认识实验一：电学测量型实验
实验二、探究串联电路中用电器两端的电压与电源两端电压的关系
【实验目的】探究串联电路中电压的规律
【猜想与假设】①串联电路中各部分电路两端的电压相等；②串联电路中各部分电路两端的电压之和等于总电压。
【实验器材】两节干电池，六只小灯泡(其中第二次实验用的两只相同)，1只电压表，一只开关，导线若干。
【实验步骤】（1）分别把电压表并联在如图所示的电路中A、B两点，B、C两点，A、C两点间测量电压，看看它们之间有什么关系。
（2）换上另外四只灯泡，再测两次，看看是否还有同样的关系。
三次测量的电路图分别如图所示：
【实验表格】按上述要求进行实验，实验记录如下表所示。
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实验序号 |
A、B间电压U1/V |
B、C间电压U2/V |
A、C间电压U/V |
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1 |
1.4 |
1.6 |
3 |
|
2 |
1.5 |
1.5 |
3 |
|
3 |
1.8 |
1.2 |
3 |
【分析论证】从实验过程和实验记录中可以看出，两灯泡的规格相同时，U1=U2；当两灯泡的规格不相同时，U1≠U2，但都满足U1 U2=U。
串联电路两端的总电压等于各部分电路两端的电压之和，即U=U1 U2。
【交流与评估】回顾以上操作，看看是否存在不妥的地方：读数时是否实事求是?更换灯泡时是否换用了不同规格的?如果这些因素在实验中都作了充分的考虑，实验的结果应该是可靠的，各小组把实验结果写成实验报告，并在班上进行交流和讨论。
【考向点拨】
1.连接电路时，开关应处于什么状态：断开；
2.电路连接：应从电源正极(或负极)起按电路图将元件逐个连接起来；
3.电压表的连接：电流应从电压表的正极流入，从负极流出；
4.电压表的路程选择：连接好电路后，要先用开关试触，观察电压表的指针偏转情况，确认无误后，再闭合开关，观察示数；
5.电路故障的判断：根据电流表或电压表有无示数以及读数大小，根据电路连接特点判断；
6.如果电压表量程选择过大，会出现：读数误差；
7.电压表的使用前应：使指针调到“零”位；
8.测量电压时，电压表应：与被测用电器并联；
9.多次测量的目的：寻找普遍规律；
10.更换小灯泡的目的：进行多次测量，避免偶然性。
【典例1】（2020•六盘水）我们已经学习了串联电路电压的规律，那么串联的各部分电路如何分配电源电压呢？小明利用以下实验器材进行实验：阻值不同的定值电阻若干、电压表、电压为3V的电源、开关及导线。请回答下列问题：
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实验次数 |
AB间电阻/Ω |
CD间电阻/Ω |
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1 |
10 |
5 |
|
2 |
20 |
10 |
|
3 |
30 |
15 |
（1）连接电路时，应将开关处于 状态（选填：“断开”或“闭合”）；
（2）如图甲所示，小明将阻值为10Ω和5Ω的电阻分别接入电路中AB和CD两位置，闭合开关，电压表的示数如图乙所示，则AB间电压为 V。比较两电阻阻值和所分电压值可得初步结论：串联电路中，电阻值越大，其所分电压 ；
（3）为了进一步探究电压的分配规律，小明更换电阻完成了上表中2、3两次实验，观察到每次实验电压表示数几乎不变。分析实验数据发现AB间和CD间的电压之比与其对应电阻阻值之比相等，于是得出：“串联电路中各部分电路按其阻值之比分配电源电压”的结论。
根据这一实验过程得出的结论是否可信？ （选填：“可信”或“不可信”），你的理由是： 。
【答案】（1）断开；（2）2；越大；（3）不可信；要得到普遍规律，实验中每次实验的电阻比值应不同。
【解析】（1）连接电路时，应将开关处于断开状态，这样连接电路时可以避免出现短路等问题的出现而损坏电路元件；
（2）电压表使用0～3V量程，分度值是0.1V，电压表的示数如图乙所示，则AB间电压为2V，
电阻10Ω通过的电流为：I＝
＝
＝0.2A，串联电路中电流处处相等，所以5Ω电阻两端电压U2＝IR2＝0.2A×5Ω＝1V，
所以，串联电路中，电阻值越大，其所分电压越大；
（3）实验过程中，三次实验的电阻比都是2：1，具有偶然性，实验中每次实验的电阻比不同，才能得到普遍结论，所以这次实验得到的结论不可信。
故答案为：（1）断开；（2）2；越大；（3）不可信；要得到普遍规律，实验中每次实验的电阻比值应不同。
【典例2】（2020·扬州）在“探究串联电路电压的特点”实验中：
某实验小组分别测量了串联电路两端的总电压U和灯泡L1、L2两端的电压U1、U2数据如表：
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U/V |
U1/V |
U2/V |
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2.6 |
1.3 |
1.3 |
（1）该小组由此得出串联电路的总电压与各部分电压的关系是 （用题中物理量符号表示）。
（2）实验过程中，若L1灯丝断了，观察到电压表V1示数为 ，电压表V2示数为 。
（3）该实验还有待改进，请写出其中一点： 。
【答案】（1）U1 U2＝U；（2）2.6V；0V；（3）换不同规格的小灯泡再进行多次实验。
【解析】（1）由图表可知，该小组由此得出串联电路的总电压与各部分电压的关系是：U1 U2＝U；
（2）实验过程中，若L1灯丝断了，电压表V1测灯Ll两端的电压此时是电源的电压，电压表V1示数为2.6V；由于电路断路，电压表V2测灯L2两端的电压，示数为0V；
（3）该实验还有待改进，电路中换不同规格的小灯泡再进行多次实验。
故答案为：（1）U1 U2＝U；（2）2.6V；0V；（3）换不同规格的小灯泡再进行多次实验。
1．用如图所示的电路来探究串联电路的电压特点时；
（1）实验中应选择规格______（填“相同”或“不相同”）的灯泡。
（2）用电压表分别测出L1和L2两端电压及串联总电压的值分别为U1、U2、U，经过多次实验，得到的数据记录在如表中．分析实验数据，可得到串联电路的电压特点是______（用公式写出）。
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实验次数 |
U1/V |
U2/V |
U/V |
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1 |
2.3 |
0.7 |
3.0 |
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2 |
2.0 |
1.0 |
3.0 |
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3 |
1.7 |
1.3 |
3.0 |
（3）进行多次实验的主要目的是______（填“寻找普遍规律”或“减小实验误差”）。
【答案】不相同；U=U1 U2；寻找普遍规律。
【解析】(1)探究串联电路的电压特点，为了寻找规律，必须换用不同规格的小灯泡进行多次实验，这样得出的规律才有说服力。
(2)为保护电路安全，在拆接电路时，开关必须断开。由表中的数据可以看出：第一次实验：U=3V
U1 U2=2.3V 0.7V=3V
第二次实验：U=3V
U1 U2=2.0V 1.0V=3V
第三次实验：U=3V
U1 U2=1.7V 1.3V=3V
因此可以得出：串联电路两端的总电压等于各串联电阻两端的电压之和，即U=U1 U2。
(3)进行多次实验的主要目的是：寻找普遍规律，避免结论的片面性。
2.艾建康同学在“探究串联电路电压特点”的实验中，使用3节新蓄电池作为电源，按如图甲所示的电路进行实验。
(1)要用电压表测灯L2两端的电压，连接的电路如图乙所示。图甲中只有一根导线连错了，请在连错的导线上画“×”，并画出正确的连线______。
(2)实验中L1、L2最好选择______（选填“相同”或“不同”）规格的小灯泡；闭合开关后，艾建康发现灯L2比L1亮，则通过两灯的电流I1______I2（选填“>”、“=”或“<”）；
(3)图乙修改为正确电路后闭合开关，电压表的示数如图丙所示，此时灯L2两端的电压为______V，一段时间后，L2突然熄灭，L1仍然发光，电压表无示数，原因可能是______（选填“L1开路”、 “L2开路”、“L1短路”、 “L2短路”）。
(4)实验结束后整理实验器材时，应先断开开关，再拆除______（选填“电压表”、“灯泡“或“电源”）两端导线，最后拆除其它元件并整理好器材。
【答案】如图；不同；=；5；L2短路；电源。
【解析】(1)[1]电压表应该与灯泡L2并联，两个灯泡串联，如图所示：
(2)[2]为了使实验具有普遍性， L1、L2最好选择不同规格的小灯泡。
[3]串联电路中各处的电流相等，两个灯泡串联，则通过两灯的电流I1=I2。
(3)[4]由图乙可知，电压表的量程是0-15V，分度值是0.5V，由图丙可知，电压表的示数是5V。
[5]一段时间后，L2突然熄灭，L1仍然发光，可能电路中存在短路，电压表无示数，说明L2短路。
(4)[6]为了保护电路，应先断开开关，再拆除电源两端导线，最后拆除其它元件并整理。
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