高考物理一轮复习必修第三册第八章恒定电流第三讲第一课时基础先行—电学实验基础知识整合课件

第3讲　实验专题系统化突破第1课时　基础先行——电学实验基础知识整合(一) 基本仪器的使用及读数1．游标卡尺(1)构造：主尺、游标尺(主尺和游标尺上各有一个内、外测量爪)，游标尺与深度尺是一个整体(如图所示)。(2)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格的、20格的、50格的，其读数见下表：(3)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线对齐的游标的格数，则记录结果为(x＋K×精确度)mm。[注意]　对于游标卡尺，无论哪种规格，读数(x＋K×精确度)mm中的K值均不需要向后估读一位。2.螺旋测微器(1)构造：如图，B为固定刻度，H为可动刻度。(2)原理：可动刻度H上的刻度为50等分，则螺旋测微器的精确度为0.01 mm。(3)读数①测量时被测物体长度的半毫米数由固定刻度读出，不足半毫米部分由可动刻度读出。②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)。[针对训练]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)在测定一根粗细均匀合金丝电阻率的实验中，利用螺旋测微器测定合金丝直径的过程如图丙、丁所示，校零时的读数为________mm，测得合金丝的直径为________mm。(3)图戊所示是电流表的刻度线，若使用0～0.6 A量程时，对应刻度盘上每一小格代表________ A，图中表针的示数是________ A；若使用0～3 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。(4)图己所示是电压表的刻度线，若使用0～ 3 V量程时，每小格表示______ V，图中指针的示数为______ V；若使用15 V量程，则这时表盘刻度每小格表示________ V，图中表针指示的是______ V。(5) 如图庚所示为旋钮式电阻箱，电流从接线柱A流入，从B流出，则接入电路的电阻为________ Ω。今欲将接入电路的电阻改为2 087 Ω，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____________。解析：(1)题图甲读数：主尺读数为17 mm，游标尺读数是5×0.1 mm＝0.5 mm，最后结果是17 mm＋0.5 mm＝17.5 mm。题图乙读数：主尺读数为23 mm，游标尺读数是7×0.05 mm＝0.35 mm，最后结果是23 mm＋0.35 mm＝23.35 mm。(2)由于螺旋测微器校零时有误差，估读为0.003 mm，测量后的读数为0.5 mm＋14.5×0.01 mm＝0.645 mm，去掉校零误差，可得合金丝的直径为0.642 mm。(5)电阻为1 987 Ω。最简单的操作方法是将“×1 k”旋钮调到2，再将“×100”旋钮调到0。每个电阻箱的最大阻值是9 999 Ω，用这样的两个电阻箱串联可得到的最大电阻为2×9 999 Ω＝19 998 Ω，故两个这样的电阻箱可得到的电阻值范围为0～19 998 Ω。答案：(1)17.5　23.35　(2)0.003　0.642(0.640～0.644 均可)　(3)0.02　0.44　0.1　2.20　(4)0.1　1.70　0.5　8.5　(5)1 987　将“×1 k”旋钮调到2，再将“×100”旋钮调到0　0～19 998 Ω(3)正确读出图中各电表的读数：①如图庚，接0～3 V量程时读数为______ V；接0～15 V量程时读数为________ V。②如图辛，接0～3 A量程时读数为______ A；接0～0.6 A 量程时读数为________ A。解析：(1)图a读数：整毫米是17 mm，不足1毫米数是2×0.1 mm＝0.2 mm，最后结果是17 mm＋0.2 mm＝17.2 mm。图b读数：整毫米是23 mm，不足1毫米数是17×0.05 mm＝0.85 mm，最后结果是23 mm＋0.85 mm＝23.85 mm。答案：(1)17.2 　23.85(2)0.486(0.484～0.488)　0.536(0.534～0.538)4．077(4.076～4.078)　5.667(5.665～5.669)　(3)①2.16　10.8　②0.80　0.16[归纳总结]1．游标卡尺的读数要“三看”(1)第一看→精确度。如图所示： 易错读成11 mm＋4.0×0.1 mm＝11.40 mm 正确读数为11.4 mm，游标卡尺不需估读，后面不能随意加零，也不能随意去零。(2)第二看→游标尺上的0刻度线位置，区分零刻度与游标尺最前端。如图所示： 易错读成11 mm＋10×0.05 mm＝11.50 mm正确读数为14 mm＋10×0.05 mm＝14.50 mm。(3)第三看→游标尺的哪条刻度线与主尺上的刻度线对齐。2．螺旋测微器的读数勿忘估读 最后一位数字为估读数字，读数和记数时估读位为有效数字的 最后一位。如图所示： 固定刻度上读得示数为2.0 mm，可动刻度上读得示数为15.0，得到的读数为2.0 mm＋15.0×0.01 mm＝2.150 mm。(二) 伏安法测电阻1．电流表内、外接法的比较答案：Rx1　大于　小于2．某电阻的阻值大约为70 Ω，为了更精确地测量其阻值，该同学采用伏安法。实验室备有下列器材：A．电压表V1(量程0～3 V，内阻约为15 kΩ)；B．电压表V2(量程0～15 V，内阻约为75 kΩ)；C．电流表A1(量程0～250 mA，内阻约为0.2 Ω)；D．电流表A2(量程0～50 mA，内阻约为1 Ω)；E．滑动变阻器R(最大阻值150 Ω)；F．电池组E(电动势为3 V，内阻不计)；G．开关S，导线若干。为减小实验误差，电压表应选用________，电流表应选用________(填器材前面的序号)，实验电路应选图________(填“甲”或“乙”)。若该同学选择器材、连接电路等操作均正确，则电阻的测量值________(填“大于”“小于”或“等于”)其真实值，原因是________________________________________________。答案：A　D　乙　小于　电压表分流（三） 滑动变阻器的两种接法1．两种接法的比较2．两种接法的选择[针对训练]1．为测量“12 V、5 W”的小灯泡在不同电压下的功率，给定了以下器材：电源：12 V，内阻不计；电流表：量程0～0.6 A、0～3 A，内阻约为0.2 Ω；电压表：量程0～3 V、0～15 V，内阻约为15 kΩ；滑动变阻器：0～20 Ω，允许最大电流1 A；开关一个，导线若干，实验要求加在小灯泡上的电压可从零开始调节。(1)以下四个电路图你认为最合适的是________。(2)在本实验中，电流表的量程可选________。答案：(1)A　(2)0～0.6 A2．某同学用伏安法测量待测电阻Rx的阻值(约为10 kΩ)，除了Rx、开关S、导线外，还有下列器材供选用：A．电压表(量程0～1 V，内阻约为10 kΩ)B．电压表(量程0～10 V，内阻约为100 kΩ)C．电流表(0～1 mA，内阻约为30 Ω)D．电流表(0～0.6 A，内阻约为0.05 Ω)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0～10 Ω，额定电流2 A)答案：(1)B　C　F　(2)见解析图　(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)(四) 电表的改装两种改装的比较[针对训练]1．[电流表的改装与校对](2022·辽宁高考)某同学要将一小量程电流表(满偏电流为250 μA，内阻为1.2 kΩ)改装成有两个量程的电流表，设计电路如图1所示，其中定值电阻R1＝40 Ω，R2＝360 Ω。(1)当开关S接A端时，该电流表的量程为0～________mA；(2)当开关S接B端时，该电流表的量程比接在A端时________(填“大”或“小”)；(3)该同学选用量程合适的电压表(内阻未知)和此改装电流表测量未知电阻Rx的阻值，设计了图2中两个电路。不考虑实验操作中的偶然误差，则使用________(填“甲”或“乙”)电路可修正由电表内阻引起的实验误差。解析：(1)当开关S接A端时，表头与400 Ω电阻并联，表头内阻为1.2 kΩ，当表头满偏时两端电压为0.3 V，流过电阻的电流为750 μA，总电流为1 000 μA，即1 mA；(2)当开关S接B端时，相当于表头内阻变大，并联的电阻变小，可知当表头满偏时流过并联电阻的电流增加，故量程变大；(3)如果要修正电表内阻引起的误差，只需让知道内阻的电表测准确即可，即乙电路可满足要求；分析可知，乙电路接法改装的电表可准确测得待测电阻的电流，电压表测量的是改装电表与待测电阻的总电压，减去改装电表两端电压即为待测电阻准确的电压值，故乙电路满足要求。答案：(1)1　(2)大　(3)乙2． [电压表的改装与校对]某同学将一量程为250 μA的微安表改装成量程为1.5 V的电压表。先将电阻箱R1与该微安表串联进行改装，然后选用合适的电源E、滑动变阻器R2、定值电阻R3、开关S和标准电压表对改装后的电表进行检测，设计电路如图所示。(1)微安表铭牌标示内阻为0.8 kΩ，据此计算R1的阻值应为__________kΩ。按照电路图连接电路，并将R1调为该阻值。(2)开关闭合前，R2的滑片应移动到________端。(3)开关闭合后，调节R2的滑片位置，微安表有示数，但变化不显著，故障原因可能是__________。(填选项前的字母)A．1、2间断路　B．3、4间断路　C．3、5间短路(4)排除故障后，调节R2的滑片位置，当标准电压表的示数为0.60 V时，微安表的示数为98 μA，此时需要__________(填“增大”或“减小”)R1的阻值，以使改装电表的量程达到预期值。答案：(1)5.2　(2)2　(3)A　(4)减小