高考物理一輪復習 12.1 基本實驗儀器的使用和選擇同步課件

1、第1講 基本實驗儀器的使用和選擇物理學是一門實驗科學，通過實驗能認識規(guī)律，也能驗證規(guī)律，還能獲得新知識，因此高考一直十分注重對實驗能力的考查當前高考對實驗的考查已從簡單的實驗知識和操作技能轉向考查實驗思路、方法等綜合實驗素養(yǎng)和設計步驟、正確處理實驗數據及進行實驗誤差分析等在高考中常以填空或、創(chuàng)新等綜合實驗能力上，即讓學生利用學過的知識、原理和方法，在題設情景下，按照題設要求獨立設計實驗方案，恰當選擇實驗器材、合理安排實驗選擇的題型考查，考查的題目一般是兩個小題，其中第二小題以電學實驗的可能性最大本專題復習首先要熟悉各基本實驗儀器的結構、原理及其讀數規(guī)則，明確基本實驗儀器的使用；再者，要在理解實

2、驗原理的基礎上，正確選擇儀器并確定連接方式；最后要注重實驗實際操作訓練，在各類實驗中正確進行操作，對實驗結果合理分析，選擇適當的實驗處理方法及減少誤差的方法，并得出正確的實驗結論2010年浙江卷21題“探究彈簧彈力大小與伸長關系”實驗中突出考查學生實驗操作的體驗，體現了探究性.22題“描繪小燈泡的伏安特性曲線”注重對實驗結果的分析與解題能力的考查.2011年要注重學生實驗操作的體驗和實驗基本技能和方法的訓練 基本儀器是指通用性強，在各種實驗中經常用到的儀器中學階段，要求掌握的基本儀器如下： 類型一基本儀器使用1理解儀器的工作原理這能使我們靈活地使用儀器和分析問題例如，理解10分度的游標卡尺，也

3、就能理解和使用20分度和50分度的游標卡尺2熟悉儀器使用時的注意事項這往往是高考實驗題的考點注意事項一般是這樣幾方面：可能危及儀器安全的如：螺旋測微器，在小砧快接觸工件時，應改用微調旋鈕，以免損壞精密螺桿可能增大誤差的如使用螺旋測微器，讀數時要注意半毫米刻度；測量儀器使用前，要調整零位(如彈簧秤、各種電表)使用時容易忽略的最容易忽略的是儀器使用前的調整和使用后的復位如：使用歐姆表，要機械調零和電阻擋調零，換擋后要重新進行電阻擋調零，使用完畢要復位3選擇適當的量程大的物理量用小量程，會損毀儀表；小的物理量用大量程，會增大誤差選擇量程的原則是：在測量值不超過量程的前提下，選用盡量小的量程；在完全不

4、清楚測量值的情況下，試用最大量程，再視情況逐漸減小量程如電流表和電壓表一般要求指針能偏轉到刻度盤的 以上；歐姆表指針應在 范圍內， 為刻度盤中心阻值4掌握測量儀器的讀數方法(1)根據最小分度采取不同的讀數方法十分之一估讀毫米刻度尺、螺旋測微器等絕大多數儀器不要估讀秒表、游標卡尺電表的讀數：觀察表盤，兩大刻度之間是幾分位(幾個小格子)，就按照幾分位估讀歐姆表的讀數坐標紙的讀數規(guī)則與相同(2)對于常用的儀器可按下述方法讀數：最小分度是“1”的儀器，按十分之一估讀如最小刻度是1mm的刻度尺，測量誤差出現在毫米的十分位上，估讀到十分之幾毫米最小分度是“2”或“5”的儀器，分別按二分之一或五分之一估讀如

5、學生用的電流表0.6A量程，最小分度為0.02A，誤差出現在安培的百分位，只讀到安培的百分位，估讀半小格，不足半小格的舍去，超過半小格的估讀，以安培為單位讀數時，百分位上的數字可能為0、1、29；學生用的電壓表為15V量程，最小分度為0.5V，測量誤差出現在伏特的十分位上，只估讀到伏特的十分位，估讀五分之幾小格，以伏特為單位讀數時，十分位上的數字可能為0、1、29.5關于有效數字任何一個物理量，其測量結果必然存在誤差因此，表示一個物理量測量結果的數字取值是有限的我們把測量結果中可靠的幾位數字，加上可疑的一位數字，統(tǒng)稱為測量結果的有效數字例如，2.78的有效數字是三位，2.7是可靠數字，尾位“8

6、”是可疑數字這一位數字雖然是可疑的，但它在一定程度上反映了客觀實際，因此它也是有效的數值表示的標準形式是用10的方冪來表示其數量級前面的數字是測得的有效數字，并只保留一位數在小數點的前面如3.3105m, 8.2510-3kg等【例1】 用螺旋測微器測量一矩形小零件的長和寬時，螺旋測微器上的示數如圖1311所示圖(a)的讀數是_mm，圖(b)的讀數_mm. 圖1311 【分析】【解析】【評析】讀固定刻度時，一定要注意固定刻度尺上所標示的刻度值是以mm為單位；還要注意固定刻度尺上半毫米刻度線是否露出，若半毫米刻度線露出，則固定刻度值應讀為幾點五毫米；若半毫米刻度線未露出，則固定刻度值應讀為幾點零

7、毫米【變式題1】 有一游標卡尺，主尺的最小分度是1mm，游標上有20個小的等分刻度，使用該游標卡尺測量某工件，如圖1312所示，其測量值為多少mm? 圖1312【解析】【變式題2】 如圖1313所示，為某同學用秒表測量時間，其讀數為 秒圖131399.8機械秒表的長針是秒針，轉一周是30s，因為機械秒表采用齒輪轉動，指針不可能停留在兩小格之間，所以不可能估讀出比0.1s小的時間，位于機械秒表上部中間的小圓圈里面的是分針，轉一周是15min，每一小格是0.5min.其讀數方法是：總時間=短針讀數+長針讀數由圖可得t=(90+9.8)s=99.8s.【解析】【變式題3】 在某電路中，電流表使用00

8、.6A擋，電壓表使用03V擋，來測量電流與電壓，測量結果如圖1314甲、乙所示，其讀數分別是多少？ 圖1314電流表讀數為0.36A；電壓表的讀數為1.96V.讀數要注意有效位數 【解析】【變式題4】 電流表讀數為0.36A；電壓表的讀數為1.96V.讀數要注意有效位數 圖1315(1)如果是用10擋測量電阻，則讀數為 .(2)如果是用直流10mA擋測量電流，則讀數為 mA.(3)如果是用直流5V擋測量電壓，則讀數為 V.607.183.59測電阻類問題一、安培表的兩種接法：1測量電路的選擇：用伏安法測電阻電路主要有電流表的內接法和外接法兩種，在初中階段由于我們忽略電表對電路的影響，這兩種接法

9、也就不存在什么區(qū)別，但在實際電路中電壓表的內阻不是無窮大，電流表的電阻也不是零，所以它們接在電路中時對電路或多或少都會有影響，下面就兩種接法對電阻測量的影響做以介紹(1)電流表的內接法電路如圖1331所示，在此電路中電流的測量的是真實值即I測=I實，但加在電壓表兩端的電壓卻是被測電阻與電流表共同分得的電壓即U測U實，這樣我們在計算電阻R時R測=U測/I測U實/I實，也就是這樣測得的電阻比實際值偏大，實際上測得的電阻是電流表與被測電阻串聯的總電阻圖1331(2)電流表的外接法電路如圖1332所示，在此電路中電壓的測量的是真實值即U測=U實，但電流表所測電流卻是被測電阻與電壓表共同分得的電流，即I

10、測I實，這樣我們在計算電阻R時，R測=U測/I測U實/I實，也就是這樣測得的電阻比實際值偏小，實際上測得的電阻是電流表與被測電阻并聯的總電阻圖1332(3)電路的選擇既然兩種方法都存在系統(tǒng)誤差，那么我們在選擇電路時就應從盡量減小誤差的角度來選擇電路，如果我們選擇電流表的內接法，這時我們是忽略了電流表的分壓，即待測電阻分得的電壓遠大于電流表分得的電壓，也就是說RRA，同理如果我們選擇電流表的外接法，這時我們是忽略了電壓表的分流，即待測電阻分得的電流遠大于電壓表分得的電流，也就是說RVR.圖1333在不知電阻的具體值時我們可以選用試觸法，其電路可以參照圖1333.若電鍵先打在a端觀察兩表示數，再打

11、到b端再來觀察兩表示數，如果電壓表的示數變化明顯則說明電流表分壓不能忽略，所以應選用電流表的外接法，反之如電流表的示數變化明顯則說明電壓表的分流較大，電壓表的分流不能忽略，要選用電流表的內接法二、滑動變阻器在電路中的兩種用法： 1滑動變阻器的限流接法圖13342滑動變阻器的分壓接法圖1335 圖1335用法我們稱之為滑動變阻器的分壓接法，這種用法是把滑動變阻器的一部分與待測電阻并聯，從電路可知理論上它的電壓可以由0U連續(xù)可調，它的缺點是電路中電流較大3電路的選擇在實際電路中我們選擇哪種電路還要看具體情況，在以下情況我們要選擇分壓電路：(1)滑動變阻器的總阻值小于2Rx，(Rx為待測電阻阻值)這

12、時用限流接法電壓的調節(jié)范圍較小，應選用分壓接法(2)實驗本身要求電壓從零連續(xù)可調，或有明確說明時我們要選用分壓接法 三、實驗儀器的選擇在選擇實驗儀器時要遵守以下幾點：1安全：安全是儀器選擇的前提條件，在實驗時，電路中加在各儀器上的電流或電壓不允許超出各儀器的額定值或量程2在保證安全的前提下要盡可能做到精確，這樣可以減小實驗誤差如在選用電壓或電流表時，要盡可能使指針接近滿刻度，因為這樣可以減小誤差；在選用萬用表測電阻時，要選用使指針指在中間刻度附近的擋位3易于操作，這也是我們選擇儀器的一個標準，如我們用圖甲電路對電阻調壓時，若選用的滑動變阻器阻值太大，這樣在調節(jié)電壓時我們就很難操作【例3】 (2

13、009福建)(1)在通用技術課上，某小組在組裝潛艇模型時，需要一枚截面為外方內圓的小螺母，如圖1336甲所示現需要精確測量小螺母的內徑，可選用的儀器有：A50等分的游標卡尺 B螺旋測微器在所提供的儀器中應選用_在測量過程中，某同學在小螺母中空部分360范圍內選取不同的位置進行多次測量取平均值的目的是 _圖1336(2)某研究性學習小組為了制作一種傳感器，需要選用一電器元件圖1331乙為該電器元件的伏安特性曲線，有同學對其提出質疑，現需進一步驗證該伏安特性曲線，實驗室備有下列器材：器材(代號)規(guī)格電流表(A1)量程050mA，內阻約為50電流表(A2)量程0200mA，內阻約為10電壓表(V1)

14、量程03V，內阻約為10k電壓表(V2)量程015V，內阻約為25k滑動變阻器(R1)阻值范圍015，允許最大電流1A滑動變阻器(R2)阻值范圍01k，允許最大電流100mA直流電源(E)輸出電壓6V，內阻不計開關(S)導線若干為提高實驗結果的準確程度，電流表應選用_；電壓表應選用_；滑動變阻器應選用_(以上均填器材代號)為達到上述目的，請在虛線框內畫出正確的實驗電路原理圖，并標明所用器材的代號若發(fā)現實驗測得的伏安特性曲線與圖1336乙中曲線基本吻合，請說明該伏安特性曲線與小電珠的伏安特性曲線有何異同點？相同點：_ _不同點：_.【分析】 本題重點是伏特表與安培表外接法測電阻，滑動變阻器采用分

15、壓式連接，根據它們的條件與原理進行求解【解析】 (1)游標卡尺方便于測量內徑、外徑和深度，而螺旋測微器只能測外徑故選A；多次測量取平均值的目的就是減小偶然誤差(2)圖象中電流00.14A，電流表選A2；電源電壓6V，但圖象只要求電壓在03V之間調整，為了用分壓式接法，為了能很好調節(jié)電壓，滑動測量準確電壓表選V1；由于繪制圖象的需要，要求電壓從03V之間調整，所以滑動變阻器只能采變阻器應選用阻值較小的R1.從圖象的形狀和斜率變化趨勢上去找相同點和不同點，突出都是“非線性”，圖象上某點與原點連線的斜率是電阻的倒數 答案：(1)A；減小實驗的偶然誤差；(2)A2；V1；R1如圖相同點：通過該元件的電

16、流與電壓的變化關系和通過小電珠的電流與電壓的變化關系都是非線性關系；不同點：該元件的電阻值隨電壓的增大而減小，而小電珠的電阻值隨電壓的升高而增大【評析】 伏安法測電阻是中學物理的重點知識之一，是測電阻的核心，應重點關注，熟練掌握伏安法測電阻的條件、原理、誤差分析，還得關注它的各類變化形式，如安安法測電阻、伏伏法測電阻、安培表與變阻箱結合測電阻、伏特表與變阻箱結合測電阻等 【變式題1】 (2009廣東)某實驗小組利用實驗室提供的器材探究一種金屬絲的電阻率所用的器材包括：輸出電壓為3V的直流穩(wěn)壓電源、電流表、待測金屬絲、螺旋測微器(千分尺)、米尺、電阻箱、開關和導線等(1)他們截取了一段金屬絲，拉

17、直后固定在絕緣的米尺上，并在金屬絲上夾上一個小金屬夾，金屬夾可在金屬絲上移動請根據現有器材，設計實驗電路，并連接電路實物圖1337(a)圖1337(2)實驗的主要步驟如下：正確連接電路，設定電阻箱的阻值，開啟電源，合上開關；讀出電流表的示數，記錄金屬夾的位置；斷開開關_ 合上開關，重復的操作改變金屬絲上金屬夾的位置(3) 該小組測得電流與金屬絲接入長度關系的數據，并據此繪出了圖1337(b)的關系圖線，其斜率為_ (保留三位有效數字)；圖線縱軸截距與電源電動勢的乘積代表了_10.510.60A-1.m-1 金屬絲接入長度為零時的全電路(或電阻箱、電流表)的電阻之和.圖1337(4)他們使用螺旋

18、測微器測量金屬絲的直徑，示數如圖1337(c)所示金屬絲的直徑是0.200mm.圖(b)中圖線的斜率、電源電動勢和金屬絲橫截面積的乘積代表的物理量是 ，其數值和單位為 (保留三位有效數字) 金屬絲的電阻率9.6910-71.0210-6m【解析】【變式題2】 (2010重慶)在探究小燈泡的伏安特性實驗中，所用器材有：燈泡L，量程恰當的電流表A和電壓表V，直流電源E、滑動變阻器R、電鍵S等，要求燈泡兩端電壓從0V開始變化 實驗中滑動變阻器應采用 接法(“分壓”或“限流”)某同學已連接如圖1338所示的電路，在連接最后一根導線的c端到直流電源正極之前，請指出其中僅有的2個不當之處，并說明如何改正

19、分壓圖1338A：電鍵不應閉合，應處于斷開狀態(tài)；B：滑動變阻器的滑動觸頭P位置不當，應將其置于b端.電路正確連接后，分別測得兩只燈泡L1和L2的伏安特性曲線如圖13310中和所示，然后將燈泡L1、L2與電池組(電動勢和內阻均恒定)連成圖1339所示電路多次測量后得到通過L1和L2的電流平均值分別為0.30A和0.60A.圖1339圖13310A在圖13310中畫出電池組路端電壓U和電流I的關系曲線B由該曲線可知電池組的電動勢為 V，內阻為 w(取兩位有效數字)4.62.7【解析】 探究小燈泡的伏安特性曲線要求電壓從0到額定電壓變化，所以滑動變阻器必須采用分壓接法 在連接線路時必須將每個開關斷開

20、，而圖中是閉合的，這是第一個錯誤連好線路后在閉合開關前需要將限流滑動變阻器調到阻值最大，將分壓滑動變阻器調到輸出為0端，在圖中是b端，以保護電源和電表【變式題3】(1)用多用表的歐姆擋測量阻值約為幾十千歐的電阻Rx，以下給出的是可能的操作步驟，其中S為選擇開關，P為歐姆擋調零旋鈕，把你認為正確的步驟前的字母按合理的順序填寫在下面_ .a將兩表筆短接，調節(jié)P使指針對準刻度盤上歐姆擋的零刻度，斷開兩表筆b將兩表筆分別連接到被測電阻的兩端，讀出Rx的阻值后，斷開兩表筆c旋轉S使其尖端對準歐姆擋1kc、a、b、ed旋轉S使其尖端對準歐姆擋100e旋轉S使其尖端對準交流500V擋，并拔出兩表筆根據如圖1

21、3311所示指針位置，此被測電阻的阻值約為 . 圖1331130k(2)下述關于用多用表歐姆擋測電阻的說法中正確的是( )A測量電阻時如果指針偏轉過大，應將選擇開關S撥至倍率較小的擋位，重新調零后測量B測量電阻時，如果紅、黑表筆分別插在負、正插孔，則會影響測量結果C測量電路中的某個電阻，應該把該電阻與電路斷開D測量阻值不同的電阻時都必須重新調零AC 【解析】 (1)測量幾十千歐的電阻Rx我們一般選擇較大的擋位先粗測，使用前應先進行調零，然后依據歐姆表的示數，再更換擋位，重新調零，再進行測量；使用完畢應將選擇開關置于OFF位置或者交流電壓最大擋，拔出表筆歐姆表的示數乘以相應擋位的倍率即為待測電阻

22、的阻值30k. (2)歐姆擋更換規(guī)律“大小，小大”，即當指針偏角較大時，表明待測電阻較小，應換較小的擋位；反之應換較大的擋位電流總是從紅表筆流入從黑表筆流出多用電表，每次換擋一定要進行歐姆調零，測量電阻一定要斷電作業(yè) 9、靜夜四無鄰，荒居舊業(yè)貧。2022/10/162022/10/16Sunday, October 16, 202210、雨中黃葉樹，燈下白頭人。2022/10/162022/10/162022/10/1610/16/2022 2:05:03 AM11、以我獨沈久，愧君相見頻。2022/10/162022/10/162022/10/16Oct-2216-Oct-2212、故人江海

23、別，幾度隔山川。2022/10/162022/10/162022/10/16Sunday, October 16, 202213、乍見翻疑夢，相悲各問年。2022/10/162022/10/162022/10/162022/10/1610/16/202214、他鄉(xiāng)生白發(fā)，舊國見青山。16 十月 20222022/10/162022/10/162022/10/1615、比不了得就不比，得不到的就不要。十月 222022/10/162022/10/162022/10/1610/16/202216、行動出成果，工作出財富。2022/10/162022/10/1616 October 202217、做

24、前，能夠環(huán)視四周；做時，你只能或者最好沿著以腳為起點的射線向前。2022/10/162022/10/162022/10/162022/10/169、沒有失敗，只有暫時停止成功！。2022/10/162022/10/16Sunday, October 16, 202210、很多事情努力了未必有結果，但是不努力卻什么改變也沒有。2022/10/162022/10/162022/10/1610/16/2022 2:05:03 AM11、成功就是日復一日那一點點小小努力的積累。2022/10/162022/10/162022/10/16Oct-2216-Oct-2212、世間成事，不求其絕對圓滿，留一

25、份不足，可得無限完美。2022/10/162022/10/162022/10/16Sunday, October 16, 202213、不知香積寺，數里入云峰。2022/10/162022/10/162022/10/162022/10/1610/16/202214、意志堅強的人能把世界放在手中像泥塊一樣任意揉捏。16 十月 20222022/10/162022/10/162022/10/1615、楚塞三湘接，荊門九派通。十月 222022/10/162022/10/162022/10/1610/16/202216、少年十五二十時，步行奪得胡馬騎。2022/10/162022/10/1616 Octob