夏节玲
(江苏省苏州市相城区陆慕高级中学 215131)
一、举例
【教材提供的方案】教材3-1，用电压表、电流表(伏安法)测定干电池的电动势和内阻.
1.电路图的选择上教材选择了图1甲的接法(安培表外接法)
图1
2.数据处理上提供了两种方法
(1)计算法.此法由于偶然误差比较大，所以仅仅是课本提供的一种参考方案，实际一般不采取.(2)图像法.图像法利用调节滑动变阻器获取实验多组数据，作出U-I图像，如图2所示，这种数据处理的优势在于对于测量中偶然误差较大的数据可以舍弃，利用一次函数的斜率或者截距解决问题.
图2
原理：E=U+IrU=E-Ir；U为路端电压，I为流过干路即r的电流.
图2可得：
3.系统误差思考
初中把伏特表和安培表作为理想电表处理，即伏特表内阻为无穷大，安培表内阻为零，因此电路图1甲和图1乙是一样的.但经过高中的学习已经知道，伏特表是大电阻一般几千欧并不是无穷大，安培表的电阻很小一般几欧姆左右并不为零.这样图1甲和图1乙就有区别.教材中为什幺选择图1甲而不选择图1乙呢？测量任何电源的电动势和内阻都选择图1甲吗？这就需要老师授课时在关键点位讲清楚了.
二、授课关键点：电路选取的原则及系统误差的分析
(1)
2.图1乙的修正表达式U=E-I(r+RA)
(2)
作出U-I图像数据处理：纵轴截距为电动势，图像斜率的大小为电池和安培表的总内阻.即E测=E=E真，r测=r+RA>r真
综上，本实验在电路图的选择大致遵循的原则：内阻大的电池内接法(图1乙)，内阻小的电池外接法(图1甲).
判断口诀巧记忆:大 内 大 不变，小 外 小 小.
理解：内阻大的电池：安培表内接 ，r测偏大，E测准确 (大内大不变)；内阻小的电池 ： 安培表外接 ，r测偏小，E测偏小 (小外小小).
四、实验所提供的器材不同，所产生的变式
变式1：安培表 电阻箱
这是教材提供的变式.缺电压表，调节变阻箱可测多组I和R数值.
图3
电压由谁来替代呢？如何进行图像法数据处理？
基本式：E=IR+Ir
变形成方便数据处理的一次函数：
图4
系统误差的分析：I准的，U偏小(安培表分压)等效于基本方案伏安法的内接产生的误差，因此E测=E真,r测>r真.
变式2：伏特表 电阻箱
教材提供的第2种变式. 缺电流表，调节电阻箱阻值可测量多组U和R的数值.
图5
电流由谁来替代呢？如何进行图像法数据处理？
勘查区位于和什托洛盖中—新生界断拗型盆地的中东部。区内地层有泥盆系、石炭系、三叠系、侏罗系、古近系、新近系和第四系。赋煤地层为下侏罗统八道湾组地层（赋存A煤组煤层）和中侏罗统西山窑组地层（赋存B煤组煤层）。
变形成方便数据处理的一次函数：
系统误差的分析：U准的，I偏小(伏特表分流)等效于基本方案伏安法的外接法产生的误差，因此E测=E 由此：本实验中无论给我们何种器材，我们都可以回归到伏安法去处理，步骤如下： 第一步：用所给的器材选择合适的电路图，大内小外的原则(安培表内阻已知例外) 第二步：图像法数据处理:(1)解决两个物理量：U(路端电压)，I(流过电源的电流);(2)写出基本式，再推导出方便数据处理的一次函数；(3)作出一次函数图像再根据斜率和截距的意义得出E和r. 第三步：类比伏安法作出系统误差分析. 掌握了这三步，从表象看到本质，任何变式都不怕. 【参考案例】在测量电源的电动势和内阻的实验中，由于所用电压表(视为理想电压表)的量程较小，某同学设计了如图6所示的实物电路． 图6 第三步系统误差分析：本实验U路准的，I偏小(伏特表分流)等效于基本方案伏安法中的外接法产生的误差E测 回到文章开头电流表内接法，由修正表达式U=E-I(r+RA)可得，图像法U-I数据处理：与纵轴的截距E测=E，电动势没有误差；图像的斜率大小k=RA+r，可以得到电源内阻r=k-RA,如果安培表内阻RA已知，选择安培表内接法完全可以修正系统误差. 在有的参考书上对于本实验情况分类还有好多组变式，有些谓之安安法，还有伏伏法，让学生眼花缭乱，其实，不管哪种变式，我们切入方法是选择合适量程的电表后，寻找本实验的灵魂物理量路端电压U和流过电池的电流I，然后根据闭合电路欧姆定律写出基本表达式，推导出方便数据处理的一次函数关系，最后根据图像斜率和截距的物理意义解答即可.
五、实验电路图选择的例外情况：当提供的电流表内阻RA已知
