1、高考资源网（） 您身边的高考专家实验11电学实验基础必备知识预案自诊一、螺旋测微器的使用1.构造:如图所示,B为固定刻度,E为可动刻度。2.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上的刻度为50等份,每转动一小格,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)0.01(mm)。如图所示,固定刻度示数为2.0 mm,半毫米刻度线未露出,而从可动刻
2、度上读的示数为15.0,最后的读数为:2.0 mm+15.00.01 mm=2.150 mm。二、游标卡尺的使用1.构造:主尺,游标尺(主尺和游标尺上各有一个内、外测量爪),游标尺上还有一个深度尺(如图所示)。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1mm的差值精确度(可精确到)109 mm0.1 mm0.1 mm2019 mm0
3、.05 mm0.05 mm5049 mm0.02 mm0.02 mm4.读数:若用x表示从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度线对齐的游标的格数,则记录结果表示为(x+K精确度)mm。三、常用电表的读数对于电压表和电流表的读数问题,首先要弄清电表量程,即电表两接线柱间允许加的最大电压或电表允许通过的最大电流,然后根据表盘总的刻度数确定精确度,按照指针的实际位置进行读数。(1)03 V的电压表和03 A的电流表的读数方法相同,此量程下的精确度分别是0.1 V和0.1 A,看清楚指针的实际位置,读到小数点后面两位。(2)对于015 V量程的电压表,精确度是0.5 V,在读数时
4、只要求读到小数点后面一位,这时要求“15格估读”。(3)对于00.6 A量程的电流表,精确度是0.02 A,在读数时只要求读到小数点后面两位,这时要求“半格估读”。四、实验器材的选择1.选择实验器材的原则(1)可行性原则要能根据实验要求和客观条件选用合适的仪器,使实验切实可行,能达到预期目标,例如当要求测量一个电阻的阻值时,就要根据要求的测量精度、实验室条件和已有的理论知识,确定是采用欧姆表还是伏安法或者电桥法等。当确定采用伏安法测量时,还要根据电阻的规格(额定功率)选择电压表、电流表。(2)准确性原则根据实验的需要,选用精度合适的测量工具,但是对某个实验来讲,精确度够用即可,并不是越高越好,
5、如称一吨煤,没有必要用精密的天平去称量。在“测定金属丝电阻率”的实验中,为保证测量结果的有效数字位数合适,测金属丝的直径要用螺旋测微器,而测金属丝的长度用毫米刻度尺即可,伏安法测电阻用一般的电表即可满足实验要求。(3)操作性原则实验时条件方便、便于操作,如滑动变阻器的选择,既要考虑它的额定电流,又要考虑它的阻值范围,在两者都能满足实验要求的情况下,还有考虑阻值大小在实验操作中是否调节便利。2.选择实验器材的一般步骤(1)首先选择唯一性的器材;(2)粗画电路图(暂不接电流表和电压表);(3)估算回路中电流和电压的最大值,在电表的指针有较大幅度的偏转但不超过其量程的情况下,结合已知器材的规格,确定
6、实验电路和实验器材。关键能力学案突破考点一常用仪器的使用与读数【典例1】(1)如图甲所示的两把游标卡尺,它们的游标尺分别为9 mm长10等分、19 mm长20等分,它们的读数依次为mm、mm。(2)使用螺旋测微器测量金属丝的直径,示数如图乙所示,则金属丝的直径是mm。(3)如图丙所示的电表使用0.6 A量程时,对应刻度盘上每一小格代表A,图中表针示数为A;当使用3 A量程时,对应刻度盘中每一小格代表A,图中表针示数为A。如图丁所示的电表使用较小量程时,每小格表示V,图中表针的示数为V。若使用的是较大量程,则这时表盘刻度每小格表示V,图中表针示数为V。(4)旋钮式电阻箱如图所示,电流从接线柱A流
7、入,从B流出,则接入电路的电阻为。今欲将接入电路的电阻改为2 087 ,最简单的操作方法是。若用两个这样的电阻箱,可得到的电阻值范围为。对于基本仪器,正确读数必须做到以下三点(1)要注意量程。(2)要弄清所选量程对应的每一大格和每一小格所表示的值。(3)要掌握基本仪器的读数原则。对于需要估读的仪器,若最小刻度是“1”,要求读到最小刻度后再往下估读一位;若最小刻度是“2”或“5”,只要求读到最小刻度所在的这一位。考点二测量电路和控制电路的接法1.测量电路的接法电流表的内接法、外接法(1)电流表两种接法的比较连接方法内接法外接法电路图误差原因电流表分压U测=Ux+UA电压表分流I测=Ix+IV电阻
8、测量值R测=Rx+RARx测量值大于真实值R测=Rx1+RxRVRx测量值小于真实值适用条件RARxRVRx适用于测量大阻值电阻小阻值电阻(2)电流表两种接法的选择阻值比较法: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。简单概括为“大内偏大,小外偏小”。临界值计算法:RxRVRA时,用电流表内接法。试触法:如图所示,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,则采用电流表内接法。2.控制电路的接法滑
9、动变阻器的限流式、分压式接法(1)滑动变阻器两种接法的比较连接方法限流接法分压接法两种接法电路图负载R上电压调节范围RER+R0UE0UE负载R上电流调节范围ER+R0IER0IER闭合S前滑片位置b端a端(2)通常情况下,由于限流式结构简单、耗能少,优先使用限流式。但以下三种情况不能使用限流式接法:“测不全”:要求电压表能从零开始读数时,限流式接法无法获得需要的数据;“限不住”: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;“调不准”:当待测电阻RxR(滑动变阻器的最大阻值)时,限流式接法起不到调节电路电压、电流作用。【典例2】(2018天津卷)某同学用伏安法测定待
10、测电阻Rx的阻值(约为10 k),除了Rx、开关S、导线外,还有下列器材供选用:A.电压表(量程01 V,内阻约10 k)B.电压表(量程010 V,内阻约100 k)C.电流表(量程01 mA,内阻约30 )D.电流表(量程00.6 A,内阻约0.05 )E.电源(电动势1.5 V,额定电流0.5 A,内阻不计)F.电源(电动势12 V,额定电流2 A,内阻不计)G.滑动变阻器R0(阻值范围010 ,额定电流2 A)(1)为使测量尽量准确,电压表选用,电流表选用,电源选用。(均填器材的字母代号)(2)画出测量Rx阻值的实验电路图。(3)该同学选择器材、连接电路和操作均正确,从实验原理上看,待
11、测电阻测量值会其真实值(选填“大于”“小于”或“等于”),原因是。解题指导审题关键词句分析解读用伏安法测定待测电阻Rx的阻值需要判断电流表采用内接法还是外接法电阻Rx的阻值(约为10k)大电阻有下列器材供选用:A.电压表(量程01V,内阻约10k)B.电压表(量程010V,内阻约100k)C.电流表(量程01mA,内阻约30)D.电流表(量程00.6A,内阻约0.05)E.电源(电动势1.5V,额定电流0.5A,内阻不计)F.电源(电动势12V,额定电流2A,内阻不计)计算电路中的电压和电流,然后根据安全性原则和准确性原则选择仪器滑动变阻器R0(阻值范围010,额定电流2A)滑动变阻器R0的阻
12、值远小于Rx破题选仪器的步骤:根据题设信息先选电源再选电压表根据被测电阻再选电流表和滑动变阻器。对应演练迁移应用1.用游标卡尺测一根金属管的内径和外径时,卡尺上的游标位置分别如图(a)、(b)所示。这根金属管内径读数是cm,外径读数是cm,管壁的厚度是cm。2.在伏安法测电阻的实验中,待测电阻Rx的阻值约为200 ,电压表V的内阻约为2 k,电流表A的内阻约为10 ,测量电路中电流表的连接方式如图甲或图乙所示,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。若将图甲和图乙中电路测得的电阻值分别记为Rx1和Rx2,则(选填“Rx1”或“Rx2”)更接近待测电阻的真实值,且测量
13、值Rx1(选填“大于”“等于”或“小于”)真实值,测量值Rx2(选填“大于”“等于”或“小于”)真实值。3.某同学对电阻丝的电阻与哪些因素有关进行了实验探究,现有如下器材:电源E(电动势为4 V,内阻约为1 );电流表A1(量程5 mA,内阻约为10 );电流表A2(量程0.6 A,内阻约为1 );电压表V1(量程3 V,内阻约为1 k);电压表V2(量程15 V,内阻约为3 k);滑动变阻器R1(阻值02 );滑动变阻器R2(阻值020 );开关及导线若干。他对电阻丝做了有关测量,数据如下表所示。编号电阻丝直径D/mm电阻丝直径的二次方D2/mm2电阻丝长度L/cm电阻R/10.2800.0
14、78 4100.0016.3020.2800.078 450.008.1630.5600.313 6100.004.07(1)他在某次测量中,用螺旋测微器测电阻丝的直径,示数如图甲所示,此示数为mm。(2)图乙是他测量编号为2的电阻丝电阻的备选原理图,则该同学应选择电路(选填“A”或“B”)进行测量。电流表应选,电压表应选,滑动变阻器应选。实验11电学实验基础关键能力学案突破典例1答案(1)17.723.85(2)1.150(3)0.020.440.12.200.11.700.58.5(4)1 987将“1 k”旋钮调到2,再将“100”旋钮调到0019 998 解析(1)上面图读数:整毫米是
15、17,不足1毫米数是70.1mm=0.7mm,最后结果是17mm+0.7mm=17.7mm。下面图读数:整毫米是23,不足1毫米数是170.05mm=0.85mm,最后结果是23mm+0.85mm=23.85mm。(2)固定刻度示数为1.0mm,不足半毫米的从可动刻度上读,其示数为15.0,最后的读数为1.0mm+15.00.01mm=1.150mm。(3)使用0.6A量程时,刻度盘上的每一小格为0.02A,表针示数为0.44A;当使用3A量程时,每一小格为0.1A,表针示数为2.20A。电压表使用3V量程时,每小格表示0.1V,表针示数为1.70V;使用15V量程时,每小格表示0.5V,表针
16、示数为8.5V。(4)电阻为1987,最简单的操作方法是将“1k”旋钮调到2,再将“100”旋钮调到0。每个电阻箱的最大阻值是9999,用这样的两个电阻箱串联可得到的最大电阻是29999=19998。故用两个这样的电阻箱,可得到的电阻值范围为019998。典例2答案(1)BCF(2)如图所示(3)大于电压表的读数大于待测电阻两端实际电压(其他正确表述也可)解析(1)由于待测电阻约为10k太大,电源电动势为12V时,电路中电流才大约1.2mA,故电流表选C,电源选F,电压表选B。(2)由于待测电阻阻值远大于所选电流表内阻,而略小于电压表内阻,故实验测量电路设计时用内接法;而滑动变阻器最大阻值远小
17、于待测电阻的阻值,故控制电路中滑动变阻器使用限流式接法根本起不到调节作用,滑动变阻器只能采用分压式接法。电路图见答案。(3)电流表内接分压,电压表的读数大于待测电阻两端的实际电压,电流表的读数准确,故测量值偏大。对应演练迁移应用1.答案2.373.030.33解析题图(a)中,从主尺看,整毫米数是23,游标尺上第7条刻度线与主尺上的一条刻度线重合,所以毫米以下的读数就是0.7mm,得到内径的读数为23.7mm=2.37cm。题图(b)中主尺上整毫米数是30,游标尺上第3条刻度线与主尺上的一条刻度线重合,所以外径的读数为30.3mm=3.03cm。则管壁的厚度为0.33cm。2.答案Rx1大于小于解析RVRx=2000200=10,RxRA=20010=20,故RVRxRxRA,电流表应用外接法,所以应选择电路A。- 9 - 版权所有高考资源网
