高考物理一轮复习第9章电路实验11电学实验基础课件

这是一份高考物理一轮复习第9章电路实验11电学实验基础课件，共38页。PPT课件主要包含了必备知识预案自诊，关键能力学案突破，素养微点，解题指导审题，对应演练迁移应用等内容，欢迎下载使用。

一、螺旋测微器的使用1.构造:如图所示,B为固定刻度,E为可动刻度。
2.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,因此,螺旋测微器又叫千分尺。
二、游标卡尺的使用1.构造:主尺,游标尺(主尺和游标尺上各有一个内、外测量爪),游标尺上还有一个深度尺(如图所示)。
2.用途:测量厚度、长度、深度、内径、外径。
3.原理:利用主尺的最小分度与游标尺的最小分度的差值制成。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,其读数见下表:
4.读数:若用x表示从主尺上读出的整毫米数,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。
三、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,即电表两接线柱间允许加的最大电压或电表允许通过的最大电流,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。(1)0~3 V的电压表和0~3 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。(2)对于0~15 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一位,这时要求“ 格估读”。(3)对于0~0.6 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面两位,这时要求“半格估读”。
四、实验器材的选择1.选择实验器材的原则(1)可行性原则要能根据实验要求和客观条件选用合适的仪器,使实验切实可行,能达到预期目标,例如当要求测量一个电阻的阻值时,就要根据要求的测量精度、实验室条件和已有的理论知识,确定是采用欧姆表还是伏安法或者电桥法等。当确定采用伏安法测量时,还要根据电阻的规格(额定功率)选择电压表、电流表。
(2)准确性原则根据实验的需要,选用精度合适的测量工具,但是对某个实验来讲,精确度够用即可,并不是越高越好,如称一吨煤,没有必要用精密的天平去称量。在“测定金属丝电阻率”的实验中,为保证测量结果的有效数字位数合适,测金属丝的直径要用螺旋测微器,而测金属丝的长度用毫米刻度尺即可,伏安法测电阻用一般的电表即可满足实验要求。(3)操作性原则实验时条件方便、便于操作,如滑动变阻器的选择,既要考虑它的额定电流,又要考虑它的阻值范围,在两者都能满足实验要求的情况下,还有考虑阻值大小在实验操作中是否调节便利。
2.选择实验器材的一般步骤(1)首先选择唯一性的器材;(2)粗画电路图(暂不接电流表和电压表);(3)估算回路中电流和电压的最大值,在电表的指针有较大幅度的偏转但不超过其量程的情况下,结合已知器材的规格,确定实验电路和实验器材。
【典例1】 (1)如图甲所示的两把游标卡尺,它们的游标尺分别为9 mm长10等分、19 mm长20等分,它们的读数依次为　　　　　mm、　　　　　mm。 (2)使用螺旋测微器测量金属丝的直径,示数如图乙所示,则金属丝的直径是　　　　　mm。 
(3)①如图丙所示的电表使用0.6 A量程时,对应刻度盘上每一小格代表　　　　　A,图中表针示数为　　　　　A;当使用3 A量程时,对应刻度盘中每一小格代表　　　　　A,图中表针示数为　　　　　A。 ②如图丁所示的电表使用较小量程时,每小格表示　　　　　V,图中表针的示数为　　　　　V。若使用的是较大量程,则这时表盘刻度每小格表示　　　　　V,图中表针示数为　　　　　V。 
(4)旋钮式电阻箱如图所示,电流从接线柱A流入,从B流出,则接入电路的电阻为　　　　　Ω。今欲将接入电路的电阻改为2 087 Ω,最简单的操作方法是　 。 若用两个这样的电阻箱,可得到的电阻值范围为　　　　　。  
答案(1)17.7　23.85　(2)1.150　(3)①0.02　0.44　0.1　2.20　②0.1　1.70　0.5　8.5　(4)1 987　将“×1 k”旋钮调到2,再将“×100”旋钮调到0　0~19 998 Ω解析(1)上面图读数:整毫米是17,不足1毫米数是7×0.1 mm=0.7 mm,最后结果是17 mm+0.7 mm=17.7 mm。下面图读数:整毫米是23,不足1毫米数是17×0.05 mm=0.85 mm,最后结果是23 mm+0.85 mm=23.85 mm。(2)固定刻度示数为1.0 mm,不足半毫米的从可动刻度上读,其示数为15.0,最后的读数为1.0 mm+15.0×0.01 mm=1.150 mm。
(3)①使用0.6 A量程时,刻度盘上的每一小格为0.02 A,表针示数为0.44 A;当使用3 A量程时,每一小格为0.1 A,表针示数为2.20 A。②电压表使用3 V量程时,每小格表示0.1 V,表针示数为1.70 V;使用15 V量程时,每小格表示0.5 V,表针示数为8.5 V。(4)电阻为1 987 Ω,最简单的操作方法是将“×1 k”旋钮调到2,再将“×100”旋钮调到0。每个电阻箱的最大阻值是9 999 Ω,用这样的两个电阻箱串联可得到的最大电阻是2×9 999 Ω=19 998 Ω。故用两个这样的电阻箱,可得到的电阻值范围为0~19 998 Ω。
对于基本仪器,正确读数必须做到以下三点(1)要注意量程。(2)要弄清所选量程对应的每一大格和每一小格所表示的值。(3)要掌握基本仪器的读数原则。对于需要估读的仪器,若最小刻度是“ 1”,要求读到最小刻度后再往下估读一位;若最小刻度是“ 2”或“ 5”,只要求读到最小刻度所在的这一位。
1.测量电路的接法——电流表的内接法、外接法(1)电流表两种接法的比较
(2)电流表两种接法的选择①阻值比较法:先将待测电阻的估计值与电压表、电流表内阻进行比较,若Rx较小,宜采用电流表外接法;若Rx较大,宜采用电流表内接法。简单概括为“大内偏大,小外偏小”。②临界值计算法: 时,用电流表外接法; 时,用电流表内接法。
③试触法:如图所示,让电压表一根接线柱P先后与a、b处接触一下,如果电压表的示数有较大的变化,而电流表的示数变化不大,则采用电流表外接法;如果电流表的示数有较大的变化,而电压表的示数变化不大,则采用电流表内接法。
2.控制电路的接法——滑动变阻器的限流式、分压式接法(1)滑动变阻器两种接法的比较
(2)通常情况下,由于限流式结构简单、耗能少,优先使用限流式。但以下三种情况不能使用限流式接法:①“测不全”:要求电压表能从零开始读数时,限流式接法无法获得需要的数据;②“限不住”:若采用限流式接法,电路中的最小电流仍超过电路中电表、电阻允许的最大电流;③“调不准”:当待测电阻Rx≫R(滑动变阻器的最大阻值)时,限流式接法起不到调节电路电压、电流作用。
【典例2】 (2018天津卷)某同学用伏安法测定待测电阻Rx的阻值(约为10 kΩ),除了Rx、开关S、导线外,还有下列器材供选用:A.电压表(量程0~1 V,内阻约10 kΩ)B.电压表(量程0~10 V,内阻约100 kΩ)C.电流表(量程0~1 mA,内阻约30 Ω)D.电流表(量程0~0.6 A,内阻约0.05 Ω)E.电源(电动势1.5 V,额定电流0.5 A,内阻不计)F.电源(电动势12 V,额定电流2 A,内阻不计)G.滑动变阻器R0(阻值范围0~10 Ω,额定电流2 A)
(1)为使测量尽量准确,电压表选用　　　　　,电流表选用　　　　　,电源选用　　　　　。(均填器材的字母代号) (2)画出测量Rx阻值的实验电路图。(3)该同学选择器材、连接电路和操作均正确,从实验原理上看,待测电阻测量值会　　　　　其真实值(选填“大于”“小于”或“等于”),原因是　。 
答案(1)B　C　F(2)如图所示(3)大于　电压表的读数大于待测电阻两端实际电压(其他正确表述也可)
解析(1)由于待测电阻约为10 kΩ太大,电源电动势为12 V时,电路中电流才大约1.2 mA,故电流表选C,电源选F,电压表选B。(2)由于待测电阻阻值远大于所选电流表内阻,而略小于电压表内阻,故实验测量电路设计时用内接法;而滑动变阻器最大阻值远小于待测电阻的阻值,故控制电路中滑动变阻器使用限流式接法根本起不到调节作用,滑动变阻器只能采用分压式接法。电路图见答案。(3)电流表内接分压,电压表的读数大于待测电阻两端的实际电压,电流表的读数准确,故测量值偏大。
破题 选仪器的步骤:根据题设信息——先选电源——再选电压表——根据被测电阻——再选电流表和滑动变阻器。
1.用游标卡尺测一根金属管的内径和外径时,卡尺上的游标位置分别如图(a)、(b)所示。这根金属管内径读数是　　　　　cm,外径读数是　　　　　cm,管壁的厚度是　　　　　cm。 
答案2.37　3.03　0.33解析题图(a)中,从主尺看,整毫米数是23,游标尺上第7条刻度线与主尺上的一条刻度线重合,所以毫米以下的读数就是0.7 mm,得到内径的读数为23.7 mm=2.37 cm。题图(b)中主尺上整毫米数是30,游标尺上第3条刻度线与主尺上的一条刻度线重合,所以外径的读数为30.3 mm=3.03 cm。则管壁的厚度为0.33 cm。
2.在伏安法测电阻的实验中,待测电阻Rx的阻值约为200 Ω,电压表V的内阻约为2 kΩ,电流表A的内阻约为10 Ω,测量电路中电流表的连接方式如图甲或图乙所示,结果由公式 计算得出,式中U与I分别为电压表和电流表的示数。若将图甲和图乙中电路测得的电阻值分别记为Rx1和Rx2,则　　　　　(选填“Rx1”或“Rx2”)更接近待测电阻的真实值,且测量值Rx1　　　(选填“大于”“等于”或“小于”)真实值,测量值Rx2　　　　(选填“大于”“等于”或“小于”)真实值。 
答案Rx1　大于　小于
解析 ,应该采用电流表内接法。由“大内偏大,小外偏小”的结论可知,电流表内接时测量值Rx1大于真实值,外接时测量值Rx2小于真实值。
3.某同学对电阻丝的电阻与哪些因素有关进行了实验探究,现有如下器材:电源E(电动势为4 V,内阻约为1 Ω);电流表A1(量程5 mA,内阻约为10 Ω);电流表A2(量程0.6 A,内阻约为1 Ω);电压表V1(量程3 V,内阻约为1 kΩ);电压表V2(量程15 V,内阻约为3 kΩ);滑动变阻器R1(阻值0~2 Ω);滑动变阻器R2(阻值0~20 Ω);开关及导线若干。
他对电阻丝做了有关测量,数据如下表所示。
(1)他在某次测量中,用螺旋测微器测电阻丝的直径,示数如图甲所示,此示数为　　　　　mm。 (2)图乙是他测量编号为2的电阻丝电阻的备选原理图,则该同学应选择电路　　　　　(选填“A”或“B”)进行测量。电流表应选　　　　　,电压表应选　　　　　,滑动变阻器应选　　　　　。