【物理】2020届一轮复习人教版实验：电学基本仪器的使用和读数学案

【物理】2020届一轮复习人教版实验：电学基本仪器的使用和读数学案

实验：电学基本仪器的使用和读数 ‎[学科素养与目标要求]　‎ 物理观念：1.掌握电流表、电压表的读数方法.2.进一步理解电流表内接法和外接法以及滑动变阻器的两种接法，能在具体问题中正确地选择.3.掌握游标卡尺和螺旋测微器的读数方法.‎ 科学思维：1.对比电流表、电压表、螺旋测微器、游标卡尺的读数方法，找到读数的一般方法.2.建立伏安法测量导体电阻的电路模型.‎ 一、电压表、电流表的读数 ‎1.首先要弄清电表量程，即指针指到最大刻度时电表允许通过的最大电压或电流值.‎ ‎2.根据表盘总的刻度数确定精确度，即每一小格表示的值，同时确定读数有效数字所在的位数.‎ ‎3.按照指针的实际位置进行读数.‎ ‎4.(1)0～3V的电压表和0～‎3A的电流表读数方法相同，此量程下的精确度是0.1V和‎0.1A，读到0.1的下一位，即读到小数点后面两位.‎ ‎(2)对于0～15V量程的电压表，精确度是0.5V，在读数时只要求读到小数点后面一位，即读到0.1V.‎ ‎(3)对于0～‎0.6A量程的电流表，精确度是‎0.02A，在读数时只要求读到小数点后面两位，这时要求“半格估读”，即读到最小刻度的一半‎0.01A.‎ 例1　如图1为电流表和电压表的刻度盘.‎ 图1‎ ‎(1)图甲使用‎0.6A量程时，对应刻度盘上每一小格代表________A，图中表针示数是________A；当使用‎3A量程时，对应刻度盘上每一小格代表________A，图中表针示数为________A.‎ ‎(2)图乙使用较小量程时，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.‎ 答案　(1)0.02　0.44　0.1　2.20‎ ‎(2)0.1　1.70　0.5　8.5‎ 解析　(1)使用‎0.6A量程时，刻度盘上的每一小格为‎0.02A，表针示数为‎0.44A；当使用‎3A量程时，每一小格为‎0.1A，表针示数为‎2.20A.‎ ‎(2)电压表使用3V量程时，每小格表示0.1V，表针示数为1.70V；使用15V量程时，每小格为0.5V，表针示数为8.5V.‎ 二、电压表、电流表及滑动变阻器的使用 ‎1.电流表的内接法和外接法 ‎(1)电路图(如图2所示)‎ 图2‎ ‎(2)误差分析 ‎①内接法：U测>UR，R测>R真，适合测量大电阻.‎ ‎②外接法：I测>IR，R测时，即Rx<，应选外接法；当>，即Rx>时，应选内接法.‎ ‎2.滑动变阻器的限流式与分压式接法 ‎(1)电路图(如图3所示)‎ 图3‎ ‎(2)分压式和限流式电路的选择原则 ‎①若实验中要求电压从零开始调节，则必须采用分压式电路.‎ ‎②若待测电阻的阻值比滑动变阻器总电阻大得多，以致在限流电路中，滑动变阻器的滑片从一端滑到另一端时，待测电阻上的电流或电压变化范围不够大，此时，应用分压式电路.‎ ‎③若采用限流式接法不能控制电流满足实验要求，即若滑动变阻器阻值调到最大时，待测电阻上的电流(或电压)仍超过电流表(或电压表)的量程，或超过待测电阻的额定电流(或电压)，则此时必须选用分压式电路.‎ 说明：两种电路均可使用的情况下，应优先采用限流式接法，因为限流式接法电路简单、能耗低.‎ 例2　某同学想描绘小灯泡的伏安特性曲线，他选择“3V　‎0.5A”的小灯泡作为研究对象，请回答下面几个问题：‎ ‎(1)下列实验器材中应选择________.(填入器材序号)‎ A.电流表(量程0～‎0.6A, 内阻1Ω)‎ B.电流表(量程0～‎3A，内阻1Ω)‎ C.电压表(量程0～15V，内阻约10kΩ)‎ D.电压表(0～3V，内阻约2kΩ)‎ E.滑动变阻器(阻值0～100Ω)‎ F.滑动变阻器(阻值0～10Ω)‎ G.电源E＝6V H.开关S，导线若干 ‎(2)在本实验中要求电压与电流从零开始变化，滑动变阻器应采用________(选填“分压”或“限流”)式接法，电流表应采用________(选填“内”或“外”)接法.‎ ‎(3)在虚线框中画出实验电路图，并用实线代替导线，将图4中的器材连接成可供实验的电路.‎ 图4‎ 答案　见解析图 解析　(1)灯泡额定电流为‎0.5A，电流表选择A；灯泡额定电压为3V，电压表选择D；为方便实验操作滑动变阻器应选择F；实验还需要电源、开关与导线，故需要的实验器材为：ADFGH；‎ ‎(2)本实验要求电压与电流从零开始变化，滑动变阻器应采用分压式接法；由于灯泡电阻远小于电压表内阻，电流表应采用外接法；‎ ‎(3)滑动变阻器采用分压式接法，电流表采用外接法，电路图如图甲所示.‎ 根据电路图连接实物，实物连接图如图乙所示.‎ 三、螺旋测微器的原理及读数 ‎1.构造及原理 如图5所示，它的测砧A和固定刻度B固定在尺架C上，可动刻度E、旋钮D和微调旋钮D′是与测微螺杆F连在一起的，并通过精密螺纹套在B上，精密螺纹的螺距是‎0.5 mm，即旋钮D每转一周，测微螺杆F前进或后退‎0.5 mm，可动刻度分成50等份，每一等份表示‎0.01mm.‎ 图5‎ ‎2.使用方法 当A与F并拢时，可动刻度E的零点恰好跟固定刻度B的零点重合，逆时针旋转旋钮D，将测微螺杆F旋出，把被测物体放入A、F之间的夹缝中，再顺时针旋转旋钮D，F快要接触被测物时，要停止使用旋钮D，改用微调旋钮D′，直到听到“喀喀”声.‎ ‎3.读数方法 L＝固定刻度示数＋可动刻度示数(估读一位)×分度值.‎ 注意：(1)以毫米为单位时，小数点后面要有三位有效数字，特别是最后一位估读数字为零时，不能省略.‎ ‎(2)在读数时注意半毫米刻度线是否已露出.‎ 例3　用螺旋测微器测量合金丝的直径.为防止读数时测微螺杆发生转动，读数前应先旋紧如图6所示的部件________(选填“A”“B”“C”或“D”).从图中的示数可读出合金丝的直径为________mm.‎ 图6‎ 答案　B　0.410‎ 解析　读数前应先旋紧B，使读数固定不变，螺旋测微器的固定刻度为‎0mm，可动刻度为41.0×‎0.01mm＝‎0.410mm，所以最终读数为‎0mm＋‎0.410mm＝‎0.410mm.‎ 四、游标卡尺的原理及读数 ‎1.构造：主尺、游标尺(主尺和游标尺上各有一个内、外测量爪)、游标卡尺上还有一个深度尺.(如图7所示)‎ 图7‎ ‎2.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‎1mm.常见的游标尺上小等分刻度有10个、20个、50个的，其规格见下表：‎ 刻度格数(分度)‎ 刻度总长度 ‎1mm与每小格的差值 精确度(可精确到)‎ ‎10‎ ‎9mm ‎0.1mm ‎0.1mm ‎20‎ ‎19mm ‎0.05mm ‎0.05mm ‎50‎ ‎49mm ‎0.02mm ‎0.02mm ‎3.用途：测量厚度、长度、深度、内径、外径.‎ ‎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的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.‎ 例4　用游标卡尺可以测量某些工件的外径.在测量时，示数如图8所示，则读数为_____mm.‎ 图8‎ 答案　11.50‎ 解析　游标卡尺的主尺读数为‎11mm，游标尺上第10个刻度和主尺上某一刻度对齐，所以游标读数为10×‎0.05mm＝‎0.50mm，所以最终读数为：‎11mm＋‎0.50mm＝‎11.50mm.‎