56　第九章　第50课时　电学实验基础(含长度的测量及测量工具的选用)(实验课)

第九章电路及其应用电能第50课时电学实验基础(含长度的测量及测量工具的选用)(实验课)[学习目标]

1．掌握常用仪器的使用和读数方法。

2．理解电流表内接法和外接法误差的产生原因，能正确选择电流表的内、外接法。

3．掌握滑动变阻器的两种接法，会根据电路原理图连接实验器材。考点1常用仪器的使用与读数1．游标卡尺(1)构造：主尺、________(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。(如图所示)游标尺(2)用途：测量厚度、长度、宽度、内径、外径等。(3)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差值制成。刻度格数(分度)刻度总长度每小格与1mm的差值精确度(可精确到)109mm______mm______mm2019mm_______mm_______mm5049mm_______mm_______mm0.1

0.1

0.05

0.05

0.02

0.02(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格数，则记录结果表示为(x＋K×精确度)mm。2．螺旋测微器(1)构造：如图甲所示，B为固定刻度，E为可动刻度。(2)原理：固定刻度B的螺距为_____mm，即旋钮D每旋转一周，F前进或后退______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_______mm，即螺旋测微器的精确度为_______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。(3)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)×_______(mm)。如图乙所示，固定刻度示数为2.0mm，半毫米刻度线未露出，可动刻度示数为15.0，最后的读数为：2.0mm＋15.0×0.01mm＝2.150mm。0.5

0.5

0.01

0.01

0.013．常用电表的读数先要弄清电表量程，即指针指到最大刻度时电表允许通过的最大电压或电流，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)0～3V的电压表和0～3A的电流表的读数方法相同，此量程下的精确度分别是______V和_____A，看清楚指针的实际位置，读到小数点后面两位。0.1

0.1

0.5

0.02(1)为了读数更精确，游标卡尺也需要估读，如图读作11.40mm。 (

)

(2)游标卡尺主尺上的数字对应的单位为cm。 (

)(3)如图，游标卡尺读数为5.20mm。 (

)(4)如(3)中图，游标卡尺读数为50.20mm，可简化写为50.2mm。 (

)×

√

×

×

[典例1]

(1)如图甲、乙、丙所示的三把游标卡尺，它们的游标尺自左向右分别为10分度、20分度、50分度，它们的读数依次为________mm、________mm、________mm。

(2)①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。

17.6

23.25

3.20

D

H

G

6.700②读出下面各螺旋测微器的读数，己为___________________mm，庚为________mm，辛为____________________mm。

4.040(4.039～4.041)

1.100

3.516(3.515～3.517)[解析]

(1)题图甲读数：整毫米是17

mm，不足1毫米数是6×0.1

mm＝0.6

mm，最后结果是17

mm＋0.6

mm＝17.6

mm题图乙读数：整毫米是23

mm，不足1毫米数是5×0.05

mm＝0.25

mm，最后结果是23

mm＋0.25

mm＝23.25

mm题图丙读数：整毫米是3

mm，不足1毫米数是10×0.02

mm＝0.20

mm，最后结果是3

mm＋0.20

mm＝3.20

mm。(2)①用螺旋测微器测量小球直径时，先转动粗调旋钮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，拨动止动旋钮G使F固定后读数，读数为6.5

mm＋20.0×0.01

mm＝6.700

mm。②己图：(4＋4.0×0.01)

mm＝4.040

mm庚图：(1＋10.0×0.01)

mm＝1.100

mm辛图：(3.5＋1.6×0.01)

mm＝3.516

mm。

方法技巧：(1)游标卡尺不估读。(2)如图所示，游标卡尺主尺上的数字对应的单位为cm，游标卡尺读数为50.20

mm，不可简化写为50.2

mm。50.20

mm有4位有效数字，而50.2

mm有3位有效数字。(3)有效数字是从一个数的左边第一个非0数字起，到末位数字止的所有的数字。测量值最后的“0”不可随意舍去，它代表了使用工具的测量精度。[典例2]

(人教版必修第三册改编)(1)如图甲所示的电表使用0.6A量程时，对应刻度盘上每一小格代表________A，图中表针示数为_______A；当使用3A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)如图乙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。

0.02

0.44

0.12.20

0.1

1.70

0.5

8.5[解析]

(1)电流表使用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。拓展思考

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，则可得到的电阻范围为____________。1987

将“×1k”挡旋钮调到2，再将

“×100”挡旋钮调到00～19998Ω[解析]

电阻为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，用两个这样的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，可得到的电阻范围为0～19

998

Ω。

电流表内接法、外接法的比较考点2电流表的内接法和外接法

内接法外接法电路图

误差原因电流表分压U测＝________电压表分流I测＝Ix＋IVUx＋UA

内接法外接法电阻测量值适用条件RA≪RxRV≫Rx适用于测量________电阻________电阻大于小于大阻值小阻值[典例3]

(2025·江苏南京一模)伏安法测电阻的测量电路如图甲所示，电压表量程为0～3V，电流表量程为0～0.6A，电表读数如图乙所示。已知电流表内阻为0.10Ω，电压表的内阻为3000Ω。在图甲情况下，R1

的真实值是_______Ω。(保留两位小数)

5.10[典例4]

(2025·山东济南一模)如图为“用伏安法测量电阻”实验的部分电路。在某次测量中，电压表的示数为1.80V时，电流表的示数为0.60A，根据测量数据可计算出电阻测量值为________Ω。从理论上讲由于电压表内阻的影响，用该电路得到的电阻测量值________(选填“大于”或“小于”)真实值。

3

小于

(3)试触法：按图所示接好电路，让连接电压表的导线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，说明电流表分压更明显，则可采用电流表外接法；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，说明电压表分流更明显，则可采用电流表内接法。考点3滑动变阻器的分压接法和限流接法滑动变阻器两种接法的对比

限流接法分压接法对比说明电路图

串、并联关系不同负载R上电压调节范围(不计电源内阻)0≤U≤E分压电路调节范围大

限流接法分压接法对比说明负载R上电流调节范围(不计电源内阻)分压电路调节范围大闭合S前滑片位置b端a端都是为保护电路元件[典例5]某物理兴趣小组利用“伏安法”测量一个阻值较小的定值电阻Rx，可用器材有：电压表(量程为15V，内阻约为5000Ω)，电流表(量程为0.6A，内阻为5Ω)，电源E(电动势为12V，内阻不计)，滑动变阻器R的最大阻值为10Ω，定值电阻R0为15Ω，开关S，导线若干(R0、Rx、R、电流表、电压表、电源、开关等仪器均无断路和短路，导线无断路)。(1)将图甲所示的器材符号连线，画出实验电路的原理图。要求电流表和电压表的示数从0开始变化。(2)该电路中R0的作用是_______________________________________________________________。

(3)测出多组数据，作出I-U图像，如图乙所示。则Rx阻值为____Ω。

见解析图保护电路②增大电压表读数范围，降低读数误差(答方便读数也可)4

归纳总结：1．滑动变阻器必须接成分压电路的几种情况(1)要求电压表能从0开始读数。(2)当待测电阻Rx≫R(滑动变阻器的最大阻值)时。(3)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。2．滑动变阻器的最大阻值和用电器的阻值差不多且要求电压不从0开始变化，通常情况下，由于限流式结构简单、耗能少，优先使用限流接法。课时作业(五十)电学实验基础(含长度的测量及测量工具的选用)(实验课)1．在练习使用游标卡尺和螺旋测微器的实验中，测量一枚1元硬币的直径和厚度，如图(a)所示。

(1)用游标卡尺测量其直径，如图(b)所示，直径是________mm。(2)用螺旋测微器测量其厚度，如图(c)所示，厚度是________mm。题号135246[解析]

(1)用游标卡尺测量其直径是25

mm＋0.05

mm×0＝25.00

mm。(2)用螺旋测微器测量其厚度是1.5

mm＋0.01

mm×35.0＝1.850

mm。25.00

1.8502．某同学用螺旋测微器测圆柱体的直径时，示数如图甲所示，此示数为_______________________mm；用游标卡尺测量某物体的厚度时，示数如图乙所示，此示数为______cm。另一位学生用游标尺上标有50等分刻度的游标卡尺测一工件的长度，测得的结果如图丙所示，则该工件的长度L＝______cm。

题号1352468.021(8.020、8.022均可)2.060

5.236[解析]

螺旋测微器的固定刻度读数为8

mm，可动刻度读数为2.1×0.01

mm＝0.021

mm，所以最终读数为8

mm＋0.021

mm＝8.021

mm。游标卡尺的主尺读数为20

mm，游标尺上第12个刻度与主尺上某一刻度对齐，故游标尺读数为12×0.05

mm＝0.60

mm，所以最终读数为20

mm＋0.60

mm＝20.60

mm＝2.060

cm。工件的长度L＝52

mm＋0.02×18

mm＝5.236

cm。题号1352463．某同学用伏安法测定待测电阻Rx(阻值约为10kΩ)，除了Rx、开关S、导线外，还有下列器材供选用：A．电压表(量程0～1V，内阻约10kΩ)B．电压表(量程0～10V，内阻约100kΩ)C．电流表(量程0～1mA，内阻约30Ω)D．电流表(量程0～0.6A，内阻约0.05Ω)E．电源(电动势1.5V，额定电流0.5A，内阻不计)F．电源(电动势12V，额定电流2A，内阻不计)G．滑动变阻器R0(阻值范围0～10Ω，额定电流2A)题号135246(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的实验电路图。题号135246

B

C

F

见解析图(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________(选填“大于”“小于”或“等于”)其真实值，原因是____________________________________________________________。题号135246[解析]

(1)若电源选用E，则通过Rx的最大电流为0.15

mA，电流表选用C还达不到半偏，故电源应选用F。电压表内阻应尽可能与被测电阻阻值相差大一些且量程接近电源电压，故电压表选用B。由此可知电路中的电流约为1

mA，故电流表选用C。大于电压表的读数大于待测电阻两端的实际电压(其他表述正确也可)(2)因为待测电阻阻值较大，所以电流表应采用内接法。因为滑动变阻器的阻值远小于待测电阻阻值，若采用限流式接法接入电路起不到多大的限流作用，所以滑动变阻器应采用分压式接法，实验电路图如图所示。题号135246

4．某同学想用电压表和电流表比较精确地测量一个阻值大约为5Ω的电阻，他找来如下器材：A．电源：电动势为3V，内阻约为0.5Ω；B．电流表：量程为0.6A，内阻约为2Ω；C．电流表：量程为3A，内阻约为2Ω；D．电压表：量程为3V，内阻约为2kΩ；E．电压表：量程为15V，内阻约为2kΩ；F．滑动变阻器：最大阻值15Ω，额定电流1.0A；G．开关一个；导线若干。题号135246(1)此实验电流表应选择_______，电压表应选择________(选填器材前的字母)。

(2)为了减小实验误差，电流表和电压表的连接方法应该选用图1中的________(选填“甲”或“乙”)，采用这种方式测量的结果与真实值相比偏________(选填“大”或“小”)。

题号135246B

D

甲小(3)他在相关实验手册中，看到图2所示的两种滑动变阻器的连接方式，他选择了其中一种，经过实验他得到下表中的数据。题号135246由数据可知，他选择的滑动变阻器的连接方式是图2中的_____(选填“甲”或“乙”)。你的判断依据是________________________。

电压U/V0.100.400.601.001.201.501.702.00电流I/A0.020.080.120.190.250.310.340.40乙电表示数几乎从0开始变化

题号135246题号1352465．为了精确测量某电阻Rx(阻值约2000Ω)，有如下实验器材可供选择：A．直流电源：电动势18V，内阻很小B．电流表：量程0～10mA，内阻为10ΩC．电压表：量程0～3V，内阻为3000ΩD．滑动变阻器R1：最大阻值为10ΩE．滑动变阻器R2：最大阻值为1000ΩF．开关、导线、定值电阻(1)电压表的量程太小，不满足实验要求，