1、教材回顾(三)电学实验基础一、游标卡尺和螺旋测微器1游标卡尺(1)构造：如图所示，主尺、游标尺(主尺和游标尺上各有一个内外测量爪)、游标尺上还有一个深度尺，尺身上还有一个紧固螺钉。(2)用途：测量厚度、长度、深度、内径、外径。(3)原理：利用主尺的最小分度与游标尺的最小分度的差值制成。不管游标尺上有多少个小等分刻度，它的刻度部分的总长度比主尺上的同样多的小等分刻度少1 mm。常见的游标卡尺的游标尺上小等分刻度有10个的、20个的、50个的，其读数见下表：刻度格数(分度)刻度总长度每小格与1 mm的差值精确度(可准确到)109 mm0.1 mm0.1 mm2019 mm0.05 mm0.05 m
2、m5049 mm0.02 mm0.02 mm(4)读数：若用x表示由主尺上读出的整毫米数，K表示从游标尺上读出与主尺上某一刻线对齐的游标尺的格数，则记录结果表达为(xK精确度)mm。2螺旋测微器(1)构造：如图所示。(2)原理：测微螺杆与固定刻度之间的精密螺纹的螺距为0.5 mm，即旋钮每旋转一周，测微螺杆前进或后退0.5 mm，而可动刻度上的刻度为50等份，每转动一小格，测微螺杆前进或后退0.01 mm，即螺旋测微器的精确度为0.01 mm。读数时估读到毫米的千分位上，因此，螺旋测微器又叫千分尺。(3)读数：测量值(mm)固定刻度数(mm)(注意半毫米刻度线是否露出)可动刻度数(估读一位)0
3、.01(mm)。小题速验(2015海南高考)某同学利用游标卡尺和螺旋测微器分别测量一圆柱体工件的直径和高度，测量结果如图(a)和(b)所示。该工件的直径为_cm，高度为_mm。答案：1.220 6.860二、电流表的内接法与外接法电流表的内接法和外接法的比较内接法外接法电路图误差原因电流表分压U测UxUA电压表分流I测IxIV续表内接法外接法电阻测量值R测U测I测 RxRARx测量值大于真实值R测U测I测 RxRVRxRVUU1，电流变化量大，电压表分流对实验影响较大，电流表应采用内接法，即题图(a)所示接法，则电阻测量值为：RU1I1 2.50.004 5 556，由于电流表采用内接法，电压
4、测量值偏大，电阻测量值大于真实值，则电阻真实值小于556；故B正确。2考查比值选择法在伏安法测电阻的实验中，待测电阻Rx约为 200，电压表的内阻约为2 k，电流表的内阻约为10，测量电路中电流表的连接方式如图(a)或图(b)所示，结果由公式Rx UI 计算得出，式中U与I分别为电压表和电流表的示数。若将图(a)和图(b)中电路测得的电阻值分别记为Rx1和Rx2，则_(填“Rx1”或“Rx2”)更接近待测电阻的真实值，且测量值Rx1_(填“大于”、“等于”或“小于”)真实值，测量值Rx2_(填“大于”、“等于”或“小于”)真实值。(2014全国卷)解析：根据题意知 RxRA RVRx，电压表的
5、分流作用较显著，故Rx1更接近待测电阻的真实值。图(a)的测量值是Rx与RA串联的电阻阻值，故Rx1Rx真；图(b)的测量值是Rx与RV并联的电阻阻值，故Rx2Rx真。答案：Rx1 大于 小于电流表内接法与外接法的选择方法1阻值比较法：先将待测电阻的估计值与电压表、电流表内阻进行比较，若Rx较小，宜采用电流表外接法；若Rx较大，宜采用电流表内接法。2临界值法：RxRVRA 时，用电流表内接法；RxRVRA时，内、外接法均可。通关锦囊3试触法：按图接好电路，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明显的变化，而电流表的示数变化不明显，则可采用电流表外接法；如果电流表的示数有
6、明显的变化，而电压表的示数变化不明显，则可采用电流表内接法。设两次测量时，的示数为Ia、Ib，的示数为Ua、Ub，则：|IaIb|Ia|UaUb|Ua时，采用电流表内接法。通关锦囊考点三 限流电路与分压电路的选择 一只小灯泡标有“3 V,0.6 W”字样，现用下面给出的器材测量该小灯泡正常发光时的电阻。电源电动势为 12 V，内阻为1；最大阻值为5 的滑动变阻器；电流表的内阻为1；电压表的内阻为10 k；开关一个、导线若干。(1)在设计电路的过程中，为了尽量减小实验误差，电流表应采用_(填“内接”或“外接”)法。滑动变阻器应采用_(填“分压式”或“限流式”)接法。(2)在虚线框内画出你所设计的
7、实验电路图(尽量减小实验误差)。解析：(1)因小灯泡正常工作时的电阻约为Rx U2P 15，而电流表、电压表的内阻分别为1 和10 k，满足RVRx，电流表应采用外接法；实验中因小灯泡两端电压只需3 V，而电源电动势为12 V，所以滑动变阻器应采用分压式接法。(2)电路图如图所示。答案：(1)外接 分压式(2)见解析图滑动变阻器两种接法的选择1下列情况中滑动变阻器应采用限流接法(1)测量时电路中的电流或电压没有要求从零开始连续调节，只是在小范围内变化，且Rx与R0接近或Rx略小于R0时。(2)电源的放电电流或滑动变阻器的额定电流太小，不能满足分压接法的要求时。通关锦囊(3)没有很高的要求，仅从
8、安全性和精确性角度分析两种接法均可采用时，考虑安装简便和节能因素常采用限流接法。2下列情况中滑动变阻器应采用分压接法(1)题设条件中所提供的电表量程或电阻的最大允许电流不够。(2)题设条件中的滑动变阻器的最大阻值远小于被测电阻或电路中串联的其他电阻的阻值。(3)题设要求回路中某部分电路两端的电压从零开始连续变化。通关锦囊考点四 实验设计某电阻阻值大约为22，用以下器材进行较准确的测量，实验室中提供的实验器材如下：电压表V1(量程3 V，内阻约3 k)电压表V2(量程15 V，内阻约10 k)电流表A1(量程0.6 A，内阻约0.5)电流表A2(量程3 A，内阻约0.1)电源E1(电动势6 V，
9、内阻不计)电源E2(电动势12 V，内阻不计)滑动变阻器R(最大阻值5)开关S和导线(1)实验时电源应选_，电流表应选_，电压表应选_。(填器材代号)(2)请在虚线框内设计一个电路图。(3)实验中移动滑动变阻器滑动头，记下多组电流表、电压表读数(U，I)，然后在坐标纸上作出UI图线，图线的_大小表示待测电阻阻值。在这个实验中，测量值_真实值(填“”、“”或“”)。解析：(1)待测电阻阻值为22 左右，若选择电源E1，电路中的最大电流ImE1Rx 622 A0.27 A，未达到较小量程电流表量程的一半，不符合实验准确性原则，故电源选择E2；此时电路中最大电流Im E2Rx 1222 A0.55
10、A，故电流表应选择00.6 A量程的A1；电压表应选择015 V量程的V2。(2)滑动变阻器最大阻值小于待测电阻，故滑动变阻器采用分压式接法；待测电阻阻值远小于电压表V2的内阻，故电流表应采用外接法，电路图见答图。(3)在U-I图像中，图线的斜率大小表示待测电阻的测量值，由于电流表采用了外接法，所以测量值偏小。答案：(1)E2 A1 V2(2)如图所示(3)斜率 电学实验设计的三原则1安全性原则设计方案时，应安全可靠，不会对仪器、器材造成损坏。(1)选用器材时，应考虑仪器、器材的性能及量值(如仪表的量程、电器的额定值等)的要求。(2)设计方案时，应准备好保护措施。2精确性原则实验误差应控制在误
11、差允许的范围之内，尽可能选择误差较小的方案。通关锦囊(1)在安装器材时或在使用仪器之前，应按实验要求对器材、仪器精心调整。如在使用某些仪表前，应进行机械调零。(2)选用合适的测量工具(直尺、仪表)及合适的量值范围，使之与被测数值相匹配。如使用多用电表测量某电阻时，应选用合适的挡位，使测量时电表指针指在中央刻度值附近。通关锦囊(3)实验中可能出现因操作不当带来的偶然误差，往往需要多次重复实验，获取多组实验数据，以备选取有效数据。(4)设计合理的数据处理方式。如将多组有效数据相加后除以测量次数，取其算术平均值(一般求待测量的算术平均值，而不求某些中间量的算术平均值)。3简便性、直观性原则设计实验应便于操作、读数及进行数据处理及实验者观察。通关锦囊