高中物理学案实验 电学基本仪器的使用和读数.docx

高中物理学案实验 电学基本仪器的使用和读数.docx

《高中物理学案实验 电学基本仪器的使用和读数.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高中物理学案实验 电学基本仪器的使用和读数.docx（13页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

高中物理学案实验电学基本仪器的使用和读数

高中物理学案：

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

（3）电流表内、外接法的选择：

当

>

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0.5mm,即旋钮D每转一周,测微螺杆F前进或后退0.5mm,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.

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

0～3V

0～15V

0～3A

0～0.6A

答案　2.14V　10.7V　0.80A　0.16A

解析　0～3V的最小分度为0.1V,读数为2.14V；

0～15V的最小分度为0.5V,读数为10.7V；

0～3A的最小分度为0.1A,读数为0.80A；

0～0.6A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　50.80　3.776（3.774～3.778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（“3.8V　0.3A”）

电压表V（量程0～5V,内阻5kΩ）

电流表A1（量程0～100mA,内阻4Ω）

电流表A2（量程0～500mA,内阻0.4Ω）

滑动变阻器R1（最大阻值10Ω,额定电流1.0A）

滑动变阻器R2（最大阻值500Ω,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）R1　A2　

（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　0.65　0.680

2.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　6.125　4.120　1.095

3.（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　0.900

4.（滨州市期末）有一灯泡上标有“2.5V　1.5W”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（0～3V,内阻1.0kΩ）

B.电压表（0～15V,内阻3.0kΩ）

C.电流表（0～3A,内阻1.0Ω）

D.电流表（0～0.6A,内阻3.5Ω）

E.滑动变阻器（最大阻值为5Ω,2A）

F.滑动变阻器（最大阻值为1000Ω,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）A　D　E　

（2）B

5.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①、②、③、④所示,电流表量程为0.6A,电压表量程为3V.所示读数为：

①________、②________、③________、④__________.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0.6A时,最小刻度为0.02A,读数读到小数点后两位,所以①表示数为0.10A,②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③表示数为2.00V,④表示数为0.28V,灯泡两端电压小,通过灯泡的电流就小,故①④为同一组数据,②③为另一组数据,根据欧姆定律得R1＝

≈8.3Ω,R2＝

＝2.8Ω.

6.（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60Ω）,有以下器材可供选择.

电流表：

A1（量程0～50mA,内阻约6Ω）

电流表：

A2（量程0～3A,内阻约0.6Ω）

电压表：

V1（量程0～3V,内阻约3000Ω）

电压表：

V2（量程0～15V,内阻很大）

滑动变阻器：

R1（0～5Ω,允许最大电流2.0A）

滑动变阻器：

R2（0～1kΩ,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）A1　V1　R1

（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9Ω,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6

A.电压表V1,量程3V,内阻约5kΩ

B.电压表V2,量程15V,内阻约25kΩ

C.电流表A1,量程0.6A,内阻约0.2Ω

D.电流表A2,量程3A,内阻约0.04Ω

E.电源,电动势E＝3V

F.滑动变阻器R1,最大阻值5Ω,最大电流为3A

G.滑动变阻器R2,最大阻值200Ω,最大电流为1.5A

H.开关S、导线若干

（1）此电阻丝的直径是________mm.

（2）在用伏安法测量该段电阻丝的阻值时,要求尽可能准确,并且待测电阻两端的电压从零开始可以连续调节,则在上述提供的器材中电压表应选____________；电流表应选__________；滑动变阻器应选________.（填器材前面的字母代号）

（3）在虚线框内画出用伏安法测量该段电阻丝的阻值时的实验电路图.

答案　

（1）1.010　

（2）A　C　F　（3）如图所示