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1、基本仪器的使用山东 贾玉兵命题趋势从近几年对高考试题的统计和分析来看,物理实验的考查重点有些新的变化,但无论是实验设计,还是原理分析,往往都涉及基本仪器的使用。因此,仪器的使用是实验考核的基础内容。一些基本仪器的原理、使用方法、注意事项和读数等,在近几年的高考试题中不断出现。长度和电路量的测量及相关仪器的使用是出题最频繁的知识点。如游标卡尺、螺旋测微器的读数在近十年的全国高考中就考了6次,往往是游标卡尺、螺旋测微器交替考查。电压表、电流表、欧姆表使用方法的考查几率则更高。另外,打点计时器、秒表的使用有时也出现。高考中基本仪器的考察,用的比较多的题型是填空题和作图题,时而也有选择题。高考中常有连
2、接电路实物图的题,这类题设置的目的就是考查电流表、电压表、滑动变阻器等器材的操作和使用方法。知识概要基本仪器是指通用性强,在各种实验中经常用到的仪器。中学阶段,要求掌握的基本仪器如下:测量长度的仪器-刻度尺、游标卡尺、螺旋测微器测量质量的仪器-天平基本仪器测量时间的仪器-打点计时器、秒表测量力的仪器-弹簧秤测量温度的仪器-温度计测量电学量仪器-电流表、电压表、多用电表电学控制仪器-滑动变阻器、变阻箱、开关对以上这些仪器,要理解结构原理、规格和主要参数,知道使用方法、注意事项、读数和精度等。一、理解仪器的工作原理。这能使我们灵活的使用仪器和分析问题。例如,理解10分度的游标卡尺,也就能理解和使用
3、20分度和50分度的游标卡尺。二、熟悉仪器使用时的注意事项。这往往是高考实验题的考点。注意事项一般是这样几方面:可能危及仪器安全的。如:螺旋测微器,在小砧快接触工件时,应改用微调旋钮,以免损坏精密螺杆。可能增大误差的。如使用螺旋测微器,读数时要注意半毫米刻度;测量仪器使用前,要调整零位(如弹簧秤、各种电表)。使用时容易忽略的。最容易忽略的是仪器使用前的调整和使用后的复位。如:使用欧姆表,要机械调零和电阻档调零,换档后要重新进行电阻档调零,使用完毕要复位。三、正确选择量程。大的量用小量程,会损毁仪表;小的量用大量程,会增大误差。选择量程的原则是:在测量值不超过量程的前提下,选用尽量小的量程;在完
4、全不清楚测量值的情况下,试用最大量程,再视情况逐渐减小量程。如电流表和电压表一般要求指针能偏转到刻度盘的以上;欧姆表指针应在范围内, 为刻度盘中心阻值。四、掌握测量仪器的读数方法。主要是估读问题,大部分刻度仪器读数时都需要估读。如刻度尺和温度计,要估读到最小刻度的;螺旋测微器要估读到可动刻度的。点拨解疑【例题1】 用游标卡尺测一根金属管的内径和外径时,卡尺上的游标位置分别如图1(a)、(b)所示。这根金属管内径读数是 cm,外径读数是 cm,管壁的厚度是 cm。图1【点拨解疑】 游标卡尺的读数规则是:整毫米数由主尺读出,游标尺的第几刻度线与主尺上的某一刻度线重合,毫米以下的读数就是n分之几,n
5、是游标卡尺上的分度数,该题中,游标卡尺是10分度的,那就是10分之几。图(a)中,从主尺看,整毫米数是23,游标尺上第7条刻度线与主尺上的一条刻度线重合,所以毫米以下的读数就是0.7mm,得到内径的读数为23.7mm=2.37cm。图(b)中主尺上整毫米数是30,游标尺上第3条刻度线与主尺上的一条刻度线重合,所以外径的读数为30.3mm=3.03cm。管壁的厚度为两者之差的一半0.33cm。【例题2】 一学生用多用电表测电阻。他在实验中有违反使用规则之处。他的主要实验步骤如下:1选择开关扳到“1k欧姆档上;2把表笔插入测试笔插孔中,先把两根表笔相接触,旋转调零旋钮,使指针指在电阻刻度的零位上;
6、3把两跟表笔分别与某一待测电阻的两端相接,发现这时指针几乎满偏;4换用“100”的欧姆挡,发现这时指针的偏转适中,随即记下欧姆数值;5把表笔从测试笔插孔中拔出后,就把多用表放回桌上原处,实验完毕。这个学生在测量时已注意到:待测电阻与其他元件和电源断开,不用手碰表笔的金属杆。这个学生在实验中违反了那一或那一些重要的使用规则?答: 【点拨解疑】 该题考查仪器使用时的注意事项。使用欧姆表要注意的地方比较多。使用前要经过调整(机械调零,选择量程后要电阻调零),使用后要复位(拔出表笔,选择开关应置于“OFF”档或交流高压档),使用过程中换档后要重新调零。这些往往都是考查的重点。该题中不符合操作规则的是:
7、换到合适的量程后,要重新调整调零旋钮;使用后不能把选择开关置于欧姆档。【例题3】 有一标有“6V,1.5W”的小灯泡,现用图2(a)所示电路测量其在不同电压下的实际功率,提供的器材除导线和开关外,还有:A直流电源 6V(内阻不计)B直流电流表0-3A(内阻0.1以下)C直流电流表0-300mA(内阻约为5)D直流电压表0-15V(内阻约为15k)E滑动变阻器10 2AF滑动变阻器1k 0.5A(1)实验中电流表应选用 (用序号表示),滑动变阻器应选用 。(2)试按图(a)电路将图(b)所示器材连成电路图2【点拨解疑】 (1)选电流表实际上是选量程。先估算一下通过电流表的电流,由小灯泡的规格可知
8、通过的电流最大不能超过0.25A。因此选C。在该题中滑动变阻器接成分压器,此时要求滑动变阻器的电阻比用电器的电阻小,至少应差不多;小灯泡的电阻在正常工作时约为24,所以滑动变阻器不能选F,应选E,但不应忘记还要核对一下电流是否会超过其允许值,E的最大允许电流是2A,实验中的最大电流只有0.25A,选E也是安全的。(2)连接实物图实际上是考查仪器的使用方法。这里要注意电表正负接线柱的接法、滑动变阻器做分压器时连接特点。具体连线时,可以先连主回路,把电源、开关、滑动变阻器连成一个回路;然后再连上支路,从滑动变阻器的滑动头和一个固定端接出,连上电流表、小灯泡,最后将电压表并联在小灯泡上。连接情况如图
9、3所示。图3滑动变阻器常用来调控用电器上的电压,一般有限流和分压两种形式,为了有较大的调节范围,且操作方便,当滑动变阻器的电阻R比用电器电阻R0大得多时,应选用限流的方式;R比R0小或差不多时,应选用分压方式。基础知识练习1(1997年全国高考卷)一游标卡尺的主尺的最小分度为1mm,游标上有10个小等分间隔,现用此卡尺来测量工件的直径,如图4所示。该工件的直径为 mm。图42用螺旋测微器测量一矩形小零件的长和宽时,螺旋测微器上的示数如图5所示。图(a)的读数是 mm,图(b)的读数是 mm。图53(1995年高考全国卷)某人用多用电表按正确步骤测量一电阻阻值。指针指示位置如图6所示。则这电阻阻
10、值是 。如果要用这多用表测量一个约200的电阻,为了测量比较准确,选择开关应选欧姆档的 。图64(1992年高考全国卷)如图7所示,a、b、c、d是滑动变阻器的4个接线柱,现把此滑动变阻器接入电路中,并要求滑动变阻器滑片P向接线柱c滑动时,电路中的电流最小,则接入电路中的接线柱可能是图7Aa和b Ba和c Cb和c Db和d5若先后用两只都准确的电流表测通过某一电阻的电流,甲表的读数为0.52A,乙表读数为0.48A,排除读数误差, 表测得的读数误差较小,且可以判断出 表的内阻较小。若先后用两只都准确的电压表测同一电阻上的电压,甲表的读数为2.75V,乙表的读数为2.30V,则排除读数误差, 表测得的结果误差较小, 表的内阻较小。参考答案:12.2328.474, 6.57431.20103 104CD5甲 甲 甲 乙1