（课标通用版）2020版高考物理总复习 第八章 03 微专题4 电学实验基础课件

微专题4电学实验基础考点一基本仪器的使用和读数考点二测量电路和控制电路设计考点三实验器材的选取和实物图连接考点突破考点一基本仪器的使用和读数考点突破1.螺旋测微器的原理和读数(1)原理:测微螺杆与固定刻度之间的精密螺纹的螺距为0.5mm,即旋钮每旋转一周,测微螺杆前进或后退0.5mm,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0.01mm,即螺旋测微器的精确度为0.01mm。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)=固定刻度读数(注意半毫米刻线是否露出)+可动刻度读数(估读一位)。2.游标卡尺的原理和读数(1)原理:利用主尺的分度值与游标尺的分度值的差值制成。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的长度少1mm。(2)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的与主尺上某一刻线对齐的游标尺上的格数,则记录结果表达为x+K×精确度。3.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,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即可。(1)0~3V的电压表和0~3A的电流表读数方法相同,此量程下的精确度是0.1V或0.1A,看清楚指针的实际位置,读到小数点后面两位。(2)对于0~15V量程的电压表,精确度是0.5V,在读数时只要求读到小数点后面一位,即读到0.1V。(3)对于0~0.6A量程的电流表,精确度是0.02A,在读数时只要求读到小数点后面两位,这时要求“半格估读”,即读到分度值的一半0.01A。例1(1)如图所示的三把游标卡尺,它们的游标尺分别为9mm长10等分、19mm长20等分、49mm长50等分,它们的读数依次为mm、mm、mm。(2)使用螺旋测微器测量金属丝的直径,示数如图所示,则金属丝的直径是mm。 (3)①如图甲所示的电流表使用0~0.6A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0~3A量程时,对应刻度盘上每一小格代表A,图中表针示数为A。 ②如图乙所示的电压表使用较小量程时,每一小格表示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流入,从B流出,则接入电路的电阻为Ω。现欲将接入电路的电阻改为2087Ω,最简单的操作方法是。若用两个这样的电阻箱,则可得到的电阻值范围为。答案(1)17.723.8510.46(2)2.150(3)①0.020.440.12.20②0.11.700.58.5(4)1987将“×1k”挡旋钮调到2,再将“×100”挡旋钮调到00~19998Ω解析(1)最上面图读数:主尺读数是17mm,游标尺读数是7×0.1mm=0.7mm,最后结果是17mm+0.7mm=17.7mm。中间图读数:主尺读数是23mm,游标尺读数是17×0.05mm=0.85mm,最后结果是23mm+0.85mm=23.85mm。最下面图读数:主尺读数是10mm,游标尺读数是23×0.02mm=0.46mm,最后结果是10mm+0.46mm=10.46mm。(2)固定刻度读数为2.0mm,不足半毫米的从可动刻度上读数,读数为15.0×0.01mm,最后结果是2.0mm+15.0×0.01mm=2.150mm。(3)①电流表使用0~0.6A量程时,刻度盘上的每一小格表示0.02A,图中表针示数为0.44A;当使用0~3A量程时,刻度盘上每一小格表示0.1A,表针示数为2.20A。②电压表使用0~3V量程时,刻度盘上每一小格表示0.1V,表针示数为1.70V;使用0~15V量程时,刻度盘上每一小格表示0.5V,表针示数为8.5V。(4)电阻为1987Ω。最简单的操作方法是先将“×1k”挡旋钮调到2,再将“×100”挡旋钮调到0。每个电阻箱的最大测量值是9999Ω,用这样的两个电阻箱串联可得到的最大电阻是2×9999Ω=19998Ω,故用两个这样的电阻箱,可得到的电阻值范围为0~19998Ω。1.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。 图(a)图(b)答案1.2206.860解析图(a)为20分度的游标卡尺,其精度为0.05mm。主尺读数为12mm,游标尺上第4条刻线与主尺上的一条刻线对齐,故测量结果为12mm+4×0.05mm=12.20mm=1.220cm。螺旋测微器的精度为0.01mm,由图(b)知固定刻度读数为6.5mm,可动刻度读数为“36.0”,故工件的高度为6.5mm+36.0×0.01mm=6.860mm。2.电流表量程一般有两种——0~0.6A,0~3A;电压表量程一般有两种——0~3V,0~15V。如图所示以下两个电表: (1)电压表接0~3V量程时读数为V。(2)电压表接0~15V量程时读数为V。(3)电流表接0~3A量程时读数为A。(4)电流表接0~0.6A量程时读数为A。答案(1)1.88(2)9.4(3)0.82(4)0.16方法总结(1)游标卡尺读数时不需要估读,10分度游标卡尺读数结果为××.×mm(一位小数),20分度和50分度游标卡尺读数结果为××.××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也不能去掉。(2)螺旋测微器读数时需要估读,读数结果为×.×××mm(三位小数),需要特别注意半毫米刻线是否露出。考点二测量电路和控制电路设计1.电流表的内接法和外接法(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=Ux+UA电压表分流,I测=Ix+IV电阻测量值R测= =Rx+RARx,测量值大于真实值R测= = Rx,测量值小于真实值适用条件RA≪RxRV≫Rx适用于测量大电阻小电阻UI测测UI测测xxRRRRVV(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 时,用电流表外接法;Rx 时,用电流表内接法。③实验试探法:按图所示接好电路,让电压表一根接头P先后与a、b处接VARRVARR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。 2.滑动变阻器的限流式接法和分压式接法(1)两种接法的比较限流式接法分压式接法对比说明两种接法电路图  串、并联关系不同负载R上电压调节范围 ≤U≤E0≤U≤E分压电路调节范围大负载R上电流调节范围 ≤I≤ 0≤I≤ 分压电路调节范围大闭合S前滑片P位置b端a端都是为了保护电路元件0RERR0ERRERER由上表可看出:滑动变阻器的分压式接法中,电压和电流的调节范围很大,限流式接法较节能。(2)必须选用分压式接法的三种情况①若采用限流式接法不能控制电流(或电压)满足实验要求,即若滑动变阻器阻值调到最大时,待测电阻上的电流(或电压)仍超过电流表(或电压表)的量程,或超过待测电阻的额定电流(或电压),则必须选用分压式接法。②若待测电阻的阻值比滑动变阻器总电阻大得多,以致在限流电路中,滑动变阻器的滑片从一端滑到另一端时,待测电阻上的电流或电压变化范围不够大,此时应改用分压式电路。③若实验中要求电压从零开始调节,则必须采用分压式电路。例2在伏安法测电阻的实验中,待测电阻Rx约为200Ω,电压表 的内阻约为2kΩ,电流表 的内阻约为10Ω,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= 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。UI 答案Rx1大于小于解析 =20, =10,因此Rx属于大电阻,用电流表内接法时测量值更接近真实值,即Rx1更接近真实值;因Rx1= =Rx+RA,故Rx1Rx,Rx2= =R并(即Rx与RV的并联值),故Rx2Rx。AxRRVxRRUIUI1.有一个电阻Rx,其阻值大约是10Ω,请选择适当的器材,以便测量其阻值。可供选择的电路如图甲、乙所示,可供选择的器材如下: A.电动势为4.5V、内阻不计的电源EB.量程为0~15V、内阻10kΩ的电压表V1C.量程为0~3V、内阻6kΩ的电压表V2D.量程为0~300mA、内阻4Ω的电流表A1E.量程为0~5A、内阻2Ω的电流表A2F.最大阻值20Ω、额定电流1.5A的滑动变阻器R1G.最大阻值500Ω、额定电流0.5A的滑动变阻器R2H.开关和若干根导线。则选用的电路是(填“甲”或“乙”),选用的器材有(填器材前的字母序号)。答案甲A、C、D、F、H解析Rx的阻值大约为10Ω,与电流表内阻接近,因此采用电流表外接法;同时Rx的阻值小于滑动变阻器的最大阻值,因而采用限流式接法,故选用甲图电路。电源电动势E=4.5V,E=Im(Rx+RA),Im= A=0.321A=321mA或Im= A=0.375A=375mA,与电流表A1的最大测量值接近,故电流表选D。U=ImRx=0.321×10V=3.21V,因而电压表选C。滑动变阻器R2的最大阻值为500Ω,与Rx偏差太大,因此滑动变阻器选F。4.5144.5122.(2019山西长治质检)电压表满偏时通过该表的电流是半偏时通过该表电流的两倍。某同学利用这一事实测量电压表的内阻(半偏法),实验室提供的器材如下:待测电压表 (量程0~3V,内阻约为3000Ω),电阻箱R0(最大阻值为99999.9Ω),滑动变阻器R1(最大阻值100Ω,额定电流2A),电源E(电动势6V,内阻不计),开关2个,导线若干。(1)虚线框内为该同学设计的测量电压表内阻的电路图的一部分,将电路图补充完整。(2)根据设计的电路,写出实验步骤:。(3)将这种方法测出的电压表内阻记为RV‘,与电压表内阻的真实值RV相比,RV’RV(填“”、“=”或“”),主要理由是。答案(1)实验电路图如图所示 (2)移动滑动变阻器的滑片,以保证通电后电压表所在支路分压最小;闭合开关S1、S2,调节R1,使电压表的指针满偏;保持滑动变阻器滑片的位置不变,断开S2,调节电阻箱R0使电压表的指针半偏;读取电阻箱所示的电阻值,此即测得的电压表内阻(3)断开S2,调节电阻箱使电压表成半偏状态,电压表所在支路总电阻增大,分得的电压也增大;此时R0两端的电压大于电压表的半偏电压,故RV‘RV解析(1)由于R1的总阻值远小于测量电路总电阻,故控制电路采用分压式接法,电路图见答案。(2)(3)见答案。考点三实验器材的选取和实物图连接1.电学实验仪器的选择选择电学实验器材主要是选择电表、滑动变阻器、电源等器材,一般要考虑以下四个方面的因素:(1)安全因素:通过电源、电阻和电表的电流均不能超过其允许的最大电流。(2)误差因素:选用不同量程的电表应考虑尽可能减小测量值的相对误差,电压表、电流表在使用时,其指针应偏转到满偏刻度的 以上;使用多用电表的欧姆挡时宜选用指针尽可能在中间刻线附近的倍率挡位。(3)便于操作:选用滑动变阻器时应考虑对外供电电压的变化范围既能满足实验要求,又便于调节。在调节滑动变阻器时,应使其大部分电阻线都可以被用到。(4)实验实际:除以上三个因素外,还应注重实验实际,如所用的电源与打点计时器的匹配问题等。132.实物图连接的注意事项(1)画线连接各元件,一般先从电源正极开始,按照电路原理图依次到开关、滑动变阻器,按顺序将主电路中串联的元件依次连接起来;再将要并联的元件并联到电路中去。(2)连线时要将导线接在接线柱上,两条导线不能交叉。(3)要注意电表的量程和正、负接线柱