《（京津琼鲁专用）2018-2019学年高中物理 第二章 恒定电流 实验：电学基本仪器的使用和读数学案 新人教版必修2》由会员分享，可在线阅读，更多相关《（京津琼鲁专用）2018-2019学年高中物理 第二章 恒定电流 实验：电学基本仪器的使用和读数学案 新人教版必修2（14页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、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.理解电流表的内接法和外接法，并会进行正确选择.2.理解滑动变阻器的两种接法，能正确地应用.3.掌握电流表、电压表的读数方法.4.掌握游标卡尺和螺旋测微器的读数方法.科学思维：1.对比刻度尺、电流表、电压表、螺旋测微器的读数方法，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、电压表和电流表的使用电流表的内接法和外接法的比较(1)两种接法的比较内接法外接法电路误差分析电压表示数UVURUAUR电流表示数IAIRR测R真电压表示数UVUR电流表示数IAIRIVIRR测R真误差来源电流表的分压作用电压表的分流作用(2)电流表
2、内、外接的选择方法直接比较法：当RxRA时，采用内接法，当RxRV时，采用外接法，即大电阻用内接法，小电阻用外接法，可记忆为“大内小外”.公式计算法当Rx时，用电流表内接法，当Rx时，用电流表外接法，当Rx时，两种接法效果相同.试触法：如图1，把电压表的可动接线端分别试接b、c两点，观察两电表的示数变化，若电流表的示数变化明显，说明电压表的分流作用对电路影响大，应选用内接法，若电压表的示数有明显变化，说明电流表的分压作用对电路影响大，所以应选用外接法.图1例1在伏安法测电阻的实验中，待测电阻Rx约为200 ，电压表V的内阻约为2 k，电流表A的内阻约为10 ，测量电路中电流表的连接方式如图2甲
3、或乙所示，结果由公式Rx计算得出，式中U与I分别为电压表和电流表的示数.若将图甲和图乙中电路测得的电阻值分别记为Rx1和Rx2，则 (选填“Rx1”或“Rx2”)更接近待测电阻的真实值，且测量值Rx1 (选填“大于”“等于”或“小于”)真实值，测量值Rx2 (选填“大于”“等于”或“小于”)真实值.图2答案Rx1大于小于解析20，10，因此Rx属于大电阻，用电流表内接法时测量值更接近真实值，即Rx1更接近真实值；因Rx1RxRA，故Rx1Rx，Rx2R并(即Rx与RV的并联值)，故Rx2Rx.二、滑动变阻器的使用1.滑动变阻器的限流式与分压式接法方式内容限流式接法分压式接法对比说明两种接法电路
4、图串、并联关系不同负载R上电压调节范围(电源内阻不计)UE0UE分压式接法调节范围大负载R上电流调节范围(电源内阻不计)I0I分压式接法调节范围大闭合S前滑片位置b端a端都是为了保护电路元件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
5、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“3 V、0.5 A”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00.6 A, 内阻1 )B.电流表(量程03 A，内阻1 )C.电压表(量程015 V，内阻约10 k)D.电压表(03 V，内阻约2 k)E.滑动变阻器(阻值0100 )F.滑动变阻器(阻值010 )G.电源E6 VH.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 (
6、选填“分压”或“限流”)式接法，电流表应采用 (选填“内”或“外”)接法.(3)在方框中画出实验电路图，并用实线代替导线，将图3中的器材连接成可供实验的电路.图3答案(1)ADFGH(2)分压外(3)见解析图解析(1)灯泡额定电流为0.5 A，电流表选择A；灯泡额定电压为3 V，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电路图，
7、实物电路图如图乙所示：三、电压表、电流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电表允许通过的最大电压或电流值，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)03 V的电压表和03 A的电流表读数方法相同，此量程下的精确度是0.1 V和0.1 A，看清楚指针的实际位置，读到小数点后面两位.(2)对于015 V量程的电压表，精确度是0.5 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00.6 A量程的电流表，精确度是0.02 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
8、 A.例3如图4为电流表和电压表的刻度盘.(1)图甲使用0.6 A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3 A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.图4答案(1)0.020.440.12.20(2)0.11.700.58.5解析(1)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时，表针示数为2.20 A.(2)电压表使用3 V量程时，每小格表
9、示0.1 V，表针示数为1.70 V；使用15 V量程时，每小格为0.5 V，表针示数为8.5 V.四、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0.5 mm，即旋钮D每转一周，测微螺杆F前进或后退0.5 mm，可动刻度分成50等份，每一等份表示0.01 mm.图52.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
10、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4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B0.410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0 mm，可动刻度为41.00.01 mm0.410 mm，所以最终读数为0 mm0.410 mm0.410
11、 mm.五、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72.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1 mm.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1 mm与每小格的差值精确度(可精确到)109 mm0.1 mm0.1 mm2019 mm0.05 mm0.05 mm5049 mm0.02 mm0.02 mm3.用途：测量厚度、长度、深度、内径、外径.4.读数：若用x
12、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(xK精确度) mm.例5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11 mm，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100.05 mm0.50 mm，所以最终读数为：11 mm0.50 mm11.50 mm.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03 V015 V03 A00.6 A答案2.14 V10.7 V0.80 A0.16 A解析03 V的最小分度为0.1
13、 V，读数为2.14 V；015 V的最小分度为0.5 V，读数为10.7 V；03 A的最小分度为0.1 A，读数为0.80 A；00.6 A的最小分度为0.02 A，读数为0.16 A.2.一个未知电阻，无法估计其电阻值，某同学用伏安法测量其电阻，用如图9所示甲、乙两种电路各测一次，图甲测得的数据是3.0 V、3.0 mA，图乙测得的数据是2.9 V、4.0 mA，由此可知，图 测得Rx的误差较小，测量值Rx .图9答案甲1 000 解析对比两次测量中电压和电流的变化量，电压的变化量为原电压的，电流的变化量为原电流的，说明电压的变化量远小于电流的变化量.因此，电流表分压不明显，即电流表内阻
14、RARx，所以采用题图甲电路测量时误差较小，且Rx 1 000 .3.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10甲、乙所示.由图可读出D mm，d mm.图10答案50.803.776(3.7743.778均可)4.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(“3.8 V0.3 A”)电压表V(量程05 V，内阻5 k)电流表A1(量程0100 mA，内阻4 )电流表A2(量程0500 mA，内阻0.4 )滑动变阻器R1(最大阻值10 ，额定电流1.0 A)滑动变阻器R2(最大阻值500 ，额定电流0.5 A)直流电源E(电动势约为6 V，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.
