2022屆新教材高考物理一輪復習第九章電路實驗11電學實驗基礎學案新人教版

1、實驗11電學實驗基礎必備知識預案自診一、螺旋測微器的使用1.構造:如圖所示,b為固定刻度,e為可動刻度。2.原理:測微螺桿f與固定刻度b之間的精密螺紋的螺距為0.5 mm,即旋鈕d每旋轉一周,f前進或后退0.5 mm,而可動刻度e上的刻度為50等份,每轉動一小格,f前進或后退0.01 mm,即螺旋測微器的精確度為0.01 mm。讀數(shù)時估讀到毫米的千分位上,因此,螺旋測微器又叫千分尺。3.讀數(shù):測量值(mm)=固定刻度數(shù)(mm)(注意半毫米刻度線是否露出)+可動刻度數(shù)(估讀一位)0.01(mm)。如圖所示,固定刻度示數(shù)為2.0 mm,半毫米刻度線未露出,而從可動刻度上讀的示數(shù)為15.0,最后的讀

2、數(shù)為:2.0 mm+15.00.01 mm=2.150 mm。二、游標卡尺的使用1.構造:主尺,游標尺(主尺和游標尺上各有一個內、外測量爪),游標尺上還有一個深度尺(如圖所示)。2.用途:測量厚度、長度、深度、內徑、外徑。3.原理:利用主尺的最小分度與游標尺的最小分度的差值制成。不管游標尺上有多少個小等分刻度,它的刻度部分的總長度比主尺上的同樣多的小等分刻度少1 mm。常見的游標卡尺的游標尺上小等分刻度有10個的、20個的、50個的,其讀數(shù)見下表:刻度格數(shù)(分度)刻度總長度每小格與1mm的差值精確度(可精確到)109 mm0.1 mm0.1 mm2019 mm0.05 mm0.05 mm504

3、9 mm0.02 mm0.02 mm4.讀數(shù):若用x表示從主尺上讀出的整毫米數(shù),k表示從游標尺上讀出與主尺上某一刻度線對齊的游標的格數(shù),則記錄結果表示為(x+k精確度)mm。三、常用電表的讀數(shù)對于電壓表和電流表的讀數(shù)問題,首先要弄清電表量程,即電表兩接線柱間允許加的最大電壓或電表允許通過的最大電流,然后根據表盤總的刻度數(shù)確定精確度,按照指針的實際位置進行讀數(shù)。(1)03 v的電壓表和03 a的電流表的讀數(shù)方法相同,此量程下的精確度分別是0.1 v和0.1 a,看清楚指針的實際位置,讀到小數(shù)點后面兩位。(2)對于015 v量程的電壓表,精確度是0.5 v,在讀數(shù)時只要求讀到小數(shù)點后面一位,這時要

4、求“15格估讀”。(3)對于00.6 a量程的電流表,精確度是0.02 a,在讀數(shù)時只要求讀到小數(shù)點后面兩位,這時要求“半格估讀”。四、實驗器材的選擇1.選擇實驗器材的原則(1)可行性原則要能根據實驗要求和客觀條件選用合適的儀器,使實驗切實可行,能達到預期目標,例如當要求測量一個電阻的阻值時,就要根據要求的測量精度、實驗室條件和已有的理論知識,確定是采用歐姆表還是伏安法或者電橋法等。當確定采用伏安法測量時,還要根據電阻的規(guī)格(額定功率)選擇電壓表、電流表。(2)準確性原則根據實驗的需要,選用精度合適的測量工具,但是對某個實驗來講,精確度夠用即可,并不是越高越好,如稱一噸煤,沒有必要用精密的天平

5、去稱量。在“測定金屬絲電阻率”的實驗中,為保證測量結果的有效數(shù)字位數(shù)合適,測金屬絲的直徑要用螺旋測微器,而測金屬絲的長度用毫米刻度尺即可,伏安法測電阻用一般的電表即可滿足實驗要求。(3)操作性原則實驗時條件方便、便于操作,如滑動變阻器的選擇,既要考慮它的額定電流,又要考慮它的阻值范圍,在兩者都能滿足實驗要求的情況下,還有考慮阻值大小在實驗操作中是否調節(jié)便利。2.選擇實驗器材的一般步驟(1)首先選擇唯一性的器材;(2)粗畫電路圖(暫不接電流表和電壓表);(3)估算回路中電流和電壓的最大值,在電表的指針有較大幅度的偏轉但不超過其量程的情況下,結合已知器材的規(guī)格,確定實驗電路和實驗器材。關鍵能力學案

6、突破考點一常用儀器的使用與讀數(shù)【典例1】(1)如圖甲所示的兩把游標卡尺,它們的游標尺分別為9 mm長10等分、19 mm長20等分,它們的讀數(shù)依次為mm、mm。(2)使用螺旋測微器測量金屬絲的直徑,示數(shù)如圖乙所示,則金屬絲的直徑是mm。(3)如圖丙所示的電表使用0.6 a量程時,對應刻度盤上每一小格代表a,圖中表針示數(shù)為a;當使用3 a量程時,對應刻度盤中每一小格代表a,圖中表針示數(shù)為a。如圖丁所示的電表使用較小量程時,每小格表示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

7、。今欲將接入電路的電阻改為2 087 ,最簡單的操作方法是。若用兩個這樣的電阻箱,可得到的電阻值范圍為。對于基本儀器,正確讀數(shù)必須做到以下三點(1)要注意量程。(2)要弄清所選量程對應的每一大格和每一小格所表示的值。(3)要掌握基本儀器的讀數(shù)原則。對于需要估讀的儀器,若最小刻度是“1”,要求讀到最小刻度后再往下估讀一位;若最小刻度是“2”或“5”,只要求讀到最小刻度所在的這一位?？键c二測量電路和控制電路的接法1.測量電路的接法電流表的內接法、外接法(1)電流表兩種接法的比較連接方法內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

8、大于真實值r測=rx1+rxrvrx測量值小于真實值適用條件rarxrvrx適用于測量大阻值電阻小阻值電阻(2)電流表兩種接法的選擇阻值比較法:先將待測電阻的估計值與電壓表、電流表內阻進行比較,若rx較小,宜采用電流表外接法;若rx較大,宜采用電流表內接法。簡單概括為“大內偏大,小外偏小”。臨界值計算法:rxrvra時,用電流表內接法。試觸法:如圖所示,讓電壓表一根接線柱p先后與a、b處接觸一下,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,則采用電流表內接法。2.控制電路的接法滑動變阻器的限流式、分壓式接法(1

9、)滑動變阻器兩種接法的比較連接方法限流接法分壓接法兩種接法電路圖負載r上電壓調節(jié)范圍rer+r0ue0ue負載r上電流調節(jié)范圍er+r0ier0ier閉合s前滑片位置b端a端(2)通常情況下,由于限流式結構簡單、耗能少,優(yōu)先使用限流式。但以下三種情況不能使用限流式接法:“測不全”:要求電壓表能從零開始讀數(shù)時,限流式接法無法獲得需要的數(shù)據;“限不住”:若采用限流式接法,電路中的最小電流仍超過電路中電表、電阻允許的最大電流;“調不準”:當待測電阻rxr(滑動變阻器的最大阻值)時,限流式接法起不到調節(jié)電路電壓、電流作用?！镜淅?】(2018天津卷)某同學用伏安法測定待測電阻rx的阻值(約為10 k)

10、,除了rx、開關s、導線外,還有下列器材供選用:a.電壓表(量程01 v,內阻約10 k)b.電壓表(量程010 v,內阻約100 k)c.電流表(量程01 ma,內阻約30 )d.電流表(量程00.6 a,內阻約0.05 )e.電源(電動勢1.5 v,額定電流0.5 a,內阻不計)f.電源(電動勢12 v,額定電流2 a,內阻不計)g.滑動變阻器r0(阻值范圍010 ,額定電流2 a)(1)為使測量盡量準確,電壓表選用,電流表選用,電源選用。(均填器材的字母代號)(2)畫出測量rx阻值的實驗電路圖。(3)該同學選擇器材、連接電路和操作均正確,從實驗原理上看,待測電阻測量值會其真實值(選填“大

11、于”“小于”或“等于”),原因是。解題指導審題關鍵詞句分析解讀用伏安法測定待測電阻rx的阻值需要判斷電流表采用內接法還是外接法電阻rx的阻值(約為10k)大電阻有下列器材供選用:a.電壓表(量程01v,內阻約10k)b.電壓表(量程010v,內阻約100k)c.電流表(量程01ma,內阻約30)d.電流表(量程00.6a,內阻約0.05)e.電源(電動勢1.5v,額定電流0.5a,內阻不計)f.電源(電動勢12v,額定電流2a,內阻不計)計算電路中的電壓和電流,然后根據安全性原則和準確性原則選擇儀器滑動變阻器r0(阻值范圍010,額定電流2a)滑動變阻器r0的阻值遠小于rx破題選儀器的步驟:根

12、據題設信息先選電源再選電壓表根據被測電阻再選電流表和滑動變阻器。對應演練遷移應用1.用游標卡尺測一根金屬管的內徑和外徑時,卡尺上的游標位置分別如圖(a)、(b)所示。這根金屬管內徑讀數(shù)是cm,外徑讀數(shù)是cm,管壁的厚度是cm。2.在伏安法測電阻的實驗中,待測電阻rx的阻值約為200 ,電壓表v的內阻約為2 k,電流表a的內阻約為10 ,測量電路中電流表的連接方式如圖甲或圖乙所示,結果由公式rx=ui計算得出,式中u與i分別為電壓表和電流表的示數(shù)。若將圖甲和圖乙中電路測得的電阻值分別記為rx1和rx2,則(選填“rx1”或“rx2”)更接近待測電阻的真實值,且測量值rx1(選填“大于”“等于”或

13、“小于”)真實值,測量值rx2(選填“大于”“等于”或“小于”)真實值。3.某同學對電阻絲的電阻與哪些因素有關進行了實驗探究,現(xiàn)有如下器材:電源e(電動勢為4 v,內阻約為1 );電流表a1(量程5 ma,內阻約為10 );電流表a2(量程0.6 a,內阻約為1 );電壓表v1(量程3 v,內阻約為1 k);電壓表v2(量程15 v,內阻約為3 k);滑動變阻器r1(阻值02 );滑動變阻器r2(阻值020 );開關及導線若干。他對電阻絲做了有關測量,數(shù)據如下表所示。編號電阻絲直徑d/mm電阻絲直徑的二次方d2/mm2電阻絲長度l/cm電阻r/10.2800.078 4100.0016.302

14、0.2800.078 450.008.1630.5600.313 6100.004.07(1)他在某次測量中,用螺旋測微器測電阻絲的直徑,示數(shù)如圖甲所示,此示數(shù)為mm。(2)圖乙是他測量編號為2的電阻絲電阻的備選原理圖,則該同學應選擇電路(選填“a”或“b”)進行測量。電流表應選,電壓表應選,滑動變阻器應選。實驗11電學實驗基礎關鍵能力學案突破典例1答案(1)17.723.85(2)1.150(3)0.020.440.12.200.11.700.58.5(4)1 987將“1 k”旋鈕調到2,再將“100”旋鈕調到0019 998 解析(1)上面圖讀數(shù):整毫米是17,不足1毫米數(shù)是70.1mm

15、=0.7mm,最后結果是17mm+0.7mm=17.7mm。下面圖讀數(shù):整毫米是23,不足1毫米數(shù)是170.05mm=0.85mm,最后結果是23mm+0.85mm=23.85mm。(2)固定刻度示數(shù)為1.0mm,不足半毫米的從可動刻度上讀,其示數(shù)為15.0,最后的讀數(shù)為1.0mm+15.00.01mm=1.150mm。(3)使用0.6a量程時,刻度盤上的每一小格為0.02a,表針示數(shù)為0.44a;當使用3a量程時,每一小格為0.1a,表針示數(shù)為2.20a。電壓表使用3v量程時,每小格表示0.1v,表針示數(shù)為1.70v;使用15v量程時,每小格表示0.5v,表針示數(shù)為8.5v。(4)電阻為19

16、87,最簡單的操作方法是將“1k”旋鈕調到2,再將“100”旋鈕調到0。每個電阻箱的最大阻值是9999,用這樣的兩個電阻箱串聯(lián)可得到的最大電阻是29999=19998。故用兩個這樣的電阻箱,可得到的電阻值范圍為019998。典例2答案(1)bcf(2)如圖所示(3)大于電壓表的讀數(shù)大于待測電阻兩端實際電壓(其他正確表述也可)解析(1)由于待測電阻約為10k太大,電源電動勢為12v時,電路中電流才大約1.2ma,故電流表選c,電源選f,電壓表選b。(2)由于待測電阻阻值遠大于所選電流表內阻,而略小于電壓表內阻,故實驗測量電路設計時用內接法;而滑動變阻器最大阻值遠小于待測電阻的阻值,故控制電路中滑動變阻器使用限流式接法根本起不到調節(jié)作用,滑動變阻器只能采用分壓式接法。電路圖見答案。(3)電流表內接分壓,電壓表的讀數(shù)大于待測電阻兩端的實際電壓,電流表的讀數(shù)準確,故測量值偏大。對應演練