（新课标）2020年高考物理一轮总复习 第八章 第三讲 电学实验基础课件

基础复习课第三讲电学实验基础抓基础·双基夯实研考向·考点探究栏目导航一、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)．二、游标卡尺的原理和读数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与主尺上某一刻线对齐的游标的格数，则记录结果表达为(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，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和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0.6A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.四、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＝U测I测＝Rx＋RARx测量值大于真实值R测＝U测I测＝RxRVRx＋RVRx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RxRVRA时，用电流表外接法；RxRVRA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．五、滑动变阻器的限流接法和分压接法1．两种接法的比较内容方式限流接法分压接法电路图负载R上电压调节范围RER＋R0≤U≤E0≤U≤E负载R上电流调节范围ER＋R0≤I≤ER0≤I≤ER闭合S前触头位置b端a端2.两种接法的选择(1)两种接法的一般适用条件①限流式接法适合测量阻值小的电阻(跟滑动变阻器的总电阻相比相差不多或比滑动变阻器的总电阻还小)．②分压式接法适合测量阻值较大的电阻(一般比滑动变阻器的总电阻要大)．(2)必须采用分压法的三种情况①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．(3)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、耗能低．六、电路实物图连线方法1．总的原则：先串后并，接线到柱，注意量程和正负．2．对限流电路，只需用笔画线当做导线，从电源正极开始，把电源、开关、滑动变阻器、“伏安法”部分依次串联起来即可(注意电表的正负接线柱和量程，滑动变阻器应调到阻值最大处)．3．对分压电路，应该先把电源、开关和滑动变阻器的全部电阻丝三部分用导线连接起来，然后在滑动变阻器电阻丝两端之中任选一个接头，比较该接头和滑动头的电势高低，根据“伏安法”部分电表正负接线柱的情况，将“伏安法”部分接入该两点间．(注意滑动变阻器应调到使“伏安法”部分所接两点间阻值最小处)考点一基本仪器的使用和读数(师生共研)[典例1](1)如图甲所示的三把游标卡尺，它们的游标尺从上至下分别为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，示数如图乙所示，则金属丝的直径是mm.(3)①图丙使用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.②图丁使用较小量程时，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：(1)最上面图读数：整毫米是17，不足1毫米数是7×0.1mm＝0.7mm，最后结果是17mm＋0.7mm＝17.7mm.中间图读数：整毫米是23，不足1毫米数是17×0.05mm＝0.85mm，最后结果是23mm＋0.85mm＝23.85mm.最下面图读数：整毫米是3，不足1毫米数是9×0.02mm＝0.18mm，最后结果是3mm＋0.18mm＝3.18mm.(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＋15.0×0.01mm＝1.150mm.(3)①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.答案：(1)17.723.853.18(2)1.150(3)①0.020.440.12.20②0.11.700.58.51－1.[基础仪器的使用和读数]某同学测定一金属杆的长度和直径，示数如图甲、乙所示，则该金属杆的长度和直径分别为cm和mm.解析：刻度尺的最小分度为1mm，要估读到0.1mm.游标卡尺读数为4mm＋10×0.02mm＝4.20mm.答案：60.104.201－2.[基本仪器的使用和读数]分别读出下表中的电压表和电流表的示数，并填在表格中.解析：0～3V的最小分度为0.1V，读数为2.16V；0～15V的最小分度为0.5V，读数为10.8V；0～3A的最小分度为0.1A，读数为0.80A；0～0.6A的最小分度为0.02A，读数为0.16A.答案：2.16V10.8V0.80A0.16A考点二电流表在电路中内外接法的选取(师生共研)[典例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b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a和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．解析：由于RVRx＝2000200＝10，而RxRA＝20010＝20，可见RxRARVRx，应采用题图a电路测量更准确，即Rx1更接近待测电阻的真实值；由于Rx1＝UI，其中R真＝URIR，而UUR，I＝IR，则Rx1R真，即测量值Rx1大于真实值；又由于Rx2＝UI，R真＝URIR，其中U＝UR，IIR，则Rx2R真，即测量值Rx2小于真实值．答案：Rx1大于小于2－1.[电流表内外接法的选取]在用伏安法测电阻的实验中，所用电压表的内阻约为20kΩ，电流表的内阻约为10Ω，选择能够尽量减小误差的电路图接线进行实验，读得的各组数据用实心圆点标于坐标图上，如图所示．(1)根据各点表示的数据描出I－U图线，由此求得该电阻的阻值Rx＝Ω(保留两位有效数字)．(2)在虚线框内画出“伏安法”测量该电阻的部分电路图．解析：(1)图线如图所示Rx＝ΔUΔI＝2.4×103Ω(2.3×103～2.5×103Ω)(2)因满足RxRARVRx，故采用电流表内接法．答案：见解析2－2.[电流表内外接法的选取]一个未知电阻，无法估计其电阻值，某同学用伏安法测量此电阻，用如图所示甲、乙两种电路各测一次，用图甲测得的数据是3.0V,3.0mA.用图乙测得的数据是2.9V，4.0mA，由此可知，用图测得Rx的误差较小，测量值Rx＝.解析：对比两次测量中电压和电流的变化量，电压的变化量为原电压的130，电流的变化量为原电流的13，说明电压的变化量远小于电流的变化量．因此，电流表分压不明显，即电流表内阻RA≪Rx，所以采用图甲测量时误差较小，且Rx＝UI＝3.03.0×10－3Ω＝1000Ω.答案：甲1000Ω考点三滑动变阻器的选择和使用(师生共研)[典例3]为了测量某待测电阻Rx的阻值(约为30Ω)，有以下一些器材可供选择．电流表A1(量程0～50mA，内阻约10Ω)；电流表A2(量程0～3A，内阻约0.12Ω)；电压表V1(量程0～3V，内阻很大)；电压表V2(量程0～15V，内阻很大)；电源E(电动势约为3V，内阻约为0.2Ω)；定值电阻R(20Ω，允许最大电流1.0A)；滑动变阻器R1(0～10Ω，允许最大电流2.0A)；滑动变阻器R2(0～1kΩ，允许最大电流0.5A)；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．(填字母代号)(2)请在下面的虚线框内画出测量电阻Rx的实验电路图．(要求所测量范围尽可能大)(3)某次测量中，电压表示数为U时，电流表示数为I，则计算待测电阻阻值的表达式为Rx＝.解析：(1)首先选取唯一性器材：电源E(电动势约为3V，内阻约为0.2Ω)，定值电阻R(20Ω，允许最大电流1.0A)，单刀单掷开关S，导线．电源电动势约为3V，所以电压表选择V1(量程0～3V，内阻很大)；待测电阻Rx的阻值约为30Ω，流过Rx的最大电流为3V30Ω＝0.1A＝100mA，如果电流表选择A2(量程0～3A，内阻约0.12Ω)，指针偏转很小，测量不准确，所以只能选择A1(量程0～50mA，内阻约10Ω)；滑动变阻器R2的全值电阻太大，操作不便，所以滑动变阻器应选R1(0～10Ω，允许最大电流2.0A)．(2)因为实验要求所测量范围尽可能大，所以滑动变阻器应采用分压接法；因为待测电阻Rx的阻值远小于电压表内阻，所以电流表采用外接法；为了使流过电流表的电流不超过其最大量程，即50mA，应给待测电阻串联一个定值电阻R，起保护作用．实验原理图如图所示．(3)根据欧姆定律可得Rx＝UI－R.答案：(1)A1V1R1(2)图见解析(3)UI－R3－1.[滑动变阻器的选择和使用]一只小灯泡，标有“3V0．6W”字样，现用下面给出的器材测量该小灯泡正常发光时的电阻．电源电动势为12V，内阻为1Ω；最大阻值为5Ω的滑动变阻器；电流表的内阻为1Ω；电压表的内阻为10kΩ；开关一个、导线若干．(1)在设计电路的过程中，为了尽量减小实验误差，电流表应采用(填“内接”或“外接”)法．滑动变阻器应采用(填“分压式”或“限流式”)接法．(2)在下面的虚线框内画出你所设计的实验电路图(尽量减小实验误差)．解析：因小灯泡正常工作时的电阻约为Rx＝U2P＝15Ω，而电流表、电压表的内阻分别为1Ω和10kΩ，满足RV≫Rx，电流表应外接；实验中因小灯泡两端电压只需3V，而电源电动势为12V，所以滑动变阻器应采用分压式接法．答案：(1)外接分压式(2)如图所示3－2.[滑动变阻器的选择和使用]为测量“12V5W”的小电珠在不同电压下的功率，给定了以下器材：电源：12V，内阻不计；电流表：量程0～0.6A、0～3A，内阻约为0.2Ω；电压表：量程0～3V、0～15V，内阻约为15kΩ；滑动变阻器：0～20Ω，允许最大电流1A；开