基本仪器的读数及使用方法.doc

基本仪器的读数及使用方法浙江 童志红实验是物理学的基础，“实验与探究能力”是高考物理考查的五种能力之一。既然是实验，就一定会涉及到仪器，因此仪器的使用（包括读数）是实验考核的基础。根据浙江省学科教学指导意见（物理）与高考考试说明，要求会正确使用的仪器主要有：刻度尺、游标卡尺、天平、秒表、电火花计时器或电磁打点计时器、弹簧秤、电流表、电压表、多用电表、滑动变阻器、电阻箱等。对于上述这些仪器，分类如下：测量长度的仪器刻度尺、游标卡尺测量质量的仪器天平基本仪器 测量时间的仪器打点计时器、秒表测量力的仪器弹簧秤测量电学量仪器电流表、电压表、多用电表电学控制仪器滑动变阻器、电阻箱、开关对于上述列举的基本仪器，不仅要理解其结构原理、规格和主要参数，还要知道其使用方法、注意事项、读数和精度等。1.理解仪器的工作原理。如对于打点计时器，当交流电源的频率是50Hz时，每隔0.02s打一个点；弹簧秤的原理是胡克定律F=kx；欧姆表的原理是闭合电路欧姆定律；滑动变阻器的原理是通过改变电路中的电阻线的长度来改变电路中的电阻等。2.熟悉仪器使用时的注意事项。一般不同的仪器在使用中都有其特殊的要求，以下几点要特别注意：（1）天平在进行测量前应先调平衡；弹簧秤、各种电表使用前要调整零位。（2）电磁打点计时器使用的电源为6V以下的交流电源，电火花打点计时器使用的电源为220V的交流电源。（3）电流表、电压表在接入电路时要注意其“+”、“-”接线柱；多用电表的欧姆档每次换档后要重新调零，被测电阻要与电路断开，使用完毕要将选择开关转至交流电压最高档或“OFF”档。（4）滑动变阻器、电阻箱和定值电阻使用过程中要考虑其允许的最大电流。滑动变阻器采用限流接法时，滑动触片开始应位于变阻器阻值最大的位置；滑动变阻器采用分压接法时，滑动触片开始应位于分压为零的位置。电阻箱开始应处于阻值最大状态，调整电阻箱的阻值时，不能由大到小发生突变，以免因为阻值过小而烧坏电阻箱。3.正确选择量程。量程的选择一是为了保护测量仪器，二是为了测量的精度。对于天平、弹簧秤、电流表、电压表等，超量程使用会损坏仪器；对于电流表、电压表，选用量程过大，或用多用电表测电阻时选择的档位不当，都会造成较大的误差。4.掌握测量仪器的读数方法。读数时最大的问题主要是估读问题：凡是最小刻度是10分度的，要求读到最小刻度后再往下估读一位；凡是最小刻度不是10分度的，只要求读到最小刻度所在的这一位，不再往下估读。但如游标卡尺、机械秒表、电阻箱等不需要估读。例1. （1）在“探究单摆周期与摆长的关系”实验中，两位同学用游标卡尺测量小球的直径如图1中的甲、乙所示。测量方法正确的是_（选填“甲”或“乙”）。（2）有一游标卡尺，主尺的最小分度是1 mm，游标上有20个小的等分刻度。用它测量某一工件的长度，如图1中的丙所示，图示的读数是_mm。图1丙解析：正确的测量方法是乙。工件的长度为104.05 mm。用游标卡尺测量小球的直径时，应将小球正确地放在测脚中。而游标卡尺的读数方法是：以游标尺0刻度线为准，在主尺上读出整毫米数，再看游标尺上第几格与主尺上某刻度线，由游标尺上读出毫米以下的小数。下表为三种规格的游标卡尺的设计原理和读数方法游标尺精度（mm）测量结果（游标尺上第n个格与主尺上的刻度线对正时）（mm）刻度格数刻度总长度每小格与1mm差102050919490.10.050.020.10.050.02主尺上读的整毫米数+0.1n主尺上读的整毫米数+0.05n主尺上读的整毫米数+0.02n例2.在做“用单摆测定重力加速度”的实验时，用摆长L和周期T计算重力加速度的公式是g = 。如果已知摆球直径为2.00cm ，让刻度尺的零点对准摆线的悬点，让摆线竖直下垂，如图2中的甲所示，那么单摆的摆长是 cm。如果测定了40次全振动的时间如图2中的乙所示，那么秒表的读数为 s ，单摆的周期为 s 。由上述数据可得重力加速度g = m/s2。图2甲乙解析：，87.40，75.2，1.88，9.75如图2中的甲中的摆球下沿对应刻度为88.40cm ，所以摆长L = 88.40cm 1.00cm = 87.40cm。如图2中的乙中的秒表分针读数为1min，秒针读数为15.2s，所以秒表读数为75.2 s。单摆周期为1.88s。由，可得9.75m/s2 测量摆长时，正常情况错误有两种：不从图2中的甲中的摆球下沿对应刻度度数，根据球心位置估计摆长为87.50 cm；无估读数字0，结果摆长为L = 87.4cm。测量周期时的错误情况有：没有将分针和秒针读数相加得出正确结果；将秒针示数估读为15.20s，导致有效数字位数出错。机械秒表的读数：机械秒表的长针是秒针，转一周是30s。因为机械表采用的齿轮传动，指针不可能停留在两小格之间；所以不能估读出比0.1 s更短的时间。位于秒表上部中间的小圆圈里面的短针是分针，表针走一周是15 min，每小格为0.5 min。秒表的读数方法是：t=短针读数（t1）+长针读数（t2）。例3.在探究“加速度与力、质量的关系”实验中，某同学在接通电源进行实验之前，将实验器材组装如图3所示。请你指出该装置中的两处错误或不妥之处：（1） ；（2） 。小车开关打点计时器干电池沙桶纸带图3图4解析：打点计时器的计时原理是每隔一定的时间打一个点，故使用的电源应是交流电源，而不能使用干电池。故该装置中的错误有：（1）打点计时器不应使用干电池，应使用交流电源；（2）实验中没有平衡小车的摩擦力；（3）小车初始位置离打点计时器太远。例4.（1）如图4所示，在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”实验中，同组同学已经完成部分导线的连接，请你在实物接线图中完成余下导线的连接。图5（2）用如图5所示的电路测定一节干电池的电动势和内阻。电池的内阻较小，为了防止在调节滑动变阻器时造成短路，电路中用一个定值电阻R0起保护作用。除电池、开关和导线外，可供使用的实验器材还有：a.电流表（量程0.6A、3A）；b.电压表（量程3V、15V）c.定值电阻（阻值1、额定功率5W）d.定值电阻（阻值10，额定功率10W）e.滑动变阻器（阻值范围0-10、额定电流2A）f.滑动变阻器（阻值范围0-100、额定电流1A）那么要正确完成实验，电压表的量程应选择 V，电流表的量程应选择 A；R0应选择 的定值电阻，R应选择阻值范围是 的滑动变阻器。解析：（1）“描绘小灯泡的伏安特性曲线”实验要求电压从零开始调整，滑动变阻器应采用分压式接法。又由于小灯泡的阻值较小，测量电路应采用电流表外接法。故其余的导线的连接如图6所图6示。（2）3，0.6，1，010。由于电源是一节干电池（1.5V），所选量程为3V的电压表；估算电流时，考虑到干电池的内阻一般为几欧左右，加上保护电阻，最大电流在0.5A左右，所以选量程为0.6A的电流表；由于电池内阻很小，所以保护电阻不宜太大，否则会使得电流表、电压表取值范围小，造成的误差大；滑动变阻器的最大阻值一般比电池内阻大几倍则可，即取010能很好地控制电路中的电流和电压，若取0100会出现开始几乎不变最后突然变化的现象。滑动变阻器在控制电路中的接法有分压式和限流式两种。在下列三种情况下必须选择分压式接法：要使某部分电路的电压（或电流）从零开始连续调节，如描绘小灯泡的伏安特性。滑动变阻器的最大阻值远小于待测电阻的阻值。如果实验所提供的电压表、电流表量程或电阻元件允许最大电流较小，采用限流接法时，无论怎样调节，电路中实际电流(或电压)都会超过电表量程或电阻元件允许的最大电流(或电压)。例5.（1）某同学利用多用电表测量二极管的反向电阻。完成下列测量步骤：检查多用电表的机械零点。将红、黑表笔分别插入正、负表笔插孔，将选择开关拔至电阻测量挡适当的档位处。将红、黑表笔_，进行欧姆调零。测反向电阻时，将_表笔接二极管正极，将_表笔接二极管负极，读出电表示数。为了得到准确的测量结果，应让电表指针尽量指向表盘_（填“左侧”、“右侧”或“中央”）；否则，在可能的条件下，应重新选择档位，并重复步骤、。测量完成后，将选择开关拔向_位置。（2）用多用电表进行了几次测量，指针分别处于a、b的位置，如图7所示。若多用电表的选择开关处于下面表格中所指的档位，a和b的相应读数是多少？请填在表格中。图7ab指针位置选择开关所处挡位读 数a直流电流100mAmA直流电压2.5VVb电阻100解析：（1）短接；红；黑；中央； OFF。本小题考查多用电表的使用。首先要机械调零，在选择档位后还要进行欧姆调零而且每一次换档位都要重复这样的过程。将红黑表笔短接，即为欧姆调零。测量二极管的反向电阻时应将红表笔接二极管的正极，黑表笔接负极。欧姆表盘的刻度线分布不均匀，在中央的刻度线比较均匀，所以尽量让指针指向表盘的中央，测量完成后应将开关打到OFF档。（2）直流电流100mA档读第二行“010”一排，最小度值为2mA，估读到1mA就可以了；直流电