復(fù)習(xí)鞏固06 實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)知識及儀器的使用（解析版）-2025版高三物理寒假精-品講義

專題06實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)知識及儀器的使用?？伎键c(diǎn)真題舉例游標(biāo)卡尺的讀數(shù)2024·廣東·高考真題多用電表的使用2024·河南·高考真題\o"使用多用電表測量二極管的正反向電阻"多用電表的使用2024·浙江·高考真題電壓表和電流表的讀數(shù)2024·甘肅·高考真題掌握誤差的定義和減少誤差的方法；掌握常用儀器的使用方法及讀數(shù)；掌握實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析方法；掌握實(shí)驗(yàn)方法，學(xué)會選擇正確的實(shí)驗(yàn)方法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)掌握實(shí)驗(yàn)的類型及解題思路。TOC\o"1-2"\h\u核心考點(diǎn)01實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)知識驗(yàn) 一、誤差 3二、精度 3三、有效數(shù)字 4四、單位 4核心考點(diǎn)02測量儀器 6一、高考要求的測量儀器 6二、重要測量儀器及讀數(shù) 7三、電流表的接法 13四、滑動變阻器的接法 14五、電表的改裝 15六、實(shí)驗(yàn)器材選擇的方法 17核心考點(diǎn)03實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析方法 17一、平均值法 17二、列表法 18三、作圖法 18四、逐差法 18核心考點(diǎn)04實(shí)驗(yàn)方法 18一、控制變量法 18二、轉(zhuǎn)換法 18三、等效替代法 19四、比較法 19五、放大法 19六、近似法 19七、外推法 20八、留跡法 20九、累積法 20核心考點(diǎn)05實(shí)驗(yàn)分類 20一、測量型實(shí)驗(yàn) 20二、驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn) 20三、探究性實(shí)驗(yàn) 20四、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn) 21核心考點(diǎn)01實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)知識一、誤差1、定義測量值與真實(shí)值的差異叫做誤差。2、分類①偶然誤差：由各種偶然因素對實(shí)驗(yàn)者、測量儀器、被測物理量的影響而產(chǎn)生的。②系統(tǒng)誤差：由于儀器本身不精確，或?qū)嶒?yàn)方法粗略，或?qū)嶒?yàn)原理不完善而產(chǎn)生的。3、產(chǎn)生原因①偶然誤差產(chǎn)生原因：測量、讀數(shù)不準(zhǔn)確。②系統(tǒng)誤差產(chǎn)生原因：實(shí)驗(yàn)儀器不精確，實(shí)驗(yàn)原理不完善，實(shí)驗(yàn)方法粗略。4、影響導(dǎo)致結(jié)果偏大或偏小。5、減小方法①減小偶然誤差的方法：多次測量求平均值；多次測量，做圖像進(jìn)行求解。②減小系統(tǒng)誤差的方法：校準(zhǔn)測量儀器，完善實(shí)驗(yàn)原理，改進(jìn)實(shí)驗(yàn)方法，恰當(dāng)選擇儀器精度或量程。6、絕對誤差絕對誤差＝|測量值－真實(shí)值|?！咀⒁狻拷^對誤差只能判別一個(gè)測量結(jié)果的精確度，比較兩個(gè)測量結(jié)果的精準(zhǔn)度則必須用相對誤差。7、相對誤差相對誤差＝eq\f(絕對誤差,真實(shí)值)×100%?！咀⒁狻空`差是不可避免的，但是可以減少。真實(shí)值常以公認(rèn)值、理論值或多次測量的平均值代替。二、精度1、定義精度是測量值與真值的接近程度。2、分類包含精密度和準(zhǔn)確度和精確度三個(gè)方面。精密度：多次測定值之間相吻合的程度。準(zhǔn)確度：測定值于真實(shí)值接近的程度。精確度：被測量的測得值與其真值的一致程度。3、提高方法①選擇合適的工具和設(shè)備；②控制實(shí)驗(yàn)環(huán)境；③采用合適的樣本大?。虎苤貜?fù)測量實(shí)驗(yàn)；⑤減少可能的誤差來源；⑥采用適當(dāng)?shù)膶?shí)驗(yàn)方法。三、有效數(shù)字1、定義帶有一位不可靠數(shù)字的近似數(shù)字，叫做有效數(shù)字，有效數(shù)字是指近似數(shù)字而言，只能帶有一位不可靠數(shù)字，不是位數(shù)越多越好。2、構(gòu)成有效數(shù)字=可靠數(shù)字+一位可疑數(shù)字。例如用最小刻度為0.1cm的刻度尺量出某物體的長度為6.66cm，顯然這個(gè)數(shù)值的前2位數(shù)是準(zhǔn)確的，最后一位數(shù)字就不是那么可靠了，因?yàn)樗菧y量者估計(jì)出來的?！咀⒁狻糠彩怯脺y量儀器直接測量的結(jié)果，讀數(shù)一般要求在讀出儀器最小刻度所在位的數(shù)值（可靠數(shù)字）后，再向下估讀一位（不可靠數(shù)字），這里不受有效數(shù)字位數(shù)的限制。3、理解一切非零數(shù)字都是有效數(shù)字，如66.66m是四位有效數(shù)字。非零數(shù)字之間的零及非零數(shù)字后邊的零都是有效數(shù)字。如2.001m和6.000m均是4位有效數(shù)字，0.606m和0.660m均為3位有效數(shù)字。有效數(shù)字的位數(shù)與單位和小數(shù)點(diǎn)的位置無關(guān)。如16.66m、166.6m、0.1666m均是4位有效數(shù)字。乘方不算是有效數(shù)字。如6.66×106為3位有效數(shù)字，6000要改成3位有效數(shù)字，則應(yīng)寫成6.00×103。4、有效數(shù)字的作用和意義根據(jù)有效數(shù)字位數(shù)的要求，我們可以選取不同準(zhǔn)確度的測量儀器。利用測量結(jié)果還可以判斷出測量儀器的最小刻度（準(zhǔn)確度）。3、運(yùn)算規(guī)則①加減運(yùn)算，有效數(shù)字取舍以小數(shù)點(diǎn)后位數(shù)最少的數(shù)值為準(zhǔn)。例如0.0231、24.57和1.16832這三個(gè)數(shù)相加，24.57的數(shù)值小數(shù)點(diǎn)后位數(shù)最少，故其它數(shù)值也應(yīng)取小數(shù)點(diǎn)后兩位，其結(jié)果為0.02+24.57+1.17=25.76。②乘除運(yùn)算，應(yīng)以有效數(shù)字最少的為準(zhǔn)。例如0.0231、24.57和1.16832這三個(gè)數(shù)相乘，0.0231的數(shù)子最少，只有三位，故其它數(shù)值也應(yīng)只取位，其結(jié)果為0.0231×24.6×+1.17=0.665。四、單位1、國際單位制（SI）由7個(gè)基本單位，2個(gè)輔助單位和19個(gè)具有專門名稱的導(dǎo)出單位組成。2、7個(gè)基本單位基本單位物理量及其表示符號單位名稱及簡稱單位符號長度l米m質(zhì)量m千克kg時(shí)間t秒s電流強(qiáng)度I安培、安A熱力學(xué)溫度T開爾文、開K物質(zhì)的量n摩爾、摩mol發(fā)光強(qiáng)度I、IV坎德拉、坎cd3、導(dǎo)出單位①物質(zhì)的描述涉及的單位如下表所示。項(xiàng)目物理量名稱符號單位名稱及簡稱單位符號物質(zhì)的描述面積S平方米m2體積V立方米m3速度v米每秒m/s加速度a米每二次方秒m/s2角速度ω弧度每秒rad/s頻率f、ν赫茲、赫Hz密度ρ千克每立方米kg/m3②力學(xué)涉及的單位如下表所示。項(xiàng)目物理量名稱符號單位名稱及簡稱單位符號力學(xué)單位力F牛頓、牛N動量p千克米每秒kg·m/s壓強(qiáng)p帕斯卡、帕Pa功W焦耳、焦J能量E焦耳、焦J功率P瓦特、瓦W③電磁學(xué)涉及的單位如下表所示。項(xiàng)目物理量名稱符號單位名稱及簡稱單位符號電磁學(xué)單位電荷量Q庫侖、庫C電場強(qiáng)度E伏每米V/m電位、電壓、電勢差U伏特、伏V電容C法拉、法F電阻R歐姆、歐Ω電阻率ρ歐米Ω·m磁感應(yīng)強(qiáng)度B特斯拉、特T磁通量Φ韋伯、韋Wb電感L亨利、亨H核心考點(diǎn)02測量儀器高考要求的測量儀器1、力學(xué)物理量涉及的測量儀器長度：刻度尺。時(shí)間：秒表、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器。質(zhì)量：天平。速度：光電門、紙帶、頻閃照相。加速度：光電門、紙帶、頻閃照相。力：彈簧測力計(jì)。2、電磁學(xué)物理量涉及的測量儀器電壓：電壓表、表頭、多用電表。電流：電流表、表頭、多用電表。電阻：歐姆表、電阻箱。電阻率：電流表、電壓表、螺旋測微器、游標(biāo)卡尺。變壓器：可拆變壓器、多用電表。3、熱學(xué)物理涉及的測量儀器分子大?。毫客?。氣體壓強(qiáng)與體積關(guān)系：壓力表。4、光學(xué)物理量涉及的測量儀器折射率：量角器、三角板。雙縫干涉：測量頭、刻度尺。5、不需要估讀的測量儀器游標(biāo)卡尺、秒表、電阻箱在讀數(shù)時(shí)不需要估讀；歐姆表刻度不均勻，可以不估讀或按半刻度估讀。6、需要估讀的測量儀器的讀數(shù)方法使用這些儀器時(shí)，凡是最小刻度是10分度的，要求讀到最小刻度后再往下估讀一位（估讀的這位是不可靠數(shù)字，但是有效數(shù)字的不可缺少的組成部分）。凡是最小刻度不是10分度的，只要求讀到最小刻度所在的這一位，不再往下估讀。最小分度含有1的儀器:估讀數(shù)字出現(xiàn)在最小分度的下一位,將不足最小分度的部分按最小分度的十分之幾去估讀。最小分度含有2的儀器：估讀數(shù)字出現(xiàn)在最小分度的同一位,將最小分度分為二等分，把不足最小分度的部分以不足半等分的舍去，等于或超過半等分的算一個(gè)等分去估讀。最小分度含有5的儀器：估讀數(shù)字出現(xiàn)在最小分度的同一位,將最小分度分為五等分，將不足最小分度的部分按占最小分度的五分之幾去估讀。二、重要測量儀器及讀數(shù)1、刻度尺刻度尺又稱為米尺，常用米尺的最小刻度為1mm，量程不等。讀數(shù)規(guī)則：精度為1mm，讀數(shù)時(shí)應(yīng)估讀到0.1mm。2、秒表也稱“停表”，表針的運(yùn)行靠齒輪轉(zhuǎn)動帶動，如下圖所示，長針是秒針，指示大圓周的刻度，其最小分度一般是0.1s，秒針轉(zhuǎn)一圈是30s；短針是分針，指示小圓圈的刻度，其最小分度值常見的為0.5min，讀數(shù)規(guī)則：所測時(shí)間超過0.5min時(shí)，0.5min的整數(shù)倍部分由分針讀出，不足0.5min的部分由秒針讀出，即t=短針讀數(shù)（t1）+長針讀數(shù)（t2）。對秒表讀數(shù)時(shí)一般不估讀，因?yàn)闄C(jī)械表采用的是齒輪傳動，指針不可能停在兩個(gè)小格之間，所以不能估讀出比最小刻度更短的時(shí)間。3、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器計(jì)時(shí)儀器電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器電火花計(jì)時(shí)器圖例構(gòu)造線圈、振片、振針、復(fù)寫紙、限位孔、永久磁鐵和紙帶。正負(fù)脈沖輸出插座、墨粉紙盒、紙盤軸、彈性卡工作原理當(dāng)線圈通以8V的交流電時(shí)，線圈產(chǎn)生的交變磁場使振動片（由彈簧鋼制成）磁化，振動片的一端位于永久磁鐵的磁場中。由于振動片的磁極隨著電流方向的改變而不斷變化，在永久磁鐵的磁場作用下，振動片將上下振動。給電火花打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接220V電源，按下脈沖輸出開關(guān)，計(jì)時(shí)器發(fā)出的脈沖電流，接正極的放電針和墨粉紙盤到接負(fù)極的紙盤軸，產(chǎn)生火花放電，于是在紙帶上打出一系列的點(diǎn)，而且在交流電的每個(gè)周期放電一次，因此電火花打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出點(diǎn)間的時(shí)間間隔等于交流電的周期。打點(diǎn)周期0.02s記錄信息位置、時(shí)刻、位移、時(shí)間4、彈簧測力計(jì)用來測量力的大小的儀器。讀數(shù)規(guī)則：如上圖所示是分度值為0.2N的彈簧測力計(jì)，估讀時(shí)可以將每一分度分為2等份，若指針超過1等份即超過半格就算1個(gè)分度值0.2N，若指針指向小于1等份即未超過半格，對這種情況應(yīng)當(dāng)舍去，測量數(shù)據(jù)的有效數(shù)字末位就在精度的同一位，估讀位仍在最小分度的同一位。5、游標(biāo)卡尺構(gòu)造：主尺、游標(biāo)尺（主尺和游標(biāo)尺上各有一個(gè)內(nèi)、外測量爪）、游標(biāo)卡尺上還有一個(gè)深度尺。如下圖所示。測量原理：游標(biāo)卡尺是利用主尺的單位刻度（1mm）與游標(biāo)尺的單位刻度之間固定的微量差值來提高測量精度的。常用的游標(biāo)卡尺有10分度、20分度和50分度三種。讀數(shù)：測量值＝主尺上讀的整毫米數(shù)＋游標(biāo)尺上對齊格數(shù)×精確度(mm)。三種分度如下表所示：刻度格數(shù)精確度（mm）測量結(jié)果精確度（可精確到）100.1主尺上讀的毫米數(shù)＋0.1n0.1mm200.05主尺上讀的毫米數(shù)＋0.05n0.05mm500.02主尺上讀的毫米數(shù)＋0.02n0.02mm說明：n表示從游標(biāo)尺上讀出與主尺上某一刻度線對齊的游標(biāo)尺的格數(shù)。【注意】游標(biāo)卡尺是根據(jù)刻度線對齊來讀數(shù)的，所以不需要估讀，但讀數(shù)要注意最小精確度所在的位數(shù)，如果讀數(shù)最后一位是0，0要保留；注意游標(biāo)尺上第幾條刻度線（不含零刻度線）與主尺對齊。某實(shí)驗(yàn)小組用單擺測量重力加速度。所用實(shí)驗(yàn)器材有擺球、長度可調(diào)的輕質(zhì)擺線、刻度尺、某實(shí)驗(yàn)小組用單擺測量重力加速度。所用實(shí)驗(yàn)器材有擺球、長度可調(diào)的輕質(zhì)擺線、刻度尺、50分度的游標(biāo)卡尺、攝像裝置等。

(1)用游標(biāo)卡尺測量擺球直徑d。當(dāng)量爪并攏時(shí)，游標(biāo)尺和主尺的零刻度線對齊。放置擺球后游標(biāo)卡尺示數(shù)如圖1甲所示，則擺球的直徑d為______mm。【答案】19.02

【解析】解：(1)游標(biāo)卡尺的精度為0.02mm，固定尺讀數(shù)為19mm，游標(biāo)尺讀數(shù)為1×0.02mm，則擺球的直徑d=19mm+0.02mm=19.02mm。6、螺旋測微器構(gòu)造：測砧A和固定刻度B固定在尺架C上，可動刻度E、旋鈕D和微調(diào)旋鈕D′是與測微螺桿F連在一起的，并通過精密螺紋套在B上。如下圖所示。測量原理：測微螺桿F與固定刻度B之間的精密螺紋的螺距為0.5mm，即旋鈕D每旋轉(zhuǎn)一周，F(xiàn)前進(jìn)或后退0.5mm，而可動刻度E上有50個(gè)等分刻度，可動刻度每旋轉(zhuǎn)一格，F(xiàn)前進(jìn)或后退0.01mm，即螺旋測微器的精確度為0.01mm。讀數(shù)時(shí)應(yīng)估讀到毫米的千分位上，因此螺旋測微器又叫千分尺。讀數(shù)：測量值＝固定刻度整毫米數(shù)＋半毫米數(shù)＋可動刻度讀數(shù)(含估讀)×eq\f(0.5,50)mm。【注意】讀數(shù)時(shí)要準(zhǔn)確到0.01mm，然后要估讀到0.001mm，測量結(jié)果若用毫米做單位，則小數(shù)點(diǎn)后面必須保留三位；要注意固定刻度上半毫米刻度線是否露出。一學(xué)生小組做“用單擺測量重力加速度的大小”實(shí)驗(yàn)。一學(xué)生小組做“用單擺測量重力加速度的大小”實(shí)驗(yàn)。

(1)用實(shí)驗(yàn)室提供的螺旋測微器測量擺球直徑。首先，調(diào)節(jié)螺旋測微器，擰動微調(diào)旋鈕使測微螺桿和測砧相觸時(shí)，發(fā)現(xiàn)固定刻度的橫線與可動刻度上的零刻度線未對齊，如圖(a)所示，該示數(shù)為______mm；螺旋測微器在夾有擺球時(shí)示數(shù)如圖(b)所示，該示數(shù)為______mm，則擺球的直徑為______mm。【答案】(1)0.007；20.034

【解析】解：(1)測量錢測微螺桿與測砧相觸時(shí)，圖(a)的示數(shù)為d0=0mm+0.7×0.01mm=0.007mm

螺旋測微器的分度值為0.01mm，需要估讀到分度值的下一位，則圖中的讀數(shù)為：d1=20mm+3.4×0.01mm=20.034mm7、電流表量程：①0.1～0.6A，精確度為0.02A，讀數(shù)規(guī)則：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”，即讀到最小刻度的一半0.01A；②0～3A，精確度為0.1A，讀數(shù)規(guī)則：需要估讀，看清楚指針的實(shí)際位置，讀到小數(shù)點(diǎn)后面兩位。8、電壓表量程：①0～3V，精確度為0.1V，讀數(shù)規(guī)則：需要估讀，看清楚指針的實(shí)際位置，讀到小數(shù)點(diǎn)后面兩位；②0～15V，精確度為0.5V，讀數(shù)規(guī)則：在讀數(shù)時(shí)只要求讀到小數(shù)點(diǎn)后面一位，這時(shí)要求“eq\f(1,5)格估讀”，即讀到0.1V。9、電阻箱如下圖所示，電阻箱有6個(gè)旋鈕，每個(gè)旋鈕上方都標(biāo)有倍率，將每個(gè)旋鈕上指針?biāo)傅臄?shù)值（都為整數(shù)）乘以各自的倍率，從最高位依次往下讀，即可得到這時(shí)電阻箱的實(shí)際阻值。10、多用電表外形如下圖所示：上半部分為表盤，表盤上有電流、電壓、電阻等多種量程的刻度；下半部分為選擇開關(guān)，它的四周刻有各種測量項(xiàng)目和量程。歐姆表的歐姆調(diào)零旋鈕(使電表指針指在右端零歐姆處)、指針定位螺絲(使電表指針指在左端的“0”位置)、表筆的正、負(fù)插孔(紅表筆插入“＋”插孔，黑表筆插入“－”插孔)。原理圖如下：用途：①測電壓：將功能選擇開關(guān)旋轉(zhuǎn)到直流電壓擋；根據(jù)待測電壓的估計(jì)值選擇直流電壓擋合適的量程；測量時(shí)，用紅黑測試表筆使多用電表與被測電路并聯(lián)，使電流從“＋”插孔流入多用電表，從“－”插孔流出多用電表；根據(jù)擋位所指的量程以及指針?biāo)傅目潭戎?，讀出電壓表的示數(shù)。電路圖如下所示：②測電流：選擇直流電流擋合適的量程；將被測電路導(dǎo)線卸開一端，把多用電表串聯(lián)在電路中；測量時(shí)，用紅黑測試表筆使多用電表與被測電路串聯(lián)，使電流從“＋”插孔流入多用電表，從“－”插孔流出多用電表；根據(jù)擋位所指的量程以及指針?biāo)傅目潭戎?，讀出電流表的示數(shù)。電路圖如下所示：③測電阻，原理如下表所示：電路圖I與Rx的對應(yīng)關(guān)系相當(dāng)于待測電阻Rx＝0，調(diào)節(jié)R使，即表頭滿偏(RΩ＝Rg＋r＋R)相當(dāng)于待測電阻Rx＝∞，此時(shí)I＝0，指針不偏轉(zhuǎn)待測電阻為Rx，，指針指到某確定位置刻度特點(diǎn)表頭電流滿偏I(xiàn)g處，對應(yīng)歐姆表零刻度(右側(cè))表頭電流I＝0處，對應(yīng)歐姆表∞刻度(左側(cè))表頭電流I與電阻Rx一一對應(yīng)，但不是線性關(guān)系，表盤刻度不均勻黑表筆與電源的正極連接，紅表筆與電源的負(fù)極連接，電流方向?yàn)椤凹t進(jìn)黑出”。當(dāng)多用電表指針指在中央時(shí)eq\f(Ig,2)＝eq\f(E,RΩ＋R中)，故中值電阻R中＝RΩ。測量步驟：①估測待測電阻阻值，選擇合適的量程；②歐姆調(diào)零；③將被測電阻接在紅、黑表筆之間；④讀數(shù)：指針示數(shù)乘以倍率；⑤使用完畢：選擇開關(guān)置于“OFF”擋，長期不用應(yīng)取出電池?！咀⒁狻竣賲^(qū)分“機(jī)械零點(diǎn)”與“歐姆零點(diǎn)”。機(jī)械零點(diǎn)是表盤刻度左側(cè)的“0”位置，機(jī)械調(diào)零調(diào)節(jié)的是表盤下邊中間的指針定位螺絲；歐姆零點(diǎn)是指刻度盤右側(cè)的“0”位置，歐姆調(diào)零調(diào)節(jié)的是歐姆調(diào)零旋鈕；②使指針指在中值附近，否則換擋；③測電阻時(shí)每換一次擋必須重新歐姆調(diào)零；④手不能接觸表筆的金屬桿；⑤測量電阻時(shí)待測電阻要與其他元件和電源斷開。三、電流表的接法兩種接法的對比如下表所示：電流表的接法內(nèi)接法外接法電路圖適用條件RA?RxRV?Rx適合于測量大電阻小電阻電阻測量值R測＝eq\f(U測,I測)＝Rx＋RA>Rx測量值大于真實(shí)值。R測＝eq\f(U測,I測)＝eq\f(RxRV,Rx＋RV)<Rx測量值小于真實(shí)值。誤差分析電流表分壓U測＝Ux＋UA電壓表分流I測＝Ix＋I(xiàn)V選擇標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算法：當(dāng)RA?Rx或Rx>eq\r(RARV)時(shí)，選用電流表內(nèi)接法；當(dāng)RV?Rx或Rx<eq\r(RARV)時(shí)，選用電流表外接法（大內(nèi)偏大，小外偏?。?。實(shí)驗(yàn)試探法：按如圖所示接好電路，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。某實(shí)驗(yàn)小組同學(xué)要測量阻值約為350Ω的定值電阻某實(shí)驗(yàn)小組同學(xué)要測量阻值約為350Ω的定值電阻Rx，現(xiàn)備有下列器材：A.電流表A(量程為10mA，內(nèi)阻約為100Ω)；B.電壓表V(量程為3V，內(nèi)阻約為3kΩ)；C.滑動變阻器R1(阻值范圍為0～10Ω，額定電流為2A)；D.定值電阻R2(阻值為750Ω)；E.直流電源E(電動勢為4.5V，內(nèi)阻不計(jì))；F.開關(guān)S和導(dǎo)線若干。(1)實(shí)驗(yàn)小組設(shè)計(jì)了如圖甲、乙所示的兩種測量電路，電阻的測量值可由Rx＝eq\f(U,I)計(jì)算得出。式中U與I分別為電壓表和電流表的讀數(shù)，則圖________(填“甲”或“乙”)所示電路的測量值更接近待測電阻的真實(shí)值。(2)若采用(1)中所選電路進(jìn)行測量，得到電壓表和電流表的示數(shù)如圖丙所示，則由此組數(shù)據(jù)可得待測電阻的測量值Rx＝________Ω，若所用電壓表和電流表的內(nèi)阻分別按3kΩ和100Ω進(jìn)行計(jì)算，則由此可得待測電阻的真實(shí)值R真＝________Ω(計(jì)算結(jié)果均保留3位有效數(shù)字)?！敬鸢浮?1)乙(2)300333【解析】(1)由于eq\f(RV,Rx)≈eq\f(3000,350)＝8.57>eq\f(Rx,RA)＝eq\f(350,100)＝3.5可知電流表分壓更明顯，故采用電流表外接法，則題圖乙所示的電路測量更準(zhǔn)確，測量值更接近待測電阻的真實(shí)值。(2)根據(jù)讀數(shù)規(guī)律可知，電壓表的示數(shù)U＝1.80V，電流表的示數(shù)為I＝6.0mA，根據(jù)歐姆定律可得待測電阻的阻值為Rx＝eq\f(U,I)＝eq\f(1.80,6.0×10－3)Ω＝300Ω，電路誤差在于電壓表的分流，則R真＝eq\f(U,I－\f(U,RV))＝eq\f(1.80,6.0×10－3－\f(1.80,3×103))Ω＝333Ω。四、滑動變阻器的接法兩種接法的對比如下表所示：接法類型限流接法分壓接法說明電路圖串并聯(lián)關(guān)系不同。負(fù)載R上電壓調(diào)節(jié)范圍(不計(jì)電源內(nèi)阻)eq\f(RE,R＋R0)≤U≤E0≤U≤E分壓電路調(diào)節(jié)范圍大。閉合S前觸頭位置b端a端原因：保護(hù)電路元件?！咀⒁狻炕瑒幼冏杵鞯淖畲笞柚岛陀秒娖鞯淖柚挡畈欢嗲也灰箅妷簭牧汩_始變化，通常情況下，由于限流式結(jié)構(gòu)簡單、耗能少，優(yōu)先使用限流式?；瑒幼冏杵鞅仨毥映煞謮弘娐返膸追N情況：①要求電壓表能從零開始讀數(shù)，要求電壓(電流)測量范圍盡可能大；②當(dāng)待測電阻Rx?R(滑動變阻器的最大阻值)時(shí)(限流式接法滑動變阻器幾乎不起作用)；③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。當(dāng)采用分壓式接法時(shí)，一般應(yīng)選用最大阻值較小、而額定電流較大的滑動變阻器；當(dāng)采用限流式接法時(shí)，一般應(yīng)選用最大阻值比待測電阻稍大或差不多的滑動變阻器。為測量“12V、5W”的小燈泡在不同電壓下的功率，給定了以下器材：為測量“12V、5W”的小燈泡在不同電壓下的功率，給定了以下器材：電源：12V，內(nèi)阻不計(jì)；電流表：量程0～0.6A、0～3A，內(nèi)阻約為0.2Ω；電壓表：量程0～3V、0～15V，內(nèi)阻約為15kΩ；滑動變阻器：0～20Ω，允許最大電流1A；開關(guān)一個(gè)，導(dǎo)線若干，實(shí)驗(yàn)要求加在小燈泡上的電壓從零開始調(diào)節(jié)。(1)以下四個(gè)電路圖你認(rèn)為最合適的是________。(2)在本實(shí)驗(yàn)中，電流表的量程可選________。【答案】：(1)A(2)0～0.6A【解析】：(1)電壓從零開始調(diào)節(jié)需采用滑動變阻器分壓式接法，故C與D電路圖不符合電壓從零開始調(diào)節(jié)。小燈泡的電阻RL＝eq\f(U2,P)＝eq\f(122,5)Ω＝28.8Ω，eq\f(RL,RA)＝144，eq\f(RV,RL)≈520.8，由于eq\f(RL,RA)<eq\f(RV,RL)，故電流表應(yīng)采用外接法，電路圖應(yīng)選A。(2)小燈泡的額定電流I＝eq\f(P,U)＝eq\f(5,12)A≈0.4A，故電流表量程為0～0.6A。五、電表的改裝電表改裝的問題實(shí)際上是串、并聯(lián)電路中電流、電壓的計(jì)算問題，只要把表頭看成一個(gè)電阻Rg即可．無論表頭改裝成電壓表還是電流表，它的三個(gè)參量Ug、Ig、Rg是不變的，即通過表頭的最大電流并不改變。兩種方法的對比如下表所示：改裝類型改裝成大量程電壓表改裝成大量程電流表改裝的電路改裝原理給表頭串聯(lián)一個(gè)較大電阻，常被稱作分壓電阻（串聯(lián)分壓）給表頭并聯(lián)一個(gè)較小電阻，常被稱作分流電阻（并聯(lián)分流）接入的阻值R＝eq\f(U,Ig)－RgR＝eq\f(Ug,I－Ig)改裝后的量程U＝Ig(Rg＋R)I＝eq\f(R＋Rg,R)Ig改裝后的內(nèi)阻RV＝Rg＋RRA＝eq\f(RRg,R＋Rg)校準(zhǔn)電路【注意】改裝后表頭內(nèi)阻Rg、表頭的滿偏電流Ig、滿偏電壓Ug都沒有變，只是表頭的刻度需要相應(yīng)的調(diào)整。某同學(xué)欲將量程為某同學(xué)欲將量程為Ig的電流表G1改裝成多個(gè)量程的電流表。(1)他用量程也為Ig的電流表G2采用如圖甲所示的電路，測定電流表G1的內(nèi)阻。若電阻箱的示數(shù)為R′，電流表G1和G2的示數(shù)分別為I1和I2，則電流表G1內(nèi)阻的表達(dá)式為Rg＝________?，F(xiàn)將滑動變阻器R滑片移到某一位置，將電阻箱的阻值調(diào)到R′＝200Ω時(shí)，兩電流表G1和G2示數(shù)如圖乙所示，則電流表G1的內(nèi)阻為________Ω。(2)測量出電流表G(2)測量出電流表G1的內(nèi)阻后，電流表G1的改裝電路如圖丙所示。已知G1的滿偏電流Ig＝0.60mA，R1、R2是定值電阻。若開關(guān)S擲于a接線柱，改裝成量程為1mA的電流表；若開關(guān)S擲于b接線柱，改裝成量程為10mA的電流表。則根據(jù)題中所給條件，定值電阻的阻值應(yīng)為R1＝________Ω，R2＝________Ω。(3)如圖丁所示，用量程IA＝1mA、內(nèi)阻rA＝100Ω的標(biāo)準(zhǔn)電流表對改裝表1mA擋的不同刻度進(jìn)行校準(zhǔn)。所用電池的電動勢E＝1.5V(內(nèi)阻忽略不計(jì))，定值電阻R0有兩種規(guī)格，阻值分別為1kΩ和2kΩ。圖中R0應(yīng)選用阻值為________kΩ的定值電阻。【答案】：(1)eq\f(I2－I1R′,I1)100(2)15135(3)1【解析】：(1)電阻箱R′中的電流為I2－I1，由串、并聯(lián)電路規(guī)律有I1Rg＝(I2－I1)R′，解得Rg＝eq\f(I2－I1R′,I1)；電流表G1的示數(shù)I1＝0.24mA，電流表G2的示數(shù)I2＝0.36mA，R′＝200Ω，代入數(shù)據(jù)解得Rg＝100Ω。(2)由題圖丙可知Ig＋eq\f(IgRg,R1＋R2)＝0.001A，Ig＋eq\f(IgRg＋R2,R1)＝0.010A代入數(shù)據(jù)解得R1＝15Ω，R2＝135Ω。(3)改裝后1mA擋電流表的內(nèi)阻r＝eq\f(RgR1＋R2,Rg＋R1＋R2)＝60Ω，由閉合電路的歐姆定律可得E＝IA(R0＋rA＋r)解得R0＝1340Ω此時(shí)R0為最大阻值，因?yàn)樾枰獙γ恳粋€(gè)擋位校準(zhǔn)，圖中R0應(yīng)選用阻值為1kΩ的定值電阻。六、實(shí)驗(yàn)器材選擇的方法電壓表、電流表：不超過量程，且要超過滿偏刻度的eq\f(1,3)。有時(shí)也可以從測量數(shù)據(jù)來確定選擇的電表?；瑒幼冏杵鳎悍謮菏浇臃ㄟx阻值小的且不超過其額定電流的滑動變阻器，限流式接法選最大阻值為待測電阻2～3倍的滑動變阻器。電流表半偏法測電阻，滑動變阻器選阻值大的。定值電阻：若用于電表改裝，阻值與改裝后的量程匹配，若用于保護(hù)電路，應(yīng)使電流表、電壓表讀數(shù)在滿偏刻度的eq\f(1,3)以上且不超過電流表、電壓表量程。核心考點(diǎn)03實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析方法一、平均值法同一實(shí)驗(yàn)狀態(tài)下測定的同一個(gè)物理量的若干組數(shù)據(jù)相加求和，然后除以測量次數(shù)。實(shí)際應(yīng)用上往往用多次測量值的平均值代替真實(shí)值。求取平均值時(shí)，必須按原來測量儀器的準(zhǔn)確度決定應(yīng)該保留的有效數(shù)字的位數(shù)。二、列表法在記錄和處理數(shù)據(jù)時(shí)，為了簡單而明顯地表示出有關(guān)物理量之間的關(guān)系，可將數(shù)據(jù)填寫在適當(dāng)?shù)谋砀裰校Q為列表法?！咀⒁狻苛斜頃r(shí)應(yīng)注意:①表格要直接地反映有關(guān)物理量之間的關(guān)系，一般把自變量寫在前邊，因變量緊接著寫在后面，便于分析；②表格要清楚地反映測量的次數(shù)，測得的物理量的名稱及單位，計(jì)算的物理量的名稱及單位。物理量的單位可寫在標(biāo)題欄內(nèi)，一般不在數(shù)值欄內(nèi)重復(fù)出現(xiàn)；③表中所列數(shù)據(jù)要正確反映測量值的有效數(shù)字。三、作圖法測得的量按自變量和應(yīng)變量之間的關(guān)系在直角坐標(biāo)平面上用圖線表示出來的方法。優(yōu)點(diǎn)：直觀、簡便、減小實(shí)驗(yàn)中的偶然誤差。要求：準(zhǔn)確、清楚、布局合理、便于應(yīng)用，曲線應(yīng)平滑，要讓盡量多的點(diǎn)在直線上。原則：①合理選取坐標(biāo)原點(diǎn)；②兩坐標(biāo)軸的分度要恰當(dāng)；③要有足夠多的描點(diǎn)數(shù)目；④畫出的圖像應(yīng)盡可能穿過較多的點(diǎn)或是盡可能多的點(diǎn)分布在圖線的兩側(cè)。四、逐差法把測量數(shù)據(jù)中的因變量進(jìn)行逐項(xiàng)相減或按順序分為兩組進(jìn)行對應(yīng)項(xiàng)相減，然后將所得差值作為因變量的多次測量值進(jìn)行數(shù)據(jù)處理的方法。一般用于等間隔線性變化的測量中。在打點(diǎn)計(jì)時(shí)器紙帶計(jì)算加速度時(shí)候用。核心考點(diǎn)04實(shí)驗(yàn)方法一、控制變量法在實(shí)驗(yàn)中或?qū)嶋H問題中，常有多個(gè)因素在變化，造成規(guī)律不易表現(xiàn)出來，這時(shí)可以先控制一些物理量不變，依次研究某一個(gè)因素的影響和利用。一般來說，自然界發(fā)生的各種物理現(xiàn)象往往是錯(cuò)綜復(fù)雜的，我們所研究的物體對象往往也不是孤立存在的，總是處于與其他事物和現(xiàn)象的相互聯(lián)系之中，這就決定了影響對象的因素不可能是單一的，而是多種因素相互交錯(cuò)，共同起作用的。我們在對這些物理現(xiàn)象進(jìn)行研究的時(shí)候，應(yīng)該考慮到影響物理現(xiàn)象的各種因素。采用控制變量法其實(shí)就是把多因素的問題變成多個(gè)單因素的問題是分析的問題簡化明了，最后再綜合解決，找到多個(gè)因素和所研究現(xiàn)象的關(guān)系。解題方法：①對可能影響研究問題的因素（物理量）進(jìn)行分析，作出假設(shè)；②利用控制變量法控制其他因素不變，對每個(gè)因素依次進(jìn)行研究，找到該因素和所研究問題間的關(guān)系；③綜合判斷所有因素和所研究問題之間的關(guān)系。二、轉(zhuǎn)換法物理學(xué)中對于不容易直接觀察的現(xiàn)象或不易直接測量的物理量，通常用一些非常直觀的現(xiàn)象去認(rèn)識，或用易測量的物理量間接測量，這種研究問題的方法叫做轉(zhuǎn)換法。轉(zhuǎn)換法是一種較高層次的思維方法，是對事物本質(zhì)深刻認(rèn)識的基礎(chǔ)上才產(chǎn)生的一種飛躍，如變曲為直就是該方法的應(yīng)用。轉(zhuǎn)換法可分為參量轉(zhuǎn)換法和能量轉(zhuǎn)換法兩種。參量轉(zhuǎn)換法：待測的物理量通常與其他的物理量之間存在某種特定的物理聯(lián)系，利用這種聯(lián)系，可實(shí)現(xiàn)各參量間的轉(zhuǎn)換，達(dá)到測量的目的。參量轉(zhuǎn)換的方法貫穿于整個(gè)物理實(shí)驗(yàn)之中。能量轉(zhuǎn)換法：能量轉(zhuǎn)換測量法是某種形式的物理量，通過能量變化器，變成另一種形式物理量的測量方法。隨著各種新型功能材料的不斷涌現(xiàn)，如熱敏、光敏以及這些材料性能的不斷提高，形形色色的敏感器件和傳感器應(yīng)運(yùn)而生，為物理實(shí)驗(yàn)測量方法的改進(jìn)提供了很好的條件。在設(shè)計(jì)和安排實(shí)驗(yàn)時(shí)，當(dāng)預(yù)先估計(jì)不能達(dá)到要求時(shí)，常常另辟蹊徑，把一些不可能測量的物理量轉(zhuǎn)換成可測量的物理量。合理地使用轉(zhuǎn)換法是物理實(shí)驗(yàn)獲得成功的一種必要手段，尤其是設(shè)計(jì)探究型實(shí)驗(yàn)，當(dāng)某個(gè)物理量不容易直接測量或者不具備測量條件時(shí)，巧妙地使用轉(zhuǎn)換法能夠收到事半功倍的效果。三、等效替代法等效替代法是科學(xué)研究中常用的一種思維方法，對一些復(fù)雜問題采用等效方法，將其變成理想的、簡單的、已知規(guī)律的過程來處理，?？墒箚栴}的解決得以簡化，能替代的前提是等效，等效是指不同的物理現(xiàn)象、模型、過程等在物理意義、作用效果或物理規(guī)律方面是相同的，它們之間可以互相替代，而保證結(jié)論不變。例如在“互成角度兩個(gè)共點(diǎn)力的合成”的實(shí)驗(yàn)中我們就用到了替代法，第一次我們用兩個(gè)彈簧秤成角度地拉橡皮筋，把結(jié)點(diǎn)拉到某一位置，再換成一個(gè)彈簧秤，同樣拉這個(gè)橡皮筋，也把結(jié)點(diǎn)拉到同樣位置，這說明后一個(gè)彈簧秤的拉力與前面兩個(gè)彈簧秤的拉力效果相等因此右以互相替代。等效電阻、交流電有效值等都是用到此法的例子。四、比較法比較法是將待測量與已知的標(biāo)準(zhǔn)量進(jìn)行直接或間接的比較，從而測出待測量的一種測量方法。比較法是物理測量中最普遍、最基本、最常用的測量方法。直接比較法：將被測量與已知的同類物理量或標(biāo)準(zhǔn)量直接進(jìn)行比較來獲得實(shí)驗(yàn)結(jié)果的方法。例如天平測量物體的質(zhì)量等。間接比較法：借助一些中間量，或?qū)y量進(jìn)行某種變化，來間接實(shí)驗(yàn)比較測量的方法稱為間接比較法。例如當(dāng)兩個(gè)電阻串聯(lián)時(shí)，通過的電流相等，因此兩電阻兩端的電壓跟它們的電阻成正比，如果其中的一個(gè)電阻是標(biāo)準(zhǔn)電阻，另一個(gè)電阻的阻值就可測出。五、放大法在測量中有時(shí)由于被測量很小，甚至無法被實(shí)驗(yàn)者或儀器直接感覺和反應(yīng)，如果直接用給定的某種儀器進(jìn)行測量會造成很大的誤差，此時(shí)可以借助一些方法將待測量進(jìn)行放大后在進(jìn)行測量。我們把提高測量精度、使物理量的數(shù)值變大、作用時(shí)間延長、作用空間擴(kuò)展的方法叫做放大法。例如機(jī)械放大：機(jī)械放大是使物理量在測量過程中得到放大的一種最直觀的放大方法，它是一種空間放大法。例如測量長度時(shí)，普通的刻度尺又是已經(jīng)不能滿足實(shí)驗(yàn)對