1、第 45 课时 电学实验基础(实验提能课)(一)三类运动学图像的比较1.游标卡尺(1)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。(2)精度：对应关系为 10 分度 0.1 mm，20 分度 0.05 mm,50 分度 0.02 mm。(3)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的格数，则记录结果表达为(xK精度)mm。2螺旋测微器(1)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.
2、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。(2)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)。例 1(1)如图甲、乙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，则读数依次为_ mm、_ mm。(2)使用螺旋测微器测量金属丝的直径，示数如图丙所示，则金属丝的直径是_ mm。解析(1)题图甲读数：整毫米是 17，不足 1 毫米数是 50.1 m
3、m0.5 mm，最后结果是 17 mm0.5 mm17.5 mm。题图乙读数：整毫米是 23，不足 1 毫米数是 70.05 mm0.35 mm，最后结果是 23 mm0.35 mm23.35 mm。(2)固定刻度示数为 2.0 mm，不足半毫米的从可动刻度上读，其示数为 14.0，最后的读数：2.0 mm14.00.01 mm2.140 mm。答案(1)17.5 23.35(2)2.140(1)游标卡尺不需要估读，读数结果 10 分度为.mm一位小数，20 分度和 50 分度为.mm 两位小数，换算单位时只需要移动小数点，最后一位数字即使是 0 也不能抹掉。(2)螺旋测微器需要估读，读数结果
4、为.mm 三位小数，需要特别注意半毫米刻度线是否露出。二、电流表的内接法与外接法1.两种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 RxRVRxRVRx，测量值小于真实值2.两种接法的选择(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。简单概括为“大内偏大，小外偏小”。(2)临界值计算法Rx RVRA 时，用电流表内接法。(3)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
5、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。例 2(2014全国卷)在伏安法测电阻的实验中，待测电阻Rx 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 RxUI 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_(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，
6、测量值Rx2_(填“大于”“等于”或“小于”)真实值。解析 根据题意知 RxRARVRx，电压表的分流作用较显著，故采用电流表内接法得到的 Rx1 更接近待测电阻的真实值。题图甲的测量值是 Rx 与 RA 串联的电阻阻值，故Rx1Rx 真；题图乙的测量值是 Rx 与 RV 并联的电阻阻值，故Rx2Rx 真。答案 Rx1 大于 小于三、分压电路和限流电路1.两种接法的比较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RERR0UE0UE负载 R 上电流调节范围ERR0IER0IER闭合 S 前触头位置b 端a 端2滑动变阻器是串联限流使用还是并联分压使用首先要看实验要求，有没有明显的语言
7、暗示，若存在以下语言暗示，滑动变阻器要并联分压使用：要求电压或电流从零开始变化；要求多测量几组数据；要求电压或电流变化范围足够大；虽没有文字暗示，但在表格中给出了一系列的数据，应依据数据中电压(或电流)的变化范围特点来判断，如果电压变化范围大，则滑动变阻器应并联分压使用。例 3 右图为“测绘小灯泡伏安特性曲线”实验的实物电路图，已知小灯泡额定电压为 2.5 V。(1)完成下列实验步骤：闭合开关前，调节滑动变阻器的滑片，_；闭合开关后，逐渐移动变阻器的滑片，_；断开开关，根据实验数据在方格纸上绘出小灯泡灯丝的伏安特性曲线。(2)画出与实物电路相应的电路图。解析(1)滑动变阻器为分压式接法，故闭合
8、开关前，灯泡两端的电压为零，调节滑动变阻器的滑片，使它靠近滑动变阻器左端的接线柱。闭合开关后，逐渐移动滑动变阻器的滑片，增加小灯泡两端的电压，记录电流表和电压表的多组读数，直至电压达到额定电压。(2)与实物电路相应的电路图如图所示。答案(1)使它靠近滑动变阻器左端的接线柱增加小灯泡两端的电压，记录电流表和电压表的多组读数，直至电压达到其额定电压(2)见解析图四、电表的改装改装成电压表改装成电流表内部电路改装原理串联分压并联分流改装后的量程UIg(RRg)IRRgRIg改装成电压表改装成电流表量程扩大的倍数n UUgn IIg接入电阻的阻值RUIgRg(n1)RgR IgRgIIg Rgn1改装
9、后的总内阻RVRgRnRgRA RRgRRgRgn校对电路改装成的电流表例 4(2016海南高考)某同学改装和校准电压表的电路图如图所示，图中虚线框内是电压表的改装电路。(1)已知表头 G 满偏电流为 100 A，表头上标记的内阻值为 900。R1、R2 和 R3 是定值电阻。利用 R1和表头构成 1 mA 的电流表，然后再将其改装为两个量程的电压表。若使用 a、b 两个接线柱，电压表的量程为 1 V；若使用 a、c两个接线柱，电压表的量程为 3 V。则根据题给条件，定值电阻的阻值应选 R1_，R2_，R3_。(2)用量程为 3 V，内阻为 2 500 的标准电压表V 对改装表 3 V挡的不同
10、刻度进行校准。所用电池的电动势 E 为 5 V；滑动变阻器 R有两种规格，最大阻值分别为 50 和 5 k。为方便实验中调节电压，图中 R 应选用最大阻值为_ 的滑动变阻器。(3)校准时，在闭合开关 S 前，滑动变阻器的滑动端 P 应靠近_(填“M”或“N”)端。(4)若由于表头 G 上标记的内阻值不准，造成改装后电压表的读数比标准电压表的读数偏小，则表头 G 内阻的真实值_(填“大于”或“小于”)900。解析(1)根据题意，R1 与表头 G 构成 1 mA 的电流表，则 IgRg(IIg)R1，得 R1100；若使用 a、b 两个接线柱，电压表的量程为 1 V，则 R2UabIgRgI910
11、；若使用 a、c 两个接线柱，电压表的量程为 3 V，则 R3UacIgRgIR22 000。(2)电压表与改装电表并联之后，电阻小于 2 500，对于分压式电路，要求滑动变阻器的最大阻值小于并联部分，同时还要便于调节，故滑动变阻器选择小电阻，即选择 50 的电阻。(3)在闭合开关 S 前，滑动变阻器的滑动端 P 应靠近 M 端，使并联部分分压为零，起到保护作用。(4)造成改装后电压表的读数比标准电压表的读数偏小，说明通过表头 G 的电流偏小，则实际电阻偏大，故表头 G 内阻的真实值大于 900。答案(1)100 910 2 000(2)50(3)M(4)大于电表改装是高中物理难度较大的实验，这是因为改装原理和实验电路都比较复杂，而攻克本实验的关键也正在于此：理解改装原理，理清实验电路。课时达标检测点击此处