1、1第 3 讲 电学实验基础主干梳理 对点激活知识点 螺旋测微器 1构造：如图甲所示， B 为固定刻度， E 为可动刻度。2用途：测量厚度、长度、外径。3原理：测微螺杆 F 与固定刻度 B 之间的精密螺纹的螺距为 0.5 mm，即旋钮 D 每旋转一周， F 前进或后退 0.5 mm，而可动刻度 E 上的刻度为 50 等份，每转动一小格， F 前01 进或后退 0.01 mm，即螺旋测微器的精确度为 0.01 mm。读数时估读到毫米的千分位上，02 03 因此，螺旋测微器又叫千分尺。4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)。04
2、如图乙所示，固定刻度示数为 2.0 mm，半毫米刻度线未露出，而从可动刻度上读的示数为 15.0，最后的读数为：2.0 mm15.00.01 mm2.150 mm。知识点 游标卡尺 1构造：主尺、 游标尺(主尺和游标尺上各有一个内、外测量爪)、游标卡尺上还有01 一个深度尺。(如图丙所示)22用途：测量厚度、长度、深度、内径、外径。3原理：利用主尺的最小刻度与游标尺的最小刻度的差值制成。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 1 mm。常见的游标卡尺的游标尺上小等分刻度有 10 个的、20 个的、50 个的，其规格见下表：4读数：若用 x 表示从主尺
3、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度线对齐的游标的格数，则记录结果表示为( x K精确度) mm。知识点 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，即指针指到最大刻度时对应的电压或电流，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)03 V 的电压表和 03 A 的电流表的读数方法相同，此量程下的精确度分别是0.1 V 和 0.1 A，看清楚指针的实际位置，读到小数点后面两位。01 02 (2)对于 015 V 量程的电压表，精确度是 0.5 V，在读数时只要求读到小数点后面03 一位，即读到 0.1 V。3(3)对于 0
4、0.6 A 量程的电流表，精确度是 0.02 A，在读数时只要求读到小数点后04 面两位，这时要求“半格估读” ，即读到最小刻度的一半 0.01 A。考点细研 悟法培优考点 1 常见仪器的使用与读数1游标卡尺读数注意事项(1)看清精确度例如(如图所示)易错成 11 mm40.1 mm11.40 mm正确的应为 11.4 mm，游标卡尺不需要估读，后面不能随意加零或去零；例如(如图所示)易错成 10 mm120.05 mm10.6 mm，正确的应为 10.60 mm。(2)主尺上的单位为厘米主尺上标识的 1、2、3 等数字通常是指厘米，读数时应将毫米和厘米分清，游标卡尺主尺上的最小刻度是 1 m
5、m。例如(如图所示)易错成 5 mm40.05 mm5.20 mm正确的应为 50 mm40.05 mm50.20 mm。(3)区分零刻度与标尺最前端例如(如图所示)4易错成 13 mm100.05 mm13.50 mm正确读数为 14 mm100.05 mm14.50 mm。2螺旋测微器的读数需要估读最后一位数字为估读数字，读数和记数时估读位为有效数字的最后一位。例如(如图所示)固定刻度示数为 2.0 mm，不足半毫米的部分从可动刻度上读得示数为 15.0，最后的读数为：2.0 mm15.00.01 mm2.150 mm。例 1 (1)有一金属材料制成的圆柱形物体，当用游标卡尺来测它的截面直
6、径 d 时，示数如图甲所示，则 d_ mm。然后利用伏安法测量该物体的电阻，此时电压表和电流表的示数如图乙、丙所示，则金属物体两端的电压为 U_ V，流过该物体的电流为 I_ A。5(2)在测定一根粗细均匀合金丝电阻率的实验中，利用螺旋测微器测定合金丝直径的过程如图丁所示，校零时的读数为_ mm，合金丝的直径为_ mm。尝试解答 (1)30.50 2.25 0.42 (2)0.007(0.0050.008 均可) 0.638(0.6360.640 均可)。(1)游标卡尺主尺上读的毫米数为 30 mm，游标尺上第 10 条刻度线与主尺某刻度线对齐，由于游标尺是 20 分度的，所以读数为 30 m
7、m0.0510 mm30.50 mm。电压表选用03 V 量程，分度为 0.1 V，读数时应估读到分度的 ，所以读数为 2.25 V；电流表选用11000.6 A 量程，分度为 0.02 A，读数时应估读到分度的 ，所以读数为 0.42 A。12(2)校零时的读数为 00.70.01 mm0.007 mm。合金丝的直径为 0.645 mm0.007 mm0.638 mm。变式 1 (1)某学生用螺旋测微器测量不同金属导线的直径，其示数如图 a、b、c 所示，该金属导线的直径读数为：a_ mm b_ mm c_ mm(2)用游标尺为 50 分度的游标卡尺测量某工件的长度时，示数如图 d 所示，则
8、测量结果应该读作_ mm。6(3)正确读出图中各表的读数：如图 e，接 03 V 量程时读数为_ V；接 015 V 量程时读数为_ V。如图 f，接 03 A 量程时读数为_ A；接 00.6 A 量程时读数为_ A。答案 (1)4.592(4.5914.594 均可) 1.880(1.8791.881 均可) 8.600(8.5998.601 均可)(2)10.40 (3)2.18 10.8 0.80 0.16解析 (1)A读数4.5 mm9.20.01 mm4.592 mmb读数1.5 mm38.00.01 mm1.880 mmc读数8.5 mm10.00.01 mm8.600 mm。(
9、2)读数10 mm200.02 mm10.40 mm(3)读数2.18 V，读数10.8 V。读数0.80 A，读数0.16 A。考点 2 关于电阻的测量1电流表和滑动变阻器在电路中的连接方法(1)电流表的内接法和外接法要想精确测量电阻，选用好的实验方法很重要。如果电压表和电流表都是理想电表，两种接法都能准确地测量出电阻的大小，但如果电压表和电流表的电阻的影响不能忽略，7选择好的方法能大大减少误差。下面我们以电压表内阻为 RV，电流表内阻为 RA，待测电阻为 Rx，待测电阻 Rx的测量值为 R 测 ，待测电阻 Rx的真实值为 R 真 进行说明。U测I测续表(2)滑动变阻器的限流式和分压式接法为
10、保证电路安全以及读数的精确性，滑动变阻器有两种接法，它们各有优缺点，选用哪种接法很有讲究，以安全第一、准确第二、能耗小第三的顺序考虑问题，这是高考实验考查的重点内容。下面我们以待测电阻为 Rx，滑动变阻器的最大电阻为 R，电源电动势为8E、内阻为 r 进行说明。92电阻测量的常见方法(1)伏安法测电阻特点：大内大，小外小(测大电阻时应用内接法，测量值比真实值大；测小电阻时应采用外接法，测量值比真实值小)。(2)半偏法测电表的内阻10实验原理半偏法测电表内阻的两种情况半偏法测电流表的内阻 RA：如图甲所示，闭合 S1，断开 S2，调节滑动变阻器 R1，使电流表 达到满偏值 I0；保持 R1不变，
11、闭合 S2，调节电阻箱R2，使电流表 的读数等于 ，然后读出电阻箱 R2的阻值 R2，则有I02RA R2。半偏法测电压表的内阻 RV：如图乙所示，闭合 S，将电阻箱 R4的阻值调为零，调节滑动变阻器 R3，使电压表达到满偏值 U0；保持 R3的阻值不变，调节R4，使电压表的示数为 ，记下此时电阻箱的示数 R4，则有 RV R4。U02说明：半偏法测电流表的内阻时，只有当 R1RA(R1R2)时， RA 测 RA。 R1RA、 R1R2为选器材提供依据，即 R1应选阻值较大的电阻；在安全范围内电源应选电动势较大的。半偏法测电压表的内阻时，只有当 R3RV(R3R4)时， RV 测 RV。同理，
12、R3RV、 R3R4也为选器材提供依据，即 R3应选阻值较小的电阻；在安全范围内，电源应选电动势较大的。(3)用“替代法”测电阻实验原理(如图所示)实验步骤S 先与 2 相接，记录 的示数，再与 1 相接，调节 R 值使 示数与原值相等，则 Rx R。11说明对 的要求，只要有刻度且不超过量程即可，与指针是否超 无关，因为电流表示23数不参与运算。(4)安安法测电阻若电流表内阻未知，则可将它看成能显示自身电流的特殊电阻，只需测出它两端电压。若电流表内阻已知，则可将其当作电流表、电压表以及定值电阻来使用。如图甲所示，当两电表的满偏电压接近时，如果已知 A1的内阻 R1, 则可测得 A2的内阻 R
13、2 。I1R1I2如图乙所示，当两电表的满偏电压 UA2UA1时，A 1串联一定值电阻 R0后，同样可测得 A2的内阻 R2 。I1 R1 R0I2(5)伏伏法测电阻若电压表内阻未知，则可将它看成能显示自身电压的特殊电阻，只需测出其电流。若电压表内阻已知，则可将其当作电流表、电压表和定值电阻来使用。如图甲所示，两电表的满偏电流接近时，若已知 V1的内阻 R1，则可测出 V2的内阻R2 R1。U2U1如图乙所示，两电表的满偏电流 IV1IV2时，V 1并联一定值电阻 R0后，同样可得 V2的内阻 R2 。U2U1R1 U1R0(6)比较法测电阻12如图所示，读得电阻箱 R1的阻值及 A1、A 2
14、的示数 I1、 I2，可得 Rx 。如果考虑电I2R1I1流表内阻的影响，则 I1(Rx RA1) I2(R1 RA2)。例 2 (2018安庆模拟)某待测电阻 Rx的阻值约为 60 ，现要精确测量其电阻，实验室提供以下器材：A电源 E(电动势约为 4.5 V，内阻很小)B电压表 V1(量程 03 V，内阻约为 5 k)C电压表 V2(量程 015 V，内阻约为 15 k)D电流表 A(量程 00.6 A，内阻约为 1 )E滑动变阻器 R(最大阻值 10 ，额定电流 2 A)F定值电阻 R11 G定值电阻 R26 H开关 S 及导线若干为了精确测量该待测电阻的阻值，要求电表读数不少于量程的 。
15、13(1)在可供选择的器材中，电压表应选_(填序号)，定值电阻应选_(填序号)。(2)请在虚线框中将实验电路图补充完整。(3)若在某次实验中，电压表的读数为 U，电流表的读数为 I，则该待测电阻的表达式为 Rx_(用题中所给字母表示)。13尝试解答 (1)B G (2)如图所示 (3) 。UR2IR2 U(1)电动势 E4.5 V，电压表 V2量程过大，偏转角度过小，故电压表选 V1；若直接测通过待测电阻的电流，则电流表偏转角度较小，故应给待测电阻并联一电阻，并联 R2可让电流表有较合适的偏转。(2)使 Rx与 R2并联，电流表测二者总电流，电压表测二者电压，因 ，电流表应采用内接法，实验电路图如答图所示。RARV(2)由实验步骤可知，通过 R2与 Rx的电流相等，并联电压相同，由实验步骤可知，电压表测待测电阻两端电压，则待测电阻阻值 Rx 。UI(3)由两种实验方案与实验步骤可知，由于电表内阻的影响，甲的测量值存在误差，乙的方案化解了电表内阻影响，更有利于减小系统误差。27
