2019_2020学年高考物理主题2电路及其应用实验：电学基本仪器的使用和读数学案（必修3）.docx

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)03V的电压表和03A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015V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00.6A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)0.020.440.12.20(2)0.11.700.58.5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)误差分析内接法：U测UR，R测R真，适合测量大电阻.外接法：I测IR，R测时，即Rx，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若实验中要求电压从零开始调节，则必须采用分压式电路.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.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“3V0.5A”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00.6A, 内阻1)B.电流表(量程03A，内阻1)C.电压表(量程015V，内阻约10k)D.电压表(03V，内阻约2k)E.滑动变阻器(阻值0100)F.滑动变阻器(阻值010)G.电源E6VH.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52.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B0.410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41.00.01mm0.410mm，所以最终读数为0mm0.410mm0.410mm.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72.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)109mm0.1mm0.1mm2019mm0.05mm0.05mm5049mm0.02mm0.02mm3.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(xK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100.05mm0.50mm，所以最终读数为：11mm0.50mm11.50mm.1.分别读出下表中的电压表和电流表的示数，并填在表格中.电表所选量程测量值03V015V03A00.6A答案2.14V10.7V0.80A0.16A解析03V的最小分度为0.1V，读数为2.14V；015V的最小分度为0.5V，读数为10.7V；03A的最小分度为0.1A，读数为0.80A；00.6A的最小分度为0.02A，读数为0.16A.2.某同学用20分度的游标卡尺测量一薄金属圆板的直径D，用螺旋测微器测量其厚度d，示数如图9甲、乙所示.由图可读出D_mm，d_mm.图9答案50.803.776(3.7743.778均可)3.某同学测小灯泡正常发光时的电阻，可供选择的实验仪器如下：小灯泡L(“3.8V0.3A”)电压表V(量程05V，内阻5k)电流表A1(量程0100mA，内阻4)电流表A2(量程0500mA，内阻0.4)滑动变阻器R1(最大阻值10，额定电流1.0A)滑动变阻器R2(最大阻值500，额定电流0.5A)直流电源E(电动势约为6V，内阻不计)开关S，导线若干(1)在上述器材中，滑动变阻器应选_；电流表应选_.(2)在虚线框内画出实验的电路图，并在图中注明各元件的符号.答案(1)R1A2(2)如图所示1.如图1所示，游标卡尺的读数是_mm；螺旋测微器的读数是_mm.图1答案0.650.6802.读出图2中给出的螺旋测微器和游标卡尺的示数，螺旋测微器的示数为_mm，游标卡尺A的示数为_cm，游标卡尺B的示数为_cm.图2答案6.1254.1201.0953.(2018山东聊城市高一下期末)用螺旋测微器测量某金属丝的直径，如图3所示，该金属丝的直径为_mm.图3答案0.9004.(2018滨州市期末)有一灯泡上标有“2.5V1.5W”字样，现要测绘该灯泡的伏安特性曲线，有下列器材可供选用：A.电压表(03V，内阻1.0k)B.电压表(015V，内阻3.0k)C.电流表(03A，内阻1.0)D.电流表(00.6A，内阻3.5)E.滑动变阻器(最大阻值为5，2A)F.滑动变阻器(最大阻值为1000，0.5A)G.学生电源(直流6V)及开关、导线等(1)实验中所用的电压表应选_，电流表应选_，滑动变阻器应选_.(选填器材前面的字母)(2)本实验要求电压从零开始测量，所以下列电路图中正确的是图_.答案(1)ADE(2)B5.图4是小组同学在测绘小灯泡的伏安特性曲线时的实物连接图.图4(1)在虚线框中画出实验电路图；(2)调节滑动变阻器得到了两组电流表与电压表的示数如图5中的、所示，电流表量程为0.6A，电压表量程为3V.所示读数为：_、_、_、_.两组数据得到的电阻分别为_和_.图5答案见解析解析(1)由实物连接图可知电路图如图所示.(2)电流表量程为0.6 A时，最小刻度为0.02 A，读数读到小数点后两位，所以表示数为0.10A，表示数为0.24A；电压表量程为3V，最小刻度为0.1V，应估读到0.01V，所以表示数为2.00V，表示数为0.28V，灯泡两端电压小，通过灯泡的电流就小，故为同一组数据，为另一组数据，根据欧姆定律得R18.3，R22.8.6.(2018山东德州市高一下期末)为了精确测量某待测电阻Rx的阻值(大约60)，有以下器材可供选择.电流表：A1(量程050mA，内阻约6)电流表：A2(量程03A，内阻约0.6)电压表：V1(量程03V，内阻约3000)电压表：V2(量程015V，内阻很大)滑动变阻器：R1(05，允许最大电流2.0A)滑动变阻器：R2(01k，允许最大电流0.5A)电源：E(电动势约为3V，内阻不计)单刀单掷开关S一个，导线若干；(1)电流表应选_，电压表应选_，滑动变阻器应选_；(均填器材代号)(2)请在虚线框中画出测量电阻Rx的实验电路图.(要求测量值的范围尽可能大一些)(3)通过分析，在本实验中Rx的测量值_真实值(选填“大于”“等于”或“小于”).答案(1)A1V1R1(2)如图所示(3)小于7.兴趣小组为了测量一待测电阻丝的阻值Rx，其阻值约为9，再用千分尺测量该段电阻丝的直径，如图6所示，然后再用伏安法精确地测量.实验室里准备了以下器材：图6A.电压表V1，量程3V，内阻约5kB.电压表V2，量程15V，内阻约25kC.电流表A1，量程0.6A，内阻约0.2D.电流表A2，量程3A，内阻约0