易直接观察的现象或不易直接测量的物理量，通常用一些非常直观的现象去认识，
或用易测量的物理量间接测量，这种研究问题的方法叫做转换法。
转换法是一种较高层次的思维方法，是对事物本质深刻认识的基础上才产生的一种飞跃，如变曲为直
就是该方法的应用。转换法可分为参量转换法和能量转换法两种。
参量转换法：待测的物理量通常与其他的物理量之间存在某种特定的物理联系，利用这种联系，可实
现各参量间的转换，达到测量的目的。参量转换的方法贯穿于整个物理实验之中。
能量转换法：能量转换测量法是某种形式的物理量，通过能量变化器，变成另一种形式物理量的测量
方法。随着各种新型功能材料的不断涌现，如热敏、光敏以及这些材料性能的不断提高，形形色色的敏感
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器件和传感器应运而生，为物理实验测量方法的改进提供了很好的条件。
在设计和安排实验时，当预先估计不能达到要求时，常常另辟蹊径，把一些不可能测量的物理量转
换成可测量的物理量。合理地使用转换法是物理实验获得成功的一种必要手段，尤其是设计探究型实验，
当某个物理量不容易直接测量或者不具备测量条件时，巧妙地使用转换法能够收到事半功倍的效果。
三、等效替代法
等效替代法是科学研究中常用的一种思维方法，对一些复杂问题采用等效方法，将其变成理想的、简
单的、已知规律的过程来处理，常可使问题的解决得以简化，能替代的前提是等效，等效是指不同的物理
现象、模型、过程等在物理意义、作用效果或物理规律方面是相同的，它们之间可以互相替代，而保证结
论不变。
例如在“互成角度两个共点力的合成”的实验中我们就用到了替代法，第一次我们用两个弹簧秤成角
度地拉橡皮筋，把结点拉到某一位置，再换成一个弹簧秤，同样拉这个橡皮筋，也把结点拉到同样位置，
这说明后一个弹簧秤的拉力与前面两个弹簧秤的拉力效果相等因此右以互相替代。等效电阻、交流电有效
值等都是用到此法的例子。
四、比较法
比较法是将待测量与已知的标准量进行直接或间接的比较，从而测出待测量的一种测量方法。比较法
是物理测量中最普遍、最基本、最常用的测量方法。
直接比较法：将被测量与已知的同类物理量或标准量直接进行比较来获得实验结果的方法。例如天平
测量物体的质量等。
间接比较法：借助一些中间量，或将测量进行某种变化，来间接实验比较测量的方法称为间接比较法。
例如当两个电阻串联时，通过的电流相等，因此两电阻两端的电压跟它们的电阻成正比，如果其中的一个
电阻是标准电阻，另一个电阻的阻值就可测出。
五、放大法
在测量中有时由于被测量很小，甚至无法被实验者或仪器直接感觉和反应，如果直接用给定的某种仪
器进行测量会造成很大的误差，此时可以借助一些方法将待测量进行放大后在进行测量。我们把提高测量
精度、使物理量的数值变大、作用时间延长、作用空间扩展的方法叫做放大法。
例如机械放大：机械放大是使物理量在测量过程中得到放大的一种最直观的放大方法，它是一种空间
放大法。例如测量长度时，普通的刻度尺又是已经不能满足实验对精度的要求，这时需要用到游标卡尺和
螺旋测微器，此时利用了长度量之间的几何关系来进行放大的。
六、近似法
在物理实验中，影响物理量的因素往往较多，为了分析认识所研究问题的本质属性，需要突出实际问
题的主要因素，而忽略某些次要因素，进行近似处理的方法叫做近似法。
例如用半偏法测电流表内阻时，应保证滑动变阻器的阻值远大于电阻箱的阻值等。
七、外推法
有些物理量可以局部观察或测量，但是它的极端情况，不易直观观测，如果把这局部观察测量得到的
规律外推到极端，就可以达到目的了。这就是外推法。
例如在测电源电动势和内电阻的实验中，无法直接测量断路 (I=0)时的路端电压和短路(U=0)时的电流
通过一系列U、I 的对应值，描点画出U-I 直线并向两方延伸，交U 轴点为电动势，交I 轴点为短路电流。
八、留迹法
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留迹法是利用某些特殊的手段，把一些瞬间即逝的现象（如位置、轨迹等）记录下来，以便于此后对
其进行仔细研究的一种方法。
如用打点计时器记录小车的运动轨迹；用频闪照相机拍摄平抛的小球位置；用沙摆描绘单摆的振动曲
线等都是利用留迹法。
九、累积法
累积法是把某些难以直接准确测量的微小量累积后测量，以提高测量的准确度的一种实验方法。
将小量变大量，不仅可以便于测量，而且还可以提高测量的准确程度，减小误差（相当于进行多次测
量而后取平均值）。
例如在“用单摆测重力加速度”测周期时我们用的是累积法，即我们不直接测一个周期的时间，而是
测30～50 个周期的总时间，再除以周期数即得周期T 的值。
核心考点05 实验分类
一、测量型实验
以某一原理或物理规律为依据，通过测量相关的物理量，实现测定某个（或某些）物理量（或物理常
数）为实验目的。
高中物理实验要测量的物理量主要有：质量、长度、时间、速度、力、加速度、温度、分子直径、电
流、电压、电阻、电阻率、电动势、内电阻、折射率、波长。
二、验证性实验
用实验的方法来验证已知规律(或结论)，通过实验过程的再现，加深对规律适用条件和结论的理解。
要求明确验证的规律，懂得实验原理、实验装置和实验步骤的确定，必须考虑到规律能否成立。能有
效地尽量减小误差的分析。
实验类型：验证力的平行四边形定则，验证机械能守恒定律，验证动量守恒定律。
三、探究性实验
通过实验来探索某种物理规律，研究某个物理问题。
结合已有的知识结构进行观察、试验、讨论，总结出新观点、新规律。
实验类型：探究弹簧弹力与形变量的关系、探究平抛运动的特点、探究感应电流产生条件等。
四、设计性实验
设计性实验注意是利用力学和电学知识设计实验，测量某一物理量、验证某个物理规律、探究某两个
物理量间的变化规律等。
解题思路：①认真审题，根据题目要求思考设计实验的原理；②根据原理和其它物理知识，推导被测
物理量的表达式；③根据被测物理量的表达式，确定需要测量的物理量；④选择仪器，完成操作；⑤对所
设计的实验从原理、仪器选用、被测物理量的表达式是否符号题目要求，找出不足，提出改进意见。
选择器材、装置遵循的几个原则：安全性原则，可行性原则，准确性原则，方便性原则。
实验类型：①测量转换设计思路：将不能直接测量的物理量转换成测量其它容易测量的多个的物理量，
例如测量电功率，设计实验测量电流和电压，再计算电功率；②等效替代：用一个标准的已知量等效替代
被测量，例如用电阻箱替换未知电阻。
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