2020高考物理一轮复习第八章第3讲电学实验基础学案解析版

第3讲电学实验基础主干梳理对点激活知识点螺旋测微器1．构造：如图甲所示，B为固定刻度，E为可动刻度。

2．用途：测量厚度、长度、外径。

3．原理：测微螺杆F与固定刻度B之间的精密螺纹的螺距为0.5 mm，即旋钮D每旋转一周，F前进或后退□010.5 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020.01 mm，即螺旋测微器的精确度为□030.01 mm。

读数时估读到毫米的千分位上，因此，后退□螺旋测微器又叫千分尺。

4．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)×□040.01(mm)。

如图乙所示，固定刻度示数为 2.0 mm，半毫米刻度线未露出，而从可动刻度上读的示数为15.0，最后的读数为：2.0 mm＋15.0×0.01 mm＝2.150 mm。

知识点游标卡尺01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1．构造：主尺、□一个深度尺。

(如图丙所示)2．用途：测量厚度、长度、深度、内径、外径。

3．原理：利用主尺的最小刻度与游标尺的最小刻度的差值制成。

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 1 mm。

常见的游标卡尺的游标尺上小等分刻度有10个的、20个的、50个的，其规格见下表：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。

知识点常用电表的读数对于电压表和电流表的读数问题，首先要弄清电表量程，即指针指到最大刻度时对应的电压或电流，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即可。

(1)0～3 V的电压表和0～3 A的电流表的读数方法相同，此量程下的精确度分别是□010.1020.1 A，看清楚指针的实际位置，读到小数点后面两位。

V和□(2)对于0～15 V量程的电压表，精确度是□030.5 V，在读数时只要求读到小数点后面一位，即读到0.1 V。

(3)对于0～0.6 A量程的电流表，精确度是□040.02 A，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0.01 A。

考点细研悟法培优考点1 常见仪器的使用与读数1．游标卡尺读数注意事项(1)看清精确度①例如(如图所示)易错成11 mm＋4×0.1 mm＝11.40 mm正确的应为11.4 mm，游标卡尺不需要估读，后面不能随意加零或去零；②例如(如图所示)易错成10 mm＋12×0.05 mm＝10.6 mm，正确的应为10.60 mm。

(2)主尺上的单位为厘米主尺上标识的1、2、3等数字通常是指厘米，读数时应将毫米和厘米分清，游标卡尺主尺上的最小刻度是1 mm。

例如(如图所示)易错成5 mm＋4×0.05 mm＝5.20 mm正确的应为50 mm＋4×0.05 mm＝50.20 mm。

(3)区分零刻度与标尺最前端例如(如图所示)易错成13 mm＋10×0.05 mm＝13.50 mm正确读数为14 mm＋10×0.05 mm＝14.50 mm。

2．螺旋测微器的读数需要估读最后一位数字为估读数字，读数和记数时估读位为有效数字的最后一位。

例如(如图所示)固定刻度示数为2.0 mm，不足半毫米的部分从可动刻度上读得示数为15.0，最后的读数为：2.0 mm＋15.0×0.01 mm＝2.150 mm。

例1 (1)有一金属材料制成的圆柱形物体，当用游标卡尺来测它的截面直径d时，示数如图甲所示，则d＝________ mm。

然后利用伏安法测量该物体的电阻，此时电压表和电流表的示数如图乙、丙所示，则金属物体两端的电压为U＝________ V，流过该物体的电流为I＝________ A。

(2)在测定一根粗细均匀合金丝电阻率的实验中，利用螺旋测微器测定合金丝直径的过程如图丁所示，校零时的读数为_______ mm，合金丝的直径为_______ mm。

尝试解答 (1)30.50 2.25 0.42 (2)0.007(0.005～0.008均可) 0.638(0.636～0.640均可)。

(1)游标卡尺主尺上读的毫米数为30 mm ，游标尺上第10条刻度线与主尺某刻度线对齐，由于游标尺是20分度的，所以读数为30 mm ＋0.05×10 mm＝30.50 mm 。

电压表选用0～3 V 量程，分度为0.1 V ，读数时应估读到分度的110，所以读数为2.25 V ；电流表选用0～0.6 A量程，分度为0.02 A ，读数时应估读到分度的12，所以读数为0.42 A 。

(2)校零时的读数为0＋0.7×0.01 mm＝0.007 mm 。

合金丝的直径为0.645 mm －0.007 mm ＝0.638 mm 。

[变式1] (1)某学生用螺旋测微器测量不同金属导线的直径，其示数如图a 、b 、c 所示，该金属导线的直径读数为：a ．________ mmb ．________ mmc ．________ mm(2)用游标尺为50分度的游标卡尺测量某工件的长度时，示数如图d 所示，则测量结果应该读作________ mm 。

(3)正确读出图中各表的读数：①如图e，接0～3 V量程时读数为________ V；接0～15 V 量程时读数为________ V。

②如图f，接0～3 A量程时读数为________ A；接0～0.6 A 量程时读数为________ A。

答案(1)4.592(4.591～4.594均可) 1.880(1.879～1.881均可) 8.600(8.599～8.601均可)(2)10.40 (3)①2.18 10.8 ②0.80 0.16解析(1)A．读数＝4.5 mm＋9.2×0.01 mm＝4.592 mmb．读数＝1.5 mm＋38.0×0.01 mm＝1.880 mmc．读数＝8.5 mm＋10.0×0.01 mm＝8.600 mm。

(2)读数＝10 mm＋20×0.02 mm＝10.40 mm(3)①读数＝2.18 V，读数＝10.8 V。

②读数＝0.80 A，读数＝0.16 A。

考点2 关于电阻的测量1．电流表和滑动变阻器在电路中的连接方法(1)电流表的内接法和外接法要想精确测量电阻，选用好的实验方法很重要。

如果电压表和电流表都是理想电表，两种接法都能准确地测量出电阻的大小，但如果电压表和电流表的电阻的影响不能忽略，选择好的方法能大大减少误差。

下面我们以电压表内阻为R V，电流表内阻为R A，待测电阻为R x，待测电阻R x的测量值为R测＝U测I测，待测电阻R x的真实值为R真进行说明。

续表(2)滑动变阻器的限流式和分压式接法为保证电路安全以及读数的精确性，滑动变阻器有两种接法，它们各有优缺点，选用哪种接法很有讲究，以安全第一、准确第二、能耗小第三的顺序考虑问题，这是高考实验考查的重点内容。

下面我们以待测电阻为R x，滑动变阻器的最大电阻为R，电源电动势为E、内阻为r进行说明。

2．电阻测量的常见方法(1)伏安法测电阻特点：大内大，小外小(测大电阻时应用内接法，测量值比真实值大；测小电阻时应采用外接法，测量值比真实值小)。

(2)半偏法测电表的内阻实验原理半偏法测电表内阻的两种情况①半偏法测电流表的内阻R A：如图甲所示，闭合S1，断开S2，调节滑动变阻器R1，使电流表达到满偏值I0；保持R1不变，闭合S2，调节电阻箱R2，使电流表说明：①半偏法测电流表的内阻时，只有当R1≫R A(R1≫R2)时，R A测≈R A。

R1≫R A、R1≫R2为选器材提供依据，即R1应选阻值较大的电阻；在安全范围内电源应选电动势较大的。

②半偏法测电压表的内阻时，只有当R3≪R V(R3≪R4)时，R V测≈R V。

同理，R3≪R V、R3≪R4也为选器材提供依据，即R3应选阻值较小的电阻；在安全范围内，电源应选电动势较大的。

(3)用“替代法”测电阻①实验原理(如图所示)②实验步骤S先与2相接，记录的示数，再与1相接，调节R值使示数与原值相等，则R x＝R。

③说明对的要求，只要有刻度且不超过量程即可，与指针是否超23无关，因为电流表示数不参与运算。

(4)安安法测电阻若电流表内阻未知，则可将它看成能显示自身电流的特殊电阻，只需测出它两端电压。

若电流表内阻已知，则可将其当作电流表、电压表以及定值电阻来使用。

①如图甲所示，当两电表的满偏电压接近时，如果已知A 1的内阻R 1, 则可测得A 2的内阻R 2＝I 1R 1I 2。

②如图乙所示，当两电表的满偏电压U A2≫U A1时，A 1串联一定值电阻R 0后，同样可测得A 2的内阻R 2＝I 1R 1＋R 0I 2。

(5)伏伏法测电阻若电压表内阻未知，则可将它看成能显示自身电压的特殊电阻，只需测出其电流。

若电压表内阻已知，则可将其当作电流表、电压表和定值电阻来使用。

①如图甲所示，两电表的满偏电流接近时，若已知V 1的内阻R 1，则可测出V 2的内阻R 2＝U 2U 1R 1。

②如图乙所示，两电表的满偏电流I V1≪I V2时，V 1并联一定值电阻R 0后，同样可得V 2的内阻R 2＝U 2U 1R 1＋U 1R 0。

(6)比较法测电阻如图所示，读得电阻箱R 1的阻值及A 1、A 2的示数I 1、I 2，可得R x ＝I 2R 1I 1。

如果考虑电流表内阻的影响，则I 1(R x ＋R A1)＝I 2(R 1＋R A2)。

例2 (2018·安庆模拟)某待测电阻R x 的阻值约为60 Ω，现要精确测量其电阻，实验室提供以下器材：A ．电源E (电动势约为4.5 V ，内阻很小)B ．电压表V 1(量程0～3 V ，内阻约为5 kΩ)C ．电压表V 2(量程0～15 V ，内阻约为15 kΩ)D ．电流表A(量程0～0.6 A ，内阻约为1 Ω)E ．滑动变阻器R (最大阻值10 Ω，额定电流2 A)F ．定值电阻R 1＝1 ΩG ．定值电阻R 2＝6 ΩH ．开关S 及导线若干为了精确测量该待测电阻的阻值，要求电表读数不少于量程的13。

(1)在可供选择的器材中，电压表应选________(填序号)，定值电阻应选________(填序号)。

(2)请在虚线框中将实验电路图补充完整。

(3)若在某次实验中，电压表的读数为U ，电流表的读数为I ，则该待测电阻的表达式为R x ＝________(用题中所给字母表示)。

尝试解答 (1)B G (2)如图所示 (3)UR 2IR 2－U。