2027届高三物理一轮复习课件第10章 第3讲 电学实验基础

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目 录 索 引
一、游标卡尺和螺旋测微器1.游标卡尺(1)原理:利用主尺的单位刻度与游标尺的单位刻度之间固定的微量差值来提高测量精度。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同样多的小等分刻度少1 mm。(2)精确度:对应关系为10分度0.1 mm,20分度0.05 mm,50分度0.02 mm。(3)读数:若用x表示由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线对齐的游标刻线的格数,则记录结果表达为(x+K×精确度) mm。
2.螺旋测微器(1)原理:测微螺杆与固定刻度之间的精密螺纹的螺距为0.5 mm,即旋钮每旋转一周,测微螺杆前进或后退0.5 mm,而可动刻度上的刻度为50等份,每转动一小格,测微螺杆前进或后退0.01 mm,即用螺旋测微器测量可准确到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。(2)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)。
考点一　常用仪器的使用和读数
1.游标卡尺读数的“三看”(1)第一看→精确度。例如,下图易错读成11 mm+3.0×0.1 mm=11.30 mm,正确读数为11.3 mm,游标卡尺不需估读,后面不能随意加零,也不能随意去零。
(2)第二看→游标尺上的0刻度线位置,区分零刻度与标尺最前端。例如,下图易错读成13 mm+10×0.05 mm=13.50 mm,正确读数为14 mm+10×0.05 mm=14.50 mm。(3)第三看→游标尺的哪条刻度线与主尺上的刻度线对齐。
2.螺旋测微器读数的注意事项(1)半毫米刻度线是否露出;(2)一定要估读一位;(3)如果以mm为单位记录读数,小数点后一定是三位数字,如:6.700 mm、0.324 mm等。
典题1 (1)三把不同分度的游标卡尺测量时如图甲、乙、丙所示,其读数依次为　　　　　 mm、　　　　 mm、　　　　 mm。
(2)某同学用如图丁所示的螺旋测微器测量小球的直径时,他应先转动　　　使F靠近小球,再转动　　　使F夹住小球,直至听到棘轮发出声音为止,拨动　　　使F固定后读数(填仪器部件字母符号)。正确操作后,螺旋测微器的示数如图戊所示,则小球的直径是　　　　 mm。
解析 (1)题图甲读数:整毫米数是17,游标尺与主尺对齐刻线是6,最后结果是17 mm+6×0.1 mm=17.6 mm;题图乙读数:整毫米数是23,游标尺与主尺对齐刻线是5,最后结果是23 mm+5×0.05 mm=23.25 mm;题图丙读数:整毫米数是3,游标尺与主尺对齐刻线是10,最后结果是3 mm+10×0.02 mm= 3.20 mm。(2)用螺旋测微器测小球直径时,先转动旋钮D使测微螺杆F靠近被测小球,再转动微调旋钮H使测微螺杆F夹住小球,直到棘轮发出声音为止,拨动锁紧装置G使F固定后读数,读数为6.5 mm+20.0×0.01 mm=6.700 mm。
典题2 (1)如图甲所示的电流表使用0~0.6 A量程时,刻度盘上每一小格代表　　 A,图中电表示数为　　　 A;当使用0~3 A量程时,刻度盘中每一小格代表　　 A,图中电表示数为　 　 A。(2)如图乙所示的电压表使用较小量程时,刻度盘上每小格表示　　　　 V,图中电表示数为　 　　 V;若使用的是较大量程,则这时刻度盘上每小格表示　　　　 V,图中电表示数为　　　 V。
(3)旋钮式电阻箱如图丙所示,电流从接线柱A流入,从B流出,则接入电路的电阻为　　 　Ω;现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,则可得到的电阻值范围为　　 　　。
先将“×1 k”挡旋钮调到2,再将“×100”挡旋钮调到0
解析 (1)电流表使用0~0.6 A量程时,刻度盘上的每一小格为0.02 A,电表示数为0.44 A;当使用0~3 A量程时,每一小格为0.1 A,电表示数为2.20 A。(2)电压表使用0~3 V量程时,刻度盘上每小格表示0.1 V,电表示数为1.70 V;使用0~15 V量程时,刻度盘上每小格表示0.5 V,电表示数为8.5 V。(3)题图丙所示电阻箱读数为1 987 Ω。最简单的操作方法是先将“×1 k”挡旋钮调到2,再将“×100”挡旋钮调到0。每个电阻箱的最大阻值是9 999 Ω,将两个这样的电阻箱串联可得到最大电阻2×9 999 Ω=19 998 Ω,故用两个这样的电阻箱,可得到的电阻范围为0~19 998 Ω。
考点二　测量电路和控制电路的接法
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 大内小外:选接法,由左到右读;研误差,由右到左读
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(电源内阻不计)
(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R≫R0(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。
典题3 (2025陕西宝鸡模拟)某同学在测电阻时的测量电路如图甲所示。实验时所使用电压表的量程为0~3 V,内阻为3 000 Ω;电流表的量程为0~0.6 A,内阻为0.10 Ω。电表读数如图乙所示。
考点三　实验器材的选取与实物图的连接
1.电学实验器材选择“三原则”(1)安全性原则:设计方案时,应安全可靠,不会对仪器、器材造成损坏。(2)精确性原则:实验误差应控制在误差允许的范围之内,尽可能选择误差较小的方案。(3)简便性原则:设计实验应便于操作、读数、数据处理及实验者观察。
3.电学实验实物图连接“四注意”(1)画线连接各元件,一般先从电源正极开始,按照电路原理图依次到开关,再到滑动变阻器,按顺序以单线连接方式将主电路中串联的元件依次串联起来,再将并联的元件并联到电路中去。(2)连线时要将导线接在接线柱上,两条导线不能交叉。(3)要注意电表的量程和正、负接线柱,要使电流从电表的正接线柱流入,从负接线柱流出。(4)滑动变阻器的接法:限流法用“一上一下”两个接线柱;分压法用“一上两下”三个接线柱。
典题4 (2025四川泸州质量诊断)小成同学为了测量一待测电阻Rx和电压表V的阻值,设计了如图甲所示的电路。所用器材有电流表A(量程0~0.6 mA)、电阻箱R1、滑动变阻器R2、待测电阻Rx、待测电压表V(量程0~3 V,内阻为数千欧姆)、电源E、开关S1及单刀双掷开关S2、导线等。
操作步骤如下:(1)断开开关,请按电路图甲在图乙中用笔画线代替导线正确连接电路;
(2)闭合开关S1,将开关S2置于1,调节滑动变阻器的滑片到适当位置,此时电流表示数为0.52 mA;(3)将开关S2置于2,保持滑动变阻器的滑片位置不变,调节电阻箱,使电流表的示数仍为0.52 mA,此时电压表的示数为2.60 V,电阻箱的读数为2 025 Ω;(4)根据以上测得的数据,即可计算得出待测电压表V的阻值RV=　　 　Ω,待测电阻的阻值Rx=　　　 　Ω; (5)分析原理可知,求出的RV和Rx与电流表的内阻　　　　(选填“有关”或“无关”)。