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1、专题讲座几个电学实验方法的总结,一、实验仪器的读数方法 1.仪器的估读 (1)不需要估读的仪器有：游标卡尺、机械秒表、欧姆表、电阻箱等(2)需要估读的仪器有：刻度尺、螺旋测微器、电流表、电压表、天平、弹簧秤等,2.估读的一般原则 (1)最小刻度是1(包括0.1、0.01等)的仪器要估读到最小刻度的下一位，即采用1/10估读，如刻度尺、螺旋测微器、电流表03 A挡、电压表03 V挡等(2)最小刻度是2(包括0.2、0.02等)的仪器，误差出现在本位上，采用半刻度(1/2刻度)估读，读数时靠近某一刻度读此刻度值，靠近刻度中间读一半，即所谓的指针“靠边读边，靠中间读一半”，如电流表量程0.6 A，最
2、小刻度为0.02 A，误差出现在0.01 A位，不能读到下一位,(3)最小刻度是5(包括0.5、0.05等)的仪器，误差出现在本位上，采用1/5估读，如电压表015 V挡，最小刻度是0.5 V，误差出现在0.1 V位，不能读到下一位,例1实验中，电流表量程为00.6 A、电压表量程为03 V，某组示数如下图所示，图示中I_A，U_V.,解析电流表量程为00.6 A，电流表最小分度为0.02 A时，半格估读，不足半格舍去，大于半格算半格，即0.01 A，则电流表读数为0.4 A0.024 A0.48 A电压表量程为03 V，电压表最小分度为0.1 V，读数时估读到0.01 V，电压表读数为2 V
3、2.00.1 V2.20 V.答案0.482.20,训练用游标尺为20分度的游标卡尺测量某物体的长度如图甲，由图可知其长度为_cm；用螺旋测微器测量其直径如图乙，由图可知其直径为_mm.,解析： 图甲中游标尺是20分度，精确度是0.05 mm.主尺读数是50 mm，游标尺的第3条刻度线与主尺刻度线对齐，故游标尺读数是30.05 mm0.15 mm.该物体的长度是50 mm0.15 mm50.15 mm5.015 cm.螺旋测微器的读数为：固定刻度读数可动刻度读数，上面螺旋测微器的读数为4.5 mm20.00.01 mm4.700 mm.答案：5.0154.700,二、测电阻的设计方法1. 伏安
4、法例2某电压表的内阻在20 k50 k之间，现要测量其内阻，实验室提供下列可选用的器材：待测电压表V(量程为3 V)；电流表A1(量程为200 A)；电流表A2(量程为5 mA)；电流表A3(量程为0.6 A)；滑动变阻器R(最大阻值1 k)；电源(电动势为4 V)；电键S.(1)所提供的电流表中，应选用_(填写字母代号),(2)为了尽量减小误差，要求测多组数据试在如图所示方框中画出符合要求的实验电路图(其中电源和电键及其连线已画出),解析欲知电压表的内阻，需要测出其两端电压和通过表的电流电压由电压表直接读出，电流需要选取合适量程的电流表与电压表串联起来进行测量题设条件中可供选择的电流表有三种
5、规格，电压表的内阻在20 k50 k之间，量程为3 V，由UVIVRV，可知，通过电压表的满偏电流Ig在60 A150 A之间，从安全角度讲，三种规格的电流表都满足(不超量程)要求，但是从精确度上讲，A2和A3就不能满足了，因为考虑误差因素，为减小系统误差(表的精度)与偶然误差，一般要求各电表的实际读数不小于量程的1/3.所以，只能选电流表A1.,电路设计需要考虑的是“滑动变阻器与电表串联做限流电阻还是将其并接做分压电阻”，需估算若将滑动变阻器串接在电路中，根据串联电路分压规律，即使将1 k的电阻全部接到电路中，滑动变阻器与电流表(其内阻一般不超过1 k)分得的电压不足电压表的1/10，即加在
6、电压表上的电压远超过其量程，不但不能测多组数据还有可能烧坏电压表所以，滑动变阻器只能接成分压式电路,答案(1)A1(2)如下图所示,2. 半偏法测电阻,例32010北京理综甲同学要把一个量程为200 A的直流电流计，改装成量度范围是04 V的直流电压表(1)她按图所示电路，用半偏法测定电流计的内电阻rg，其中电阻R0约为1 k.为使rg的测量值尽量准确，在以下器材中，电源E应选用_，电阻器R1应选用_，电阻器R2应选用_(选填器材前的字母),A电源(电动势1.5 V)B电源(电动势6 V)C电阻箱(0999.9 ) D滑动变阻器(0500 )E电位器(一种可变电阻，与滑动变阻器相当)(05.1
7、 k)F电位器(051 k),(2)该同学在开关断开情况下，检查电路连接无误后，将R2的阻值调至最大后续的实验操作步骤依次是：_，_，_，_，最后记录R1的阻值并整理好器材(请按合理的实验顺序，选填下列步骤前的字母)A闭合S1B闭合S2C调节R2的阻值，使电流计指针偏转到满刻度,D调节R2的阻值，使电流计指针偏转到满刻度的一半E调节R1的阻值，使电流计指针偏转到满刻度的一半F调节R1的阻值，使电流计指针偏转到满刻度(3)如果所得的R1的阻值为300.0 ，则图中被测电流计的内阻rg的测量值为_，该测量值_实际值(选填“略大于”、“略小于”或“等于”)(4)给电流计_联(选填“串”或“并”)一个
8、阻值为_k的电阻，就可以将该电流计改装为量程为4 V的电压表,答案(1)BCF(2)BCAE(3)300.0 略小于(4)串19.7,3. 依托伏安法测电源电动势内阻原理例4用如图所示的电路测定未知电阻Rx的值图中电源电动势未知，电源内阻与电流表的内阻均可忽略不计，R为电阻箱,(1)若要测得Rx的值，R至少需要取_个不同的数值(2)若电流表每个分度表示的电流值未知，但指针偏转角度与通过的电流成正比，则在用此电路测Rx时，R至少需要取_个不同的数值(3)若电源内阻不可忽略，能否应用此电路测量Rx答：_.,解析(1)要想回答R至少需取几个不同的数值，首先需知测Rx的原理此电路能够测Rx的值的理论依
9、据是闭合电路欧姆定律及不计电源和电流表内阻，在此条件下，无论电阻箱的电阻R如何变化，加在R与Rx两端的电压都等于电源电动势，当R阻值为R1时，有EI1(R1Rx)；当R阻值为R2时，有EI2(R2Rx)；I1、I2、R1、R2可由电流表和电阻箱上读得，联立两式就可求得Rx.即需要至少2个不同的阻值,同理，可确定第(2)问中的结果，只是在第(2)问中，电流值不能直接读出，需要利用相应的格数代替对应的电流值，用(1)中的公式求得若电源的内阻不能忽略，当电阻箱的电阻R变化时，加在R与Rx两端的电压将发生变化，上述等式不成立，所以，将无法测出Rx.,4. 依托等效替代法的思想设计实验等效替代法是指在保
10、证某一方面效果相同的前提下，用理想的、熟悉的、简单的物理对象、物理过程、物理现象来替代实际的、陌生的、复杂的物理对象、物理过程、物理现象的思想方法简言之，等效的方法就是对一个较为复杂的问题，提出一个简单的方案或设想，而使它们的效果完全相同，从而将问题化难为易，求得解决等效替代法主要分：物理模型的等效替代、物理过程的等效替代、作用效果的等效替代以及物理图形的等效替代等形式,例5利用电池、开关、一个标准电阻箱、若干导线和一个刻度不准但灵敏性良好的电流表测量待测电阻Rx.解析 (1)按照下图的方式把实物连成电路，调节电阻箱R0，使电流表指针指向一个适当的位置，记下这时R0的阻值R1.,(2)再把Rx
11、从电路中取下，调节R0的电阻，使电流表的指针指向刚才测量的位置，记下这时R0的阻值R2.(3)由于R1加上Rx在电路中所起的作用与R2相同(电流表指针指示同一位置)，则有R1RxR2，故有RxR2R1.,三、测电源电动势和内阻的方法1. 用一只电流表和一只电阻箱测量例6在“测定电源电动势和内阻”的实验中，除待测电源(E、r)，足够的连接导线外，实验室仅提供：一只量程合适的电流表A，一只电阻箱R，一个开关S.(1)画出实验原理图(2)写出用测量值表示的电源电动势E和内阻r的表达式，并注明式中各物理量的含义,解析(1)设计实验原理图如下图所示,2用两只电压表测量例7在“测定电源电动势和内阻”的实验
12、中，除待测电源(E、r)，足够的连接导线外，实验室仅提供：两只量程合适的电压表V1、V2及V1的内阻R1，一只单刀双掷开关S.(1)画出实验原理图(2)写出用测量值表示的电源电动势E和内阻r的表达式，并注明式中各物理量的含义.,解析 依题意可知，电压表V1的内阻已知，则可由电流电压变换法用V1测出它所在支路的电流，类似方法一，设计实验电路如图所示,3. 用两只电流表测量例8在测定一节干电池的电动势和内阻的实验中，备有下列器材：A干电池(电动势E约为1.5 V，内阻r约为1.0 )B电流表G(满偏电流3.0 mA，内阻Rg10 )C电流表A(量程00.6 A，内阻约为0.5 )D滑动变阻器R(020 ，10 A)E滑动变阻器R(0100 ，1 A)F定值电阻R1990 G开关和导线若干,(1)为了能准确地进行测量，也为了操作方便，实验中应选用的滑动变阻器是_(填写字母)(2)请画出实验原理图,解析由闭合电路欧姆定律EUIr可知，只要能测出两组路端电压和电流即可，但题目中只给出两个电流表且其中一个电流表G的内阻已知，可以把内阻已知的电流表和定值电阻R1串联改装成一个电压表为了减少误差，滑动变阻器需选D，设计实验原理如图所示,答案(1)D(2)见解析,
