2020版高考物理（山東版）新攻略總復(fù)習(xí)課標(biāo)通用課件：第九章 微專題4　電學(xué)實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)

1、欄目索引 微專題微專題4 4電學(xué)實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)電學(xué)實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ) 欄目索引總綱目錄 考點(diǎn)一 基本儀器的使用和讀數(shù) 考點(diǎn)二 測量電路和控制電路設(shè)計(jì) 考點(diǎn)三 實(shí)驗(yàn)器材的選取和實(shí)物圖連接 考考 點(diǎn)點(diǎn) 突突 破破 欄目索引考點(diǎn)突破 考點(diǎn)一基本儀器的使用和讀數(shù)考點(diǎn)一基本儀器的使用和讀數(shù) 考點(diǎn)突破 1.螺旋測微器的原理和讀數(shù)螺旋測微器的原理和讀數(shù) 欄目索引考點(diǎn)突破 (1)原理:測微螺桿與固定刻度之間的精密螺紋的螺距為0.5 mm,即旋鈕 每旋轉(zhuǎn)一周,測微螺桿前進(jìn)或后退0.5 mm,而可動(dòng)刻度上的刻度為50等 份,每轉(zhuǎn)動(dòng)一小格,測微螺桿前進(jìn)或后退0.01 mm,即螺旋測微器的精確 度為0.01 mm。讀數(shù)時(shí)估讀到毫米的

2、千分位上,因此,螺旋測微器又叫千 分尺。 (2)讀數(shù):測量值(mm)=固定刻度讀數(shù)(注意半毫米刻線是否露出)+可動(dòng) 刻度讀數(shù)(估讀一位)。 欄目索引考點(diǎn)突破 2.游標(biāo)卡尺的原理和讀數(shù)游標(biāo)卡尺的原理和讀數(shù) 欄目索引考點(diǎn)突破 (1)原理:利用主尺的分度值與游標(biāo)尺的分度值的差值制成。不管游標(biāo) 尺上有多少個(gè)小等分刻度,它的刻度部分的總長度比主尺上的同樣多的 小等分刻度的長度少1 mm。 (2)讀數(shù):若用x表示由主尺上讀出的整毫米數(shù),K表示從游標(biāo)尺上讀出的 與主尺上某一刻線對(duì)齊的游標(biāo)尺上的格數(shù),則記錄結(jié)果表達(dá)為x+K精 確度。 欄目索引考點(diǎn)突破 3.常用電表的讀數(shù)常用電表的讀數(shù) 對(duì)于電壓表和電流表的讀數(shù)

3、問題,首先要弄清電表量程,然后根據(jù)表盤 總的刻度數(shù)確定精確度,按照指針的實(shí)際位置進(jìn)行讀數(shù)即可。 (1)03 V的電壓表和03 A的電流表讀數(shù)方法相同,此量程下的精確度 是0.1 V或0.1 A,看清楚指針的實(shí)際位置,讀到小數(shù)點(diǎn)后面兩位。 (2)對(duì)于015 V量程的電壓表,精確度是0.5 V,在讀數(shù)時(shí)只要求讀到小數(shù) 點(diǎn)后面一位,即讀到0.1 V。 (3)對(duì)于00.6 A量程的電流表,精確度是0.02 A,在讀數(shù)時(shí)只要求讀到小 數(shù)點(diǎn)后面兩位,這時(shí)要求“半格估讀”,即讀到分度值的一半0.01 A。 欄目索引考點(diǎn)突破 例例1(1) 如圖所示的三把游標(biāo)卡尺,它們的游標(biāo)尺分別為9 mm長10等分、 19

4、mm長20等分、49 mm長50等分,它們的讀數(shù)依次為 mm、 mm、 mm。 欄目索引考點(diǎn)突破 (2)使用螺旋測微器測量金屬絲的直徑,示數(shù)如圖所示,則金屬絲的直徑 是 mm。 (3)如圖甲所示的電流表使用00.6 A量程時(shí),對(duì)應(yīng)刻度盤上每一小格 代表 A,圖中表針示數(shù)為 A;當(dāng)使用03 A量程時(shí),對(duì)應(yīng) 刻度盤上每一小格代表 A,圖中表針示數(shù)為 A。 欄目索引考點(diǎn)突破 如圖乙所示的電壓表使用較小量程時(shí),每一小格表示 V,圖中 表針的示數(shù)為 V;若使用的是較大量程,則這時(shí)表盤刻度每小格 表示 V,圖中表針示數(shù)為 V。 (4)旋鈕式電阻箱如圖所示,電流從接線柱A流入,從B流出,則接入電路的 電阻為

5、 。現(xiàn)欲將接入電路的電阻改為2 087 ,最簡單的操作 欄目索引考點(diǎn)突破 方法是 。 若用兩個(gè)這樣的電阻箱,則可得到的電阻值范圍為 。 欄目索引考點(diǎn)突破 答案答案(1)17.723.8510.46(2)2.150 (3)0.020.440.12.200.11.700.58.5 (4)1 987將“1 k”擋旋鈕調(diào)到2,再將“100”擋旋鈕調(diào)到0 019 998 解析解析(1)最上面圖讀數(shù):主尺讀數(shù)是17 mm,游標(biāo)尺讀數(shù)是70.1 mm=0. 7 mm,最后結(jié)果是17 mm+0.7 mm=17.7 mm。 中間圖讀數(shù):主尺讀數(shù)是23 mm,游標(biāo)尺讀數(shù)是170.05 mm=0.85 mm,最 后

6、結(jié)果是23 mm+0.85 mm=23.85 mm。 最下面圖讀數(shù):主尺讀數(shù)是10 mm,游標(biāo)尺讀數(shù)是23 0.02 mm=0.46 mm, 欄目索引考點(diǎn)突破 最后結(jié)果是10 mm+0.46 mm=10.46 mm。 (2)固定刻度讀數(shù)為2.0 mm,不足半毫米的從可動(dòng)刻度上讀數(shù),讀數(shù)為15. 00.01 mm,最后結(jié)果是2.0 mm+15.0 0.01 mm=2.150 mm。 (3)電流表使用00.6 A量程時(shí),刻度盤上的每一小格表示0.02 A,圖中 表針示數(shù)為0.44 A;當(dāng)使用03 A量程時(shí),刻度盤上每一小格表示0.1 A,表 針示數(shù)為2.20 A。 電壓表使用03 V量程時(shí),刻度盤

7、上每一小格表示0.1 V,表針示數(shù)為1. 70 V;使用015 V量程時(shí),刻度盤上每一小格表示0.5 V,表針示數(shù)為8.5 V。 欄目索引考點(diǎn)突破 (4)電阻為1 987 。最簡單的操作方法是先將“1 k”擋旋鈕調(diào)到2,再 將“100”擋旋鈕調(diào)到0。每個(gè)電阻箱的最大測量值是9 999 ,用這樣 的兩個(gè)電阻箱串聯(lián)可得到的最大電阻是29 999 =19 998 ,故用兩個(gè) 這樣的電阻箱,可得到的電阻值范圍為019 998 。 欄目索引考點(diǎn)突破 1.某同學(xué)利用游標(biāo)卡尺和螺旋測微器分別測量一圓柱體工件的直徑和 高度,測量結(jié)果如圖(a)和(b)所示。該工件的直徑為 cm,高度為 mm。 圖(a) 圖(b

8、) 欄目索引考點(diǎn)突破 答案答案1.2206.860 解析解析圖(a)為20分度的游標(biāo)卡尺,其精度為0.05 mm。主尺讀數(shù)為12 mm, 游標(biāo)尺上第4條刻線與主尺上的一條刻線對(duì)齊,故測量結(jié)果為12 mm+4 0.05 mm=12.20 mm=1.220 cm。螺旋測微器的精度為0.01 mm,由圖(b)知 固定刻度讀數(shù)為6.5 mm,可動(dòng)刻度讀數(shù)為“36.0”,故工件的高度為6.5 mm + 36.00.01 mm=6.860 mm。 欄目索引考點(diǎn)突破 2.電流表量程一般有兩種00.6 A,03 A;電壓表量程一般有兩種 03 V,015 V。如圖所示以下兩個(gè)電表: (1)電壓表接03 V量程

9、時(shí)讀數(shù)為 V。 (2)電壓表接015 V量程時(shí)讀數(shù)為 V。 (3)電流表接03 A量程時(shí)讀數(shù)為 A。 (4)電流表接00.6 A量程時(shí)讀數(shù)為 A。 答案答案(1)1.88(2)9.4(3)0.82(4)0.16 欄目索引考點(diǎn)突破 方法總結(jié)方法總結(jié) (1)游標(biāo)卡尺讀數(shù)時(shí)不需要估讀,10分度游標(biāo)卡尺讀數(shù)結(jié)果為. mm (一位小數(shù)),20分度和50分度游標(biāo)卡尺讀數(shù)結(jié)果為. mm (兩位小數(shù)),換算單位時(shí)只需要移動(dòng)小數(shù)點(diǎn),最后一位數(shù)字即使是0也 不能去掉。 (2)螺旋測微器讀數(shù)時(shí)需要估讀,讀數(shù)結(jié)果為. mm(三位小數(shù)), 需要特別注意半毫米刻線是否露出。 欄目索引考點(diǎn)突破 考點(diǎn)二測量電路和控制電路設(shè)計(jì)

10、考點(diǎn)二測量電路和控制電路設(shè)計(jì) 1.電流表的內(nèi)接法和外接法電流表的內(nèi)接法和外接法 (1)兩種接法的比較 內(nèi)接法內(nèi)接法外接法外接法 電路圖 誤差原因電流表分壓,U測=Ux+UA電壓表分流,I測=Ix+IV 電阻測量值R測= =Rx+RARx,測量值大于真實(shí)值R測= = Rx,測量值小于真實(shí)值 適用條件RARxRVRx 適用于測量大電阻小電阻 U I 測 測 U I 測 測 x x R R RR V V 欄目索引考點(diǎn)突破 (2)兩種接法的選擇 阻值比較法:先將待測電阻的估計(jì)值與電壓表、電流表內(nèi)阻進(jìn)行比 較,若Rx較小,宜采用電流表外接法;若Rx較大,宜采用電流表內(nèi)接法。簡 單概括為“大內(nèi)偏大,小外偏

11、小”。 臨界值計(jì)算法 Rx時(shí),用電流表內(nèi)接法。 實(shí)驗(yàn)試探法:按圖所示接好電路,讓電壓表一根接頭P先后與a、b處接 VA R R VA R R 欄目索引考點(diǎn)突破 觸一下,如果電壓表的示數(shù)有較大的變化,而電流表的示數(shù)變化不大,則 可采用電流表外接法;如果電流表的示數(shù)有較大的變化,而電壓表的示 數(shù)變化不大,則可采用電流表內(nèi)接法。 欄目索引考點(diǎn)突破 2.滑動(dòng)變阻器的限流式接法和分壓式接法滑動(dòng)變阻器的限流式接法和分壓式接法 (1)兩種接法的比較 限流式接法限流式接法分壓式接法分壓式接法對(duì)比說明對(duì)比說明 兩種接法電路圖串、并聯(lián)關(guān)系不同 負(fù)載R上電壓調(diào)節(jié)范圍 UE0UE分壓電路調(diào)節(jié)范圍大 負(fù)載R上電流調(diào)節(jié)范

12、圍 I0I分壓電路調(diào)節(jié)范圍大 閉合S前滑片P位置b端a端都是為了保護(hù)電路元件 0 RE RR 0 E RR E R E R 欄目索引考點(diǎn)突破 由上表可看出:滑動(dòng)變阻器的分壓式接法中,電壓和電流的調(diào)節(jié)范圍很大, 限流式接法較節(jié)能。 (2)必須選用分壓式接法的三種情況 若采用限流式接法不能控制電流(或電壓)滿足實(shí)驗(yàn)要求,即若滑動(dòng)變阻 器阻值調(diào)到最大時(shí),待測電阻上的電流(或電壓)仍超過電流表(或電壓表) 的量程,或超過待測電阻的額定電流(或電壓),則必須選用分壓式接法。 欄目索引考點(diǎn)突破 若待測電阻的阻值比滑動(dòng)變阻器總電阻大得多,以致在限流電路中, 滑動(dòng)變阻器的滑片從一端滑到另一端時(shí),待測電阻上的電

13、流或電壓變化 范圍不夠大,此時(shí)應(yīng)改用分壓式電路。 若實(shí)驗(yàn)中要求電壓從零開始調(diào)節(jié),則必須采用分壓式電路。 欄目索引考點(diǎn)突破 例例2在伏安法測電阻的實(shí)驗(yàn)中,待測電阻Rx約為200 ,電壓表的內(nèi) 阻約為2 k,電流表的內(nèi)阻約為10 ,測量電路中電流表的連接方式 如圖(a)或圖(b)所示,結(jié)果由公式Rx=計(jì)算得出,式中U與I分別為電壓表 和電流表的示數(shù)。若將圖(a)和圖(b)中電路測得的電阻值分別記為Rx1 和Rx2,則 (填“Rx1”或“Rx2”)更接近待測電阻的真實(shí)值,且測量 值Rx1 (填“大于”“等于”或“小于”)真實(shí)值,測量值Rx2 (填“大于”“等于”或“小于”)真實(shí)值。 U I 欄目索引

14、考點(diǎn)突破 答案答案 Rx1大于小于 解析解析 =20,=10,因此Rx屬于大電阻,用電流表內(nèi)接法時(shí)測量值更 接近真實(shí)值,即Rx1更接近真實(shí)值;因Rx1=Rx+RA,故Rx1Rx,Rx2=R并(即 Rx與RV的并聯(lián)值),故Rx2”、“=”或“斷開S2,調(diào)節(jié)電阻箱使電壓表成半偏狀態(tài),電壓表所在支路總電阻 增大,分得的電壓也增大;此時(shí)R0兩端的電壓大于電壓表的半偏電壓,故 RVRV 解析解析(1)由于R1的總阻值遠(yuǎn)小于測量電路總電阻,故控制電路采用分 壓式接法,電路圖見答案。 (2)(3)見答案。 欄目索引考點(diǎn)突破 考點(diǎn)三實(shí)驗(yàn)器材的選取和實(shí)物圖連接考點(diǎn)三實(shí)驗(yàn)器材的選取和實(shí)物圖連接 1.電學(xué)實(shí)驗(yàn)儀器的

15、選擇電學(xué)實(shí)驗(yàn)儀器的選擇 選擇電學(xué)實(shí)驗(yàn)器材主要是選擇電表、滑動(dòng)變阻器、電源等器材,一般要 考慮以下四個(gè)方面的因素: (1)安全因素:通過電源、電阻和電表的電流均不能超過其允許的最大 電流。 欄目索引考點(diǎn)突破 (2)誤差因素:選用不同量程的電表應(yīng)考慮盡可能減小測量值的相對(duì)誤 差,電壓表、電流表在使用時(shí),其指針應(yīng)偏轉(zhuǎn)到滿偏刻度的以上;使用 多用電表的歐姆擋時(shí)宜選用指針盡可能在中間刻線附近的倍率擋位。 (3)便于操作:選用滑動(dòng)變阻器時(shí)應(yīng)考慮對(duì)外供電電壓的變化范圍既能 滿足實(shí)驗(yàn)要求,又便于調(diào)節(jié)。在調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器時(shí),應(yīng)使其大部分電阻 線都可以被用到。 (4)實(shí)驗(yàn)實(shí)際:除以上三個(gè)因素外,還應(yīng)注重實(shí)驗(yàn)實(shí)際,如

16、所用的電源與打 點(diǎn)計(jì)時(shí)器的匹配問題等。 1 3 欄目索引考點(diǎn)突破 2.實(shí)物圖連接的注意事項(xiàng)實(shí)物圖連接的注意事項(xiàng) (1)畫線連接各元件,一般先從電源正極開始,按照電路原理圖依次到開 關(guān)、滑動(dòng)變阻器,按順序?qū)⒅麟娐分写?lián)的元件依次連接起來;再將要 并聯(lián)的元件并聯(lián)到電路中去。 (2)連線時(shí)要將導(dǎo)線接在接線柱上,兩條導(dǎo)線不能交叉。 (3)要注意電表的量程和正、負(fù)接線柱,要使電流從電表選用量程所對(duì) 應(yīng)的正接線柱流入,從負(fù)接線柱流出。 欄目索引考點(diǎn)突破 例例3為了測量一電阻的阻值Rx,現(xiàn)有以下器材:蓄電池E,電流表A,電壓 表V,滑動(dòng)變阻器R,電阻箱RP,開關(guān)S1、S2,導(dǎo)線若干。某活動(dòng)小組設(shè)計(jì)了 如圖甲

17、所示的電路。實(shí)驗(yàn)的主要步驟如下: 甲 欄目索引考點(diǎn)突破 A.閉合S1,斷開S2,調(diào)節(jié)R和RP,使電流表和電壓表示數(shù)合適,記下兩表示數(shù) 分別為I1、U1; B.閉合S2,保持R與RP阻值不變,記下電流表和電壓表示數(shù)分別為I2、U2。 (1)按電路圖在實(shí)物圖乙上連線。 乙 欄目索引考點(diǎn)突破 (2)寫出被測電阻的表達(dá)式Rx= (用兩電表的讀數(shù)表示)。 (3)由于電流表、電壓表都不是理想電表,則被測電阻的測量值 (選填“大于”“小于”或“等于”)真實(shí)值。 答案答案(1)圖見解析(2)(3)等于 12 1 22 1 UU U IU I 欄目索引考點(diǎn)突破 解析解析(1)實(shí)物連線如圖所示。 (2)由歐姆定律

18、可得,第一次測量的電阻為電壓表和RP的并聯(lián)電阻,即= 1 1 U I 欄目索引考點(diǎn)突破 R并;第二次測量的電阻為電壓表、Rx和RP的并聯(lián)電阻,即 =,聯(lián)立解得Rx=。 (3)書寫被測電阻表達(dá)式時(shí)已考慮電表內(nèi)阻對(duì)被測電阻的影響,由其表 達(dá)式可知,電流表、電壓表內(nèi)阻不影響被測電阻的測量,故其測量值等 于真實(shí)值。 V V P P RR R RR 并 2 2 U I x x R R RR 并 并 12 1 22 1 UU U IU I 欄目索引考點(diǎn)突破 1.(2017課標(biāo),23,9分)某同學(xué)利用如圖(a)所示的電路測量一微安表(量 程為100 A,內(nèi)阻大約為2 500 )的內(nèi)阻?？墒褂玫钠鞑挠?兩個(gè)滑

19、動(dòng)變 阻器R1、R2(其中一個(gè)阻值為20 ,另一個(gè)阻值為2 000 );電阻箱Rz(最 大阻值為99 999.9 );電源E(電動(dòng)勢約為1.5 V);單刀開關(guān)S1和S2。C、D 分別為兩個(gè)滑動(dòng)變阻器的滑片。 欄目索引考點(diǎn)突破 圖(a) 圖(b) 欄目索引考點(diǎn)突破 (1)按原理圖(a)將圖(b)中的實(shí)物連線。 (2)完成下列填空: R1的阻值為 (填“20”或“2 000”)。 為了保護(hù)微安表,開始時(shí)將R1的滑片C滑到接近圖(a)中滑動(dòng)變阻器的 端(填“左”或“右”)對(duì)應(yīng)的位置;將R2的滑片D置于中間位 置附近。 將電阻箱Rz的阻值置于2 500.0 ,接通S1。將R1的滑片置于適當(dāng)位置, 再反

20、復(fù)調(diào)節(jié)R2的滑片D的位置。最終使得接通S2前后,微安表的示數(shù)保 持不變,這說明S2接通前B與D所在位置的電勢 (填“相等”或 欄目索引考點(diǎn)突破 “不相等”)。 將電阻箱Rz和微安表位置對(duì)調(diào),其他條件保持不變,發(fā)現(xiàn)將Rz的阻值置 于2 601.0 時(shí),在接通S2前后,微安表的示數(shù)也保持不變。待測微安表的 內(nèi)阻為 (結(jié)果保留到個(gè)位)。 (3)寫出一條提高測量微安表內(nèi)阻精度的建議: 。 欄目索引考點(diǎn)突破 答案答案(1)如圖所示(2)20左相等2 550(3)調(diào)節(jié)R1上 的分壓,盡可能使微安表接近滿量程 欄目索引考點(diǎn)突破 解析解析(1)本題考查實(shí)物連接、電阻的測量、器材的選取。 (2)R1為分壓電阻,

21、為了有效控制測量電路,故選20 的小電阻; 為了保護(hù)微安表,開始R1的滑片C應(yīng)滑到左端,使微安表示數(shù)為零; 當(dāng)B與D的電勢相等時(shí),IDB=0,S2閉合前后電路的電阻不變,導(dǎo)致微安表 的示數(shù)不變; 設(shè)R2中電流為I1,Rz中電流為I2,當(dāng)B=D時(shí) URz1=UR2左,URg=UR2右 即I2Rz1=I1R2左,I2Rg=I1R2右 欄目索引考點(diǎn)突破 得= 當(dāng)Rz與微安表對(duì)調(diào)時(shí),有= 故有= Rg= =2 550 1 g z R R 2 2 R R 左 右 g 2z R R 2 2 R R 左 右 1 g z R R g 2z R R 12zz RR2 5002 601 欄目索引考點(diǎn)突破 2.某同學(xué)為了測定一只電阻的阻值,采用了如下方法: (1)用多用電表粗測:多用電表電阻擋有4個(gè)倍率,分別為1k、100、10 、1。該同學(xué)選擇“100”擋,用正確的操作步驟測量時(shí),發(fā)現(xiàn)指針偏轉(zhuǎn) 角度太大(指