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1、电学、光学实验 一、电学测量仪器的使用与读数 压表、欧姆表的比较 : 仪器 极性 量程选择 读 数 电流表 有正、负极 的电表 ,电 流由电表的 正极流入 , 负极流出 使指针指 示超过满 偏刻度的 的位 置 3 最小分度的 ； 15V 量程估读到最小分度 的 ； 量程估 读到最小分度的 电压表 欧姆表 使指针尽 量指在表 盘的中间 位置左右 表盘读数乘以相应 挡位的倍率 1311015 注意” : (1)极性 :从电表外部看 ,电流应从红表笔 (“+” 极 )流入电表 ,从黑表笔 (“ -” 极 )流出电表。 (2)功能 :利用多用电表测电压和电流时 ,选择开关对应的是电表的量程 ;而测电阻
2、时 ,选择开关对应的是倍率。 (3)调零 :测量电阻时 ,要进行两次调零 :机械调零和欧姆调零。 “机械零点”在表盘刻度左侧“ 0” 位置。调整的是表盘下边中间的定位螺丝 ;“ 欧姆零点”在表盘刻度的右侧电阻刻度“ 0”位置 ,调整的是欧姆调零旋钮。 (4)保护 :测电阻时 ,应把被测电阻从电路中拆下测量 ;多用电表长期不用时 ,必须取出表内的电池。 (1)电源的选择 :一般可以根据待测电路的额定电流或额定电压选择符合需要的直流电源。 (2)电表的选择 :一般根据电源的电动势或待测用电器的额定电压选择电压表 ;根据待测电流的最大电流选择电流表 ;选择的电表的量程应使电表的指针偏转的幅度较大 ,
3、一般应使指针能达到半偏以上 ,以减小读数的偶然误差 ,提高精确度。 二、电流表内外接法的比较与选择 比较项目 电流表内接法 电流表外接法 电 路 误差来源 电流表的分压 电压表的分流 测量结果 大 小 适用条件 A(测大电阻 ) x(测小电阻 ) 制电路 (滑动变阻器的接法 )的比较与选择 比较项目 限流式接法 分压式接法 电 路 电压调节 的范围 EE 0E 电能损耗 节能 耗能 0 优先选用限流式。 以下情况考虑分压式 : (1)要求待测电路的 U、 变化。 (2) (3)选用限流式时 ,指超过电表量程 ,烧坏电表、 电源或用电器等 )或 最大值不超过电表满量程 的 ,读数误差大 )。 1
4、3四、光学实验 如图所示 ,用插针法找出入射光线 B, 确 定出点 O, 画出折射光线 然后测量出入射角 角 r,根据 n= 计算玻璃的折射率。 根据 = 式中 距离 , 离 ,实验中 所以测出 l、 长。 多用电表的认识及使用 【 典例 1】 (2013 新课标全国卷 ) 某学生实验小组利用图甲所示电路 ,测量多用电表内电池的电动势和电阻 “ 1 k” 挡内部电路的总电阻。使用的器材有 : 多用电表 ; 电压表 :量程 5 V,内阻十几千欧 ; 滑动变阻器 :最大阻值 5 导线若干。 回答下列问题 : (1)将多用电表挡位调到电阻“ 1 k” 挡 ,再将红表笔和黑表笔 ,调零点。 (2)将图
5、甲中多用电表的红表笔和 (选填 “ 1” 或“ 2” )端相连 ,黑表笔连接另一端。 (3)将滑动变阻器的滑片调到适当位置 ,使多用电表的示数如图乙所示 ,这时电压表的示数如图丙所示。多用电表和电压表的读数分别为 V。 (4)调节滑动变阻器的滑片 ,使其接入电路的阻值为零。此时多用电表和电压表的读数分别为 12.0 。从测量数据可知 ,电压表的内阻为 (5)多用电表电阻挡内部电路可等效为由一个无内阻的电池、 一个理想电流表和一个电阻串联而成的电路 ,如图丁所示。 根据前面的实验数据计算可得 ,此多用电表内电池的电动势 为 V,电阻“ 1 k” 挡内部电路的总电阻 为 【 解题探究 】 (1)多
6、用电表欧姆调零时 ,应将红、黑表笔 _。 (2)电流从 _表笔流出电表 ,应与电压表的“ _” 极相连接。 (3)当滑动变阻器阻值为零时 ,多用电表测量的阻值为 _ _。 (4)多用电表测电阻的原理是 _。 短接 + 电压表 的内阻 闭合电路欧姆定律 黑 【 解析 】 (1)欧姆表调零 :将红表笔和黑表笔短接 ,使指针指电阻 0刻度。 (2)多用电表欧姆挡测电压表的内阻应使电流从电压表的 “ +”接线柱流入、 “ -” 接线柱流出 ,而黑表笔连接多用电表内电池的正极 ,所以多用电表的红表笔和 “ -” 端相连 ,黑表笔连接 “ +”端。 (3)多用电表和电压表的读数分别为 15.0 。 (4)
7、由图甲可知多用电表欧姆 “ 1 k” 挡直接测量电压表的 内阻 以 2.0 (5)设多用电表内电池的电动势为 E,多用电表电阻 “ 1 k” 挡内部电路的总电阻为 题给条件由欧姆定律得 :E= (15+E= (12+ 又 2.0 解之得 :E=,5.0 答案 :(1)短接 (2)1 (3)4)(5)4R【 总结提升 】 多用电表使用 “ 五步 ” 法 (1)选倍率 ,一般要选择比被测电阻的估计值低一个数量级的倍率 ,如估计值为 200 就应该选 10的倍率 ; (2)进行欧姆调零 ; (3)将红、黑表笔接被测电阻两端进行测量 ; (4)将指针示数乘以倍率 ,得测量值 ; (5)测量结束后 ,将
8、选择开关扳到 特别注意 :用欧姆挡测电阻时 ,如果指针偏转角度太小 (即指针所指的欧姆刻度值太大 ),应该适当增大倍率重新调零后再测量 ;如果指针偏转角度太大 (即指针所指的欧姆刻度值太小 ),应该适当减小倍率重新调零后再测量。 热点考向 2 实验器材的选择和电路设计问题 【 典例 2】 (2012 山东高考 )在测量金属丝电阻率的实验中 ,可供选用的器材如下 : 待测电阻丝 :值约 4,额定电流约 电压表 :V(量程 3 V,内阻约 3 电流表 :程 ,内阻约 程 3 A,内阻约 电源 :动势 3V,内阻不计 ); 动势 12V,内阻不计 ); 滑动变阻器 :R(最大阻值约 20); 螺旋测
9、微器 ;毫米刻度尺 ;开关 S;导线。 (1)用螺旋测微器测量金属丝的直径 ,示数如图所示 ,读数 为 (2)若滑动变阻器采用限流接法 ,为使测量尽量精确 ,电流表应选 、电源应选 (均填器材代号 ),在虚线框内完成电路原理图。 【 解题探究 】 (1)由于 流表应选 _。 (2)根据 =V,可判断电源应选 _。 (3)因为 =750 =20,故电流表应选择 _。 1 【 解析 】 (1)螺旋测微器的固定刻度上显示为 数部 分由可动刻度读得为 者相加就是测量值 , (2)待测电阻丝的额定电流约为 ,为了减小实验误差 ,应选量程为 的电流表 测电阻丝的电阻约为 4, 额定电流约为 ,故由欧姆定律
10、得额定电压约为 2 V,所以电源应选 于待测电阻丝的电阻较小 ,故电流表应选外接法。电路原理图如图所示。 答案 :(1) (2)1 电路图见解析 【 总结提升 】 选择实验仪器的三大原则 (1)安全性原则 :要能够根据实验要求和客观条件选用合适的仪器 ,使实验切实可行 ,能达到预期目标。另外还要注意测量仪器的量程 ,电阻类器件的电流不能超过允许通过的最大电流等。 (2)精确性原则 :根据实验的需要 ,选用精度合适的测量工具 ,但对某个实验来讲 ,精确程度达到要求即可 ,并不是精度越高越好。 (3)方便性原则 :在不违反前两个原则的前提下 ,尽量使测量电路简单好接 ,测量中的调节控制操作方便。
11、用分压式接法时 ,滑动变阻器应该选用阻值较小的 ,而额定电流较大的。 用限流式接法时 ,滑动变阻器应该选用阻值和被测电阻接近的 ,额定电流应大于被测电阻的额定电流。 热点考向 3 实物连接、数据处理及误差分析问题 【 典例 3】 (2012 北京高考 )在 “ 测定金属的电阻率 ” 实验中 , 所用测量仪器均已校准。待测金属丝接入电路部分的长度约 为 50 (1)用螺旋测微器测量金属丝的直径 ,其中某一次测量结果如 图所示 ,其读数应为 值接近多次测量的平均值 )。 (2)用伏安法测金属丝的电阻 验所用器材为 :电池组 (电动势 3V,内阻约 1)、电流表 (内阻约 电压表 (内阻约3滑动变阻
12、器 R(0 20,额定电流 2A)、开关、导线若干。 某小组同学利用以上器材正确连接好电路 ,进行实验测量 ,记录数据如下 : 次数 1 2 3 4 5 6 7 U/V ,他们测量 (选填 “ 甲 ”或 “ 乙 ” )图。 (3)图丙是测量 图中已连接了部分导线 ,滑动变阻器的滑片 根据 (2)所选的电路图 ,补充完成图丙中实物间的连线 ,并使闭合开关的瞬间 ,电压表或电流表不至于被烧坏。 (4)这个小组的同学在坐标纸上建立 U、 如图丁所示 ,图中已标出了与测量数据对应的 4个坐标点。请在图丁中标出第 2、 4、 6次测量数据的坐标点 ,并描绘出 图线得到金属丝的阻值 (保留两位有效数字 )。 (5)根据以上数据可以估算出金属丝电阻率约为 (填选项前的符号 )。 10m 10m 10m 10m (6)任何实验测量都存在误差。本实验所用测量仪器均已校准 ,下列关于误差的说法中正
