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1、电学基本实验电学基本实验 仪器的使用仪器的使用一、高考大纲一、高考大纲(实验部分实验部分)的说明的说明1.要求会正确使用的仪器主要有：刻度尺、游标要求会正确使用的仪器主要有：刻度尺、游标卡尺、螺旋测微器、天平、秒表、电火花计时卡尺、螺旋测微器、天平、秒表、电火花计时器、弹簧秤、温度表、电流表、电压表、多用器、弹簧秤、温度表、电流表、电压表、多用电表、滑动变阻器、电阻箱，等等电表、滑动变阻器、电阻箱，等等.2.要求认识误差问题在实验中的重要性要求认识误差问题在实验中的重要性,了解误差了解误差的概念，知道系统误差和偶然误差；知道用多的概念，知道系统误差和偶然误差；知道用多次测量求平均值的方法减小偶
2、然误差；能在某次测量求平均值的方法减小偶然误差；能在某些实验中分析误差的主要来源；不要求计算误些实验中分析误差的主要来源；不要求计算误差差.3.要求知道有效数字的概念，会用有效数字表达要求知道有效数字的概念，会用有效数字表达直接测量的结果直接测量的结果.间接测量的有效数字运算不作间接测量的有效数字运算不作要求要求.二、电学实验的七大问题：1、仪器的原理、用途（活用）、改装、及选择；2、实验目的、原理及实验条件的控制；3、伏安法测量电路中安培表内、外接法的选择；4、供电电路中滑线变阻器分压、限流接法的选择；5、实验操作（含仪器读数方法、实物连线、开关控制及初始状态的设置）；6、实验数据记录表格设
3、计、实验数据分析、处理及结论的得出；7、实验误差的分析及减少误差的措施。三、电学实验设计以电阻测量为中心展开，而关三、电学实验设计以电阻测量为中心展开，而关键则是电流、电压的测量。键则是电流、电压的测量。E电电压压表表电电流流表表灵敏电流计（表头）电阻箱电阻箱多多用用电电表表滑动变阻器滑动变阻器按照仪器的读数过程是否需要估读可分按照仪器的读数过程是否需要估读可分为两大类：为两大类：一、不需要估读的仪器一、不需要估读的仪器此类仪器有游标卡尺、秒表、电阻箱。二、需要估读的仪器二、需要估读的仪器 此类仪器有刻度尺、弹簧秤、温度计、天平、螺旋测微器、电流表、电压表、多用电表等。四、电学实验基础四、电学
4、实验基础(一一)电学实验仪器的使用常规电学实验仪器的使用常规1 1弄清仪器的量程弄清仪器的量程 我们常用的电流表有我们常用的电流表有00.6A和和03A两挡量两挡量程，电压表有程，电压表有03V和和015V两挡量程两挡量程2.弄清仪器的最小分度弄清仪器的最小分度 电流表电流表00.6A挡的最小分度是挡的最小分度是 ，03A挡的最小分度是挡的最小分度是 .电压表电压表03V挡的最小分挡的最小分度是度是 ，015V挡的最小分度是挡的最小分度是 .0.02A0.1A0.1V0.5V3.弄清仪器的读数方法弄清仪器的读数方法 读数的基本原则是：凡仪器最小刻度是读数的基本原则是：凡仪器最小刻度是1010分
5、分度的，要求读到最小刻度后再度的，要求读到最小刻度后再 （估（估读的这位是不可靠数字）；凡仪器最小刻度不是读的这位是不可靠数字）；凡仪器最小刻度不是10分度的，只要求读到分度的，只要求读到 ，不，不再往下估读。再往下估读。往下估读一位往下估读一位最小刻度所在的这一位最小刻度所在的这一位例例14.检查并调整机械零点检查并调整机械零点 使用仪器前，一定要检查零点这样才能使用仪器前，一定要检查零点这样才能得到正确的测量结果我们用的指针式电表上得到正确的测量结果我们用的指针式电表上都有调零螺丝，用螺丝刀可以调整指针的机械都有调零螺丝，用螺丝刀可以调整指针的机械零点零点5.正进负出正进负出【例【例1 1
6、】如图所示是电压表的刻度盘。若当时使如图所示是电压表的刻度盘。若当时使用的是该表的用的是该表的0-3V量程，那么电压表读数为多量程，那么电压表读数为多少？若当时使用的是该表的少？若当时使用的是该表的0-15V量程，那么电量程，那么电压表读数又为多少？压表读数又为多少？解：解：0-3V量程最小刻度是量程最小刻度是0.1V,是是10分度的分度的,因此要因此要向下估读一位向下估读一位,读成读成1.15V（由于最后一位是估读（由于最后一位是估读的，有偶然误差的，有偶然误差,读成读成1.14V-1.17V之间都算正确）之间都算正确）.0-15V量程最小刻度为量程最小刻度为0.5V，不是不是10分度的，分
7、度的，因此只要求读到因此只要求读到0.1V这一位，所以读这一位，所以读5.7V（5.6V-5.8V之间都算正确）。之间都算正确）。返回返回基本仪器的读数基本仪器的读数00.20.40.6A读数：读数：0.14A基本仪器的读数基本仪器的读数读数：读数：0.37A00.20.40.6A基本仪器的读数基本仪器的读数051015V读数：读数：10.5V基本仪器的读数基本仪器的读数051015V读数：读数：9.3V 多用电表的读数方法多用电表的读数方法可根据具体的情况结合以可根据具体的情况结合以上三种读数方法进行读数上三种读数方法进行读数。+图9当指针位置如当指针位置如9 9图中灰图中灰三角箭头所示，则
8、测量三角箭头所示，则测量的是直流电流，的是直流电流，量程为量程为10mA10mA，由于表盘最小分，由于表盘最小分度值不是一个单位，在度值不是一个单位，在读出读出3.23.2以后，不应该以后，不应该再向下估读，所以测量再向下估读，所以测量结果为结果为3.2mA3.2mA+图9当指针位置如图当指针位置如图9 9中中白三角箭头所示，测白三角箭头所示，测量的是直流电压，量的是直流电压，量量程为程为50V50V，由于表盘，由于表盘最小分度值是一个单最小分度值是一个单位，在读出位，在读出16V16V后，后，还应该估读下一位，还应该估读下一位，所以测量结果为所以测量结果为16.0V16.0V+图9当指针位置
9、如图当指针位置如图9 9中中黑三角箭头所示，黑三角箭头所示，测测量的是电阻，倍率为量的是电阻，倍率为100100，按表盘最上，按表盘最上方的刻度可知，表盘方的刻度可知，表盘最小分度值不是一个最小分度值不是一个单位读数，在读出单位读数，在读出3434以后，不应该再向下以后，不应该再向下估读，所以测量结果估读，所以测量结果为为34100=3.41034100=3.4103 302k5005401002001k10201001k10111.读数20读数：读数：15015002k5005401002001k10201001k10110.读数读数：读数：2.5102.5103 3如图如图5 5所示，此所
10、示，此电阻箱电阻箱的读数为的读数为 图 5 92.892.8 3 3、电阻箱、电阻箱因为电阻箱的特殊结构，我们在进行电阻调节因为电阻箱的特殊结构，我们在进行电阻调节时是按照电阻箱上各档的倍率进行电阻的调节时是按照电阻箱上各档的倍率进行电阻的调节的，所以电阻箱的电阻是不能连续调节的，因的，所以电阻箱的电阻是不能连续调节的，因此读数时也不需要估读。此读数时也不需要估读。例2.右图是解：电阻箱面板上有6个旋钮，每个旋钮上方都标有倍率。将每个旋钮的指针所指的数值（都为整数）乘以各自的倍率，从最高位到低位依次读出来，就得到这时电阻箱的实际阻值。注意图中最左边的两个黑点是表示的是接线柱。若指针位置如图所示
11、，则阻值为电阻箱示意图，试读出当时电阻箱的阻值。84580.2电表的量程选择电表的量程选择测量值不超过电表的量程；测量值应使表针有较大的偏转范围，一般在1/2量程以上量程以上。电流表和电压表的互换电流表和电压表的互换若已知电流表的内阻为R，可以读出流过本身的电流I，由U=IR可以算出电流表两端的电压，在此意义上，电流表是量程很小的电压表。若已知电压表的内阻为R，可以读出本身两端的电压U，由U=IR可以算出流过电压表的电流，在此意义上，电压表是量程很小的电流表。电表的改装电表的改装比较项目比较项目电流表内接法电流表内接法电流表外接法电流表外接法电路电路测量结果测量结果R测测RxR测测Rx误差原因
12、误差原因适用条件适用条件电流表的分压电流表的分压电压表的分流电压表的分流RRARVR=U/IU/I二、恒定电流实验常规1.伏安法测电阻被测电路内接法和外接法的选择内接法和外接法的选择a：阻值判断法：阻值判断法：待测电阻值的阻值RXRx/RA采用外接法误差小如果RV/RxRx/RA采用内接法无差小。c：实验探测法：实验探测法：AVab三、滑动变阻器的限流接法与分三、滑动变阻器的限流接法与分压接法压接法?/思考：滑动变阻器在电路中的作用？比较项目比较项目限流接法限流接法分压接法分压接法电路电路RX电压调节范围电压调节范围RX电流调节范围电流调节范围灯泡电流相同时电灯泡电流相同时电路消耗总功率路消耗
13、总功率闭合前触头的位置闭合前触头的位置IE(I+I)Eba0E三、滑动变阻器的两种接法三、滑动变阻器的两种接法1、限流式：如图、限流式：如图1所示，电阻所示，电阻Rx两端电压调节范围：两端电压调节范围：_ 优优 点：点：电路结构简单，优先选用。电路结构简单，优先选用。局限性局限性:（1）待测电阻两端电压或电流）待测电阻两端电压或电流_开始变化。开始变化。（2）当）当_时，调节范围很小。时，调节范围很小。2、分压式：如图、分压式：如图2所示，电阻所示，电阻Rx两端电压调节范围：两端电压调节范围：_ 缺缺 点：电路结构复杂，限流接法不能满足需要时才选用。点：电路结构复杂，限流接法不能满足需要时才选
14、用。优优 点：（点：（1）待测电阻两端电压或电流能）待测电阻两端电压或电流能_开始变化。开始变化。（2）调节范围最大。不论电压表或电流表量程如何，）调节范围最大。不论电压表或电流表量程如何，一定不会超量程。一定不会超量程。3、何时采用分压式接法？、何时采用分压式接法？从零从零不能从零不能从零选择方法选择方法通常变阻器以限流接法为主，但在下列三种情况下，必须选择分压接法。A：题目所提供的实验仪器选择限流接法时，线路中的电流超过了电表的量程或某一元件的最大允许通过电流。B:变阻器的电阻远小于被测电阻或电路中串联的其它电阻阻值，变阻器的阻值变化时，电路中的电流变化太小。C：要求待测电路的电压从零开始
15、连续变化。AAVV参考答案：参考答案：例例3：【例【例3】有一待测电阻】有一待测电阻RX（阻值约（阻值约100），现要用伏安法准确），现要用伏安法准确测量其阻值，所用电压表内阻约为测量其阻值，所用电压表内阻约为500，电流表内阻约为，电流表内阻约为5，滑动变阻器阻值为滑动变阻器阻值为200。为了尽可能准确地测量电阻，请你画出。为了尽可能准确地测量电阻，请你画出电路原理图。电路原理图。【变式【变式3】有一待测电阻】有一待测电阻RX（阻值约（阻值约100），现要用伏安法准确测），现要用伏安法准确测量其阻值，所用电压表内阻约为量其阻值，所用电压表内阻约为5000，电流表内阻约为，电流表内阻约为5，滑
16、，滑动变阻器阻值为动变阻器阻值为10。为了尽可能准确地测量电阻，请你画出。为了尽可能准确地测量电阻，请你画出电路原理图。电路原理图。变式变式3：参考答案：参考答案：例例4：（1）电电 源：源：4V 电压表：电压表：V1 电流表电流表：A2，滑动变阻器：滑动变阻器：10【例【例4】某同学测绘标有】某同学测绘标有“3.8V，0.25A”的小灯泡的灯丝电阻随电压变化图象。的小灯泡的灯丝电阻随电压变化图象。（1）除了导线和开关外，有以下一些器材可供选择：）除了导线和开关外，有以下一些器材可供选择：电流表电流表A1（量程（量程200mA，内阻约，内阻约2）电压表电压表V1（量程（量程5V，内阻约，内阻约
17、5k）电流表电流表A2（量程（量程0.6A，内阻约，内阻约0.3)电压表电压表V2（量程（量程15V，内阻约，内阻约15k）滑动变阻器（阻值范围滑动变阻器（阻值范围0-10）滑动变阻器（阻值范围滑动变阻器（阻值范围0-2k）电源（电动势为电源（电动势为1.5 V，内阻约为，内阻约为0.2）；）；电源（电动势为电源（电动势为4 V，内阻约为，内阻约为0.04）。）。（1）为了调节方便，测量准确，实验中应选用的器材）为了调节方便，测量准确，实验中应选用的器材（填器材的符号）。（填器材的符号）。电源电源 _电压表电压表_，电流表，电流表 _，滑动变阻器，滑动变阻器_（2）请在上面方框内画出电路原理图
18、。）请在上面方框内画出电路原理图。四、实验器材的选择（高考重点、学习难点）四、实验器材的选择（高考重点、学习难点）（2）分压式接法，选小原则（连续性好）分压式接法，选小原则（连续性好）实验器材选取的原则实验器材选取的原则安全性原则安全性原则 精确性原则精确性原则 操作方便性原则操作方便性原则为了测量一个量程为了测量一个量程03V、内阻约数千欧的电压表的内电阻，可采用一只电流表与它串联、内阻约数千欧的电压表的内电阻，可采用一只电流表与它串联后接入电路。后接入电路。（1）本实验测量电压表内电阻依据的公式是）本实验测量电压表内电阻依据的公式是_，指出式中各物理量的含义，指出式中各物理量的含义_（2）
19、若提供的实验器材有：）若提供的实验器材有：A待测电压表；待测电压表；B电流表电流表A1（00.6A，内阻约，内阻约0.2）；）；C电流表电流表A2（0100mA，内阻约，内阻约2）；）；D电流表电流表A3（010mA，内阻约，内阻约50）；）；E滑动变阻器（滑动变阻器（050，额定电流，额定电流0.5A）；）；F直流电源（输出电压直流电源（输出电压6V）；）；G开关、导线。开关、导线。为减小读数误差，多次测量取平均值，应选用的实验器材为为减小读数误差，多次测量取平均值，应选用的实验器材为_（填英文序号即可）。（填英文序号即可）。（3）在虚线框内画出正确的实验电路图，并在右侧进行实物连图。）在虚
20、线框内画出正确的实验电路图，并在右侧进行实物连图。（2）D、E、F、G参考答案：参考答案：分压分压分压外接实物连图注意问题实物连图注意问题接线要到接线要到柱柱上上电表电表量程、正负量程、正负要准确要准确导线导线不交叉不交叉，不能，不能跨过跨过仪器仪器开关开关要控制整个电路要控制整个电路【巩固练习】在【巩固练习】在“描绘小灯泡的伏安特性曲线描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验中，小灯泡标有的实验中，小灯泡标有“3.8V、1.14W”字样；电字样；电压表压表V量程量程5V，内阻约为，内阻约为5k；直流电源；直流电源E的电动的电动势势4.5V，内阻不计；开关，内阻不计；开关S及导线若干；其他供选及导线若
21、干；其他供选用的器材还有：用的器材还有：电流表电流表A1量程量程250mA，内阻约为，内阻约为2；电流表电流表A2量程量程500mA，内阻约为，内阻约为1；滑动变阻器滑动变阻器R1阻值阻值0-10；滑动变阻器滑动变阻器R2阻值阻值0-2k。为了使调节方便，测量的准确度较高：为了使调节方便，测量的准确度较高：（1）实验中应选用电流表）实验中应选用电流表 ，滑动变阻器，滑动变阻器 。（2）在虚线框内画出实验电路图。）在虚线框内画出实验电路图。（3）这个实验的系统误差是由）这个实验的系统误差是由_ 引起的，小灯泡电阻的测量值引起的，小灯泡电阻的测量值_真实值（填真实值（填“大于大于”、“等于等于”或
22、或“小于小于”）。）。A2R1小于小于电压表分流电压表分流【巩固练习】参考答案【巩固练习】参考答案（1）实验中应选用电流表）实验中应选用电流表_，滑动变阻器，滑动变阻器_（2）在虚线框内画出实验电路图。）在虚线框内画出实验电路图。（3）这个实验的系统误差是由）这个实验的系统误差是由_引起的，引起的，小灯泡电阻的测量值小灯泡电阻的测量值_真实值（填真实值（填“大于大于”、“等于等于”或或“小于小于”）。）。（4）由正确实验操作得到的数据描绘出小灯泡的伏安特性曲线如图（）由正确实验操作得到的数据描绘出小灯泡的伏安特性曲线如图（1）所示，）所示，将本实验用的小灯泡接入图（将本实验用的小灯泡接入图（2
23、）所示的电路，电源电压恒为）所示的电路，电源电压恒为6V，定值电阻，定值电阻R1=30。电流表读数为。电流表读数为0.45A，此时小灯泡消耗的实际功率为，此时小灯泡消耗的实际功率为 W。（不计电（不计电流表的内阻）。流表的内阻）。A2R1小于小于电压表分流电压表分流II1I2由图知：由图知：解析：解析：伏安法变式伏安法变式(测表的内阻）测表的内阻）1.1.安安法测电阻安安法测电阻电阻测量的其它方法电阻测量的其它方法 2.伏伏法测电阻。伏伏法测电阻。A用以下器材测量电阻用以下器材测量电阻R Rx x的阻值的阻值(900(9001 000);1 000);电源电源E,E,具有一具有一定内阻定内阻,
24、电动势约为电动势约为9.0 V;9.0 V;电压表电压表V V1 1,量程为量程为1.5 V,1.5 V,内阻内阻r r1 1=750=750;电压表电压表V V2 2,量程为量程为5 V,5 V,内阻内阻r r2 2=2 500;=2 500;滑动变阻器滑动变阻器R,R,最大最大阻值约为阻值约为100;100;单刀双掷开关单刀双掷开关S,S,导线若干导线若干.(1)(1)试画出测量电阻试画出测量电阻R Rx x的一种实验电路原理图的一种实验电路原理图(原理图中的元件原理图中的元件要用题图中相应的英文字母标注要用题图中相应的英文字母标注.).)1、“心中有理心中有理”测量电阻的原理要清楚：测量
25、电阻的原理要清楚：VA-AA-VV2、“口中能算口中能算”根据原理根据原理“估算估算”选器材，确定测量电路。选器材，确定测量电路。3、“眼中有路眼中有路”会选电阻（差不多或小）确定控制电路。会选电阻（差不多或小）确定控制电路。4、“手到成功手到成功”能根据原理列式求解，并能进行误差分析。能根据原理列式求解，并能进行误差分析。电路图一电路图一电路图二电路图二(2)若电压表若电压表V1的读数用的读数用U1表示表示,电压表电压表V2的读数用的读数用U2表示表示,则由已知量和测得量表示则由已知量和测得量表示Rx的公式为的公式为Rx=.螺旋测微器读数螺旋测微器读数2 2、螺旋测微器、螺旋测微器螺旋测微器
26、度数规则螺旋测微器度数规则:1、精确度、精确度0.01mm 向后估读一位，读到千分之一向后估读一位，读到千分之一 毫米位（用毫米作单位，小数点后三位）毫米位（用毫米作单位，小数点后三位）2、满、满0.5mm的在固定刻度上读出，不足的在固定刻度上读出，不足0.5mm的在的在 可动刻度上读出。可动刻度上读出。3、读数规则：、读数规则：固定刻度（毫米）固定刻度（毫米）+可动部分格数可动部分格数0.01（毫米）（毫米）注意：一定要看（判断）半毫米刻度线是否已注意：一定要看（判断）半毫米刻度线是否已经露出经露出.读数练习读数练习1.2.2.mm mm 3.4.mm mm 不需要估读的仪器不需要估读的仪器
27、1 1、游标卡尺、游标卡尺游标卡尺是一种测量长度的一起，常用的游游标卡尺是一种测量长度的一起，常用的游标卡尺有标卡尺有1010分度、分度、2020分度和分度和5050分度三种，这分度三种，这三种游标卡尺的精确度分别为三种游标卡尺的精确度分别为0.1mm0.1mm、0.05mm0.05mm和和0.02mm0.02mm。读数方法为：测量值。读数方法为：测量值=主尺的读数主尺的读数+（游标尺与主尺对齐的刻度线格子数（游标尺与主尺对齐的刻度线格子数精确精确度），故用游标卡尺测量长度是不要估读。度），故用游标卡尺测量长度是不要估读。图1例如：图1的读数为图2的读数为图3的读数为图2图329mm+80.1mm=29.8mm29mm+80.1mm=29.8mm5mm+30.05mm=5.15mm5mm+30.05mm=5.15mm8mm+150.02mm=8.30mm8mm+150.02mm=8.30mm