2019-2020学年高考物理 主题2 电路及其应用 实验：电学基本仪器的使用和读数课件（必修3）

主题2电路及其应用实验：电学基本仪器的使用和读数学科素养与目标要求物理观念：1.掌握电流表、电压表的读数方法.2.进一步理解电流表内接法和外接法以及滑动变阻器的两种接法，能在具体问题中正确地选择.3.掌握游标卡尺和螺旋测微器的读数方法.科学思维：1.对比电流表、电压表、螺旋测微器、游标卡尺的读数方法，找到读数的一般方法.2.建立伏安法测量导体电阻的电路模型.NEIRONGSUOYIN内容索引达标检测检测评价达标过关课时对点练注重双基强化落实题型演练学以致用实训演练题型演练一、电压表、电流表的读数1.首先要弄清电表量程，即指针指到最大刻度时电表允许通过的最大电压或电流值.2.根据表盘总的刻度数确定精确度，即每一小格表示的值，同时确定读数有效数字所在的位数.3.按照指针的实际位置进行读数.4.(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和0.1A，读到0.1的下一位，即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”，即读到最小刻度的一半0.01A.例1如图1为电流表和电压表的刻度盘.(1)图甲使用0.6A量程时，对应刻度盘上每一小格代表_____A，图中表针示数是____A；当使用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.图10.020.440.12.20解析使用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.(2)图乙使用较小量程时，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.解析电压表使用3V量程时，每小格表示0.1V，表针示数为1.70V；使用15V量程时，每小格为0.5V，表针示数为8.5V.0.11.700.58.5二、电压表、电流表及滑动变阻器的使用1.电流表的内接法和外接法(1)电路图(如图2所示)图2(2)误差分析①内接法：U测UR，R测R真，适合测量大电阻.②外接法：I测IR，R测R真，适合测量小电阻.(3)电流表内、外接法的选择：当RVRxRxRA时，即RxRARV，应选外接法；当RxRARVRx，即RxRARV时，应选内接法.2.滑动变阻器的限流式与分压式接法(1)电路图(如图3所示)图3(2)分压式和限流式电路的选择原则①若实验中要求电压从零开始调节，则必须采用分压式电路.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，应用分压式电路.③若采用限流式接法不能控制电流满足实验要求，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)，则此时必须选用分压式电路.说明：两种电路均可使用的情况下，应优先采用限流式接法，因为限流式接法电路简单、能耗低.例2某同学想描绘小灯泡的伏安特性曲线，他选择“3V0.5A”的小灯泡作为研究对象，请回答下面几个问题：(1)下列实验器材中应选择________.(填入器材序号)A.电流表(量程0～0.6A,内阻1Ω)B.电流表(量程0～3A，内阻1Ω)C.电压表(量程0～15V，内阻约10kΩ)D.电压表(0～3V，内阻约2kΩ)E.滑动变阻器(阻值0～100Ω)F.滑动变阻器(阻值0～10Ω)G.电源E＝6VH.开关S，导线若干答案见解析图(2)在本实验中要求电压与电流从零开始变化，滑动变阻器应采用________(选填“分压”或“限流”)式接法，电流表应采用______(选填“内”或“外”)接法.答案见解析图解析本实验要求电压与电流从零开始变化，滑动变阻器应采用分压式接法；由于灯泡电阻远小于电压表内阻，电流表应采用外接法；(3)在虚线框中画出实验电路图，并用实线代替导线，将图4中的器材连接成可供实验的电路.答案见解析图图4三、螺旋测微器的原理及读数1.构造及原理如图5所示，它的测砧A和固定刻度B固定在尺架C上，可动刻度E、旋钮D和微调旋钮D′是与测微螺杆F连在一起的，并通过精密螺纹套在B上，精密螺纹的螺距是0.5mm，即旋钮D每转一周，测微螺杆F前进或后退0.5mm，可动刻度分成50等份，每一等份表示0.01mm.图52.使用方法当A与F并拢时，可动刻度E的零点恰好跟固定刻度B的零点重合，逆时针旋转旋钮D，将测微螺杆F旋出，把被测物体放入A、F之间的夹缝中，再顺时针旋转旋钮D，F快要接触被测物时，要停止使用旋钮D，改用微调旋钮D′，直到听到“喀喀”声.3.读数方法L＝固定刻度示数＋可动刻度示数(估读一位)×分度值.注意：(1)以毫米为单位时，小数点后面要有三位有效数字，特别是最后一位估读数字为零时，不能省略.(2)在读数时注意半毫米刻度线是否已露出.例3用螺旋测微器测量合金丝的直径.为防止读数时测微螺杆发生转动，读数前应先旋紧如图6所示的部件___(选填“A”“B”“C”或“D”).从图中的示数可读出合金丝的直径为______mm.B解析读数前应先旋紧B，使读数固定不变，螺旋测微器的固定刻度为0mm，可动刻度为41.0×0.01mm＝0.410mm，所以最终读数为0mm＋0.410mm＝0.410mm.图60.410四、游标卡尺的原理及读数1.构造：主尺、游标尺(主尺和游标尺上各有一个内、外测量爪)、游标卡尺上还有一个深度尺.(如图7所示)图72.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1mm.常见的游标尺上小等分刻度有10个、20个、50个的，其规格见下表：刻度格数(分度)刻度总长度1mm与每小格的差值精确度(可精确到)109mm0.1mm0.1mm2019mm0.05mm0.05mm5049mm0.02mm0.02mm3.用途：测量厚度、长度、深度、内径、外径.4.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的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.解析游标卡尺的主尺读数为11mm，游标尺上第10个刻度和主尺上某一刻度对齐，所以游标读数为10×0.05mm＝0.50mm，所以最终读数为：11mm＋0.50mm＝11.50mm.例4用游标卡尺可以测量某些工件的外径.在测量时，示数如图8所示，则读数为______mm.图811.50达标检测电表所选量程测量值0～3V0～15V0～3A0～0.6A1.分别读出下表中的电压表和电流表的示数，并填在表格中.1232.14V10.7V0.80A0.16A2.某同学用20分度的游标卡尺测量一薄金属圆板的直径D，用螺旋测微器测量其厚度d，示数如图9甲、乙所示.由图可读出D＝______mm，d＝_________________________mm.123图950.803.776(3.774～3.778均可)3.某同学测小灯泡正常发光时的电阻，可供选择的实验仪器如下：小灯泡L(“3.8V0.3A”)电压表V(量程0～5V，内阻5kΩ)电流表A1(量程0～100mA，内阻4Ω)电流表A2(量程0～500mA，内阻0.4Ω)滑动变阻器R1(最大阻值10Ω，额定电流1.0A)滑动变阻器R2(最大阻值500Ω，额定电流0.5A)直流电源E(电动势约为6V，内阻不计)开关S，导线若干(1)在上述器材中，滑动变阻器应选_____；电流表应选_____.123R1A2(2)在虚线框内画出实验的电路图，并在图中注明各元件的符号.答案如图所示123课时对点练1.如图1所示，游标卡尺的读数是______mm；螺旋测微器的读数是______mm.0.651234567图10.6802.读出图2中给出的螺旋测微器和游标卡尺的示数，螺旋测微器的示数为_______mm，游标卡尺A的示数为_______cm，游标卡尺B的示数为______cm.12345676.1254.120图21.0953.(2018·山东聊城市高一下期末)用螺旋测微器测量某金属丝的直径，如图3所示，该金属丝的直径为______mm.0.9001234567图34.(2018·滨州市期末)有一灯泡上标有“2.5V1.5W”字样，现要测绘该灯泡的伏安特性曲线，有下列器材可供选用：A.电压表(0～3V，内阻1.0kΩ)B.电压表(0～15V，内阻3.0kΩ)C.电流表(0～3A，内阻1.0Ω)D.电流表(0～0.6A，内阻3.5Ω)E.滑动变阻器(最大阻值为5Ω，2A)F.滑动变阻器(最大阻值为1000Ω，0.5A)G.学生电源(直流6V)及开关、导线等(1)实验中所用的电压表应选____，电流表应选____，滑动变阻器应选____.(选填器材前面的字母)A1234567ED(2)本实验要求电压从零开始测量，所以下列电路图中正确的是图____.B12345675.图4是小组同学在测绘小灯泡的伏安特性曲线时的实物连接图.1234567图4(1)在虚线框中画出实验电路图；1234567解析由实物连接图可知电路图如图所示.答案见解析(2)调节滑动变阻器得到了两组电流表与电压表的示数如图5中的①、②、③、④所示，电流表量程为0.6A，电压表量程为3V.所示读数为：①_____、②___、③_____、④_____.两组数据得到的电阻分别为_____和______.答案见解析1234567图56.(2018·山东德州市高一下期末)为了精确测量某待测电阻Rx的阻值(大约60Ω)，有以下器材可供选择.电流表：A1(量程0～50mA，内阻约6Ω)电流表：A2(量程0～3A，内阻约0.6Ω)电压表：V1(量程0～3V，内阻约3000Ω)电压表：V2(量程0～15V，内阻很大)滑动变阻器：R1(0～5Ω，允许最大电流2.0A)滑动变阻器：R2(0～1kΩ，允许最大电流0.5A)电源：E(电动势约为3V，内阻不计)单刀单掷开关S一个，导线若干；(1)电流表应选____，电压表应选____，滑动变阻器应选____；(均填器材代号)1234567A1V1R1(2)请在虚线框中画出测量电阻Rx的实验电路图.(要求测量值的范围尽可能大一些)答案如图所示1234567(3)通过分析，在本实验中Rx的测量值______真实值(选填“大于”“等于”或“小于”).小于12345677.兴趣小组为了测量一待测电阻丝的阻值Rx，其阻值约为9Ω，再用千分尺测量该段电阻丝的直径，如图6所示，然后再用伏安法精确地测量.实验室里准备了以下器材：A.电压表V1，量程3V，内阻约5kΩB.电压表V2，量程15V，内阻约25kΩC.电流表A1，量程0.6A，内阻约0.2ΩD.电流表A2，量程3A，内阻约0.04ΩE.电源，电动势E＝3VF.滑动变阻器R1，最大阻值5Ω，最大电流为3AG.滑动变阻器R2，最大阻值200Ω，最大电流为1.5AH.开关S、导线若干(1)此电阻丝的直径是_____mm.1234567图61.010(2)在用伏安法测量该段电阻丝的阻值时，要求尽可能准确，并且待测电阻两端的电压从零开始可以连续调节，则在上述提供的器材中电压表应选____；电流表应选____；滑动变阻器应选___.(填器材前面的字母代号)1234567ACF(3)在虚线框内画出用伏安法测量该段电阻丝的阻值时的实验电路图.1234567答案如图所示