第3課時電學實驗基礎

【目標要求】1.掌握常用儀器的使用方法及讀數方法。2.掌握電流表的內、外接法及滑功變阻

器的兩種連接方式。3.掌握誤差的分類及產生原因。4.會根據電路原理圖連接實驗器材，

考點一常用儀器的使用及讀數

1.螺旋測微器

(1)構造：如圖所示，B為固定刻度，E為可動刻度。

(2)原理：測微螺桿F與固定刻度B之間的精密螺紋的螺明為"mm,即旋鈕D每旋轉一周,

F前進或后退05mm,而可動刻度E上的刻度為50等份，每轉動一小格,F前進或后退皿mm,

即螺旋測微器的精確度為g1mm。讀數時估讀到亳米的千分位上，因此，螺旋測微器又叫

千分尺。

(3)讀數：測量值(mm)=固定刻度數(mm)(注意半亳米刻度線是否露出)+可動刻度數(估讀一

位)X0.01(mm)。

如圖所示，固定刻度示數為2.0mm,半亳米刻度線未露出，則可動刻度示數為15.(),最后的

讀數為：2.0mm4-15.0X0.01mm=2.150mm.

2.游標卡尺

(I)構造：主尺、游標尺(主尺和游標尺上各有一個內、外測量爪)、游標卡尺上還有一個深度

尺。(如圖所示)

(2)用途：測量厚度、長度、深度、內徑、外徑等。

(3)原理：利用主尺的單位刻度與游標尺的單位刻度之間固定的差值制成。

不管游標尺上有多少個小等分刻度，它的刻度部分的總長度比主尺上的同樣多的小等分刻度

的總長度少1mm.常見的游標卡尺的游標尺上小等分刻度有10個的、20個的、50個的，

其規(guī)格見下表：

刻度格數(分度)刻度總長度每小格與1mm的差值精確度(可精確到)

109mm0.1mm0.1mm

2019mm0.05mm0.05mm

5049mm0.02mm0.02mm

(4)讀數：若用X表示從主尺上讀出的蜷亳米數，K表示從游標尺上讀出的與主尺上某一刻度

線對齊的格數，則記錄結果表示為(x+KX精確度)mm。

3.常用電表的讀數

對于電壓表和電流表的讀數問題，首先要弄清電表量程，即指針指到最大刻度時電表允許通

過的最大電壓或電流，然后根據表盤總的刻度數確定精確度，按照指針的實際位置進行讀數

即可。

(1)0?3V的電壓表和0-3A的電流表的讀數方法相同，此最程下的精確度分別是￡V和

QJ.A,看清楚指針的實際位置，讀到小數點后面兩位。

⑵對于。?15V量程的電壓表，精確度是"V,在讀數時只要求讀到小數點后面一位，這

時要求［格估讀”，即讀到0.1V。

⑶對于。?0.6A量程的電流表，精確度是蛔A,在讀數時只要求讀到小數點后面兩位，這

時要求“半格估讀”，即讀到最小刻度的一半A。

注意：⑴最小分度是“1、01、0.01、…”時，估讀到最小分度的由即估讀到最小分度的下

一位)。

(2)最小分度是“2、0.2、0.02、…”時，估讀到最小分度的;(即估讀到最小分度的本位

(3)最小分度是“5、0.5、0.05、…”時，估讀到最小分度的即估讀到最小分度的本位

1.為了讀數更精確，游標卡尺也需要估讀，如圖讀作11.40mm。(X)

2.游標卡尺主尺上的數字對應的單位為cm。(J)

3.如圖，游標卡尺讀數為5.20mm。(X)

4.如上圖，游標卡尺讀數為50.20mm,可簡化寫為50.2mm。(X)

IW11⑴如圖所示的三把游標卡尺，它們的游標尺從上至下分別為9mm長10等分、19mm

長20等分、49mm長50等分，它們的讀數依次為mm,mm,mm。

I23cm

(I船rnrKf(*|_］****］，

234cm

01()20

01cm2

0123

(2)讀出下面各螺旋測微器的讀數，甲：mm,乙：mm,丙：mm。

答案(1)17.723.853.18

(2)4.0391.1003.515

解析(1)題圖最上面游標卡尺：主尺讀數為17mm,游標尺讀數為7X0.1mm=0.7mm,最

后結果是17mm+0.7mm=17.7mm。

題圖中間游標卡尺：主尺讀數為23mm.

游標尺讀數為17X0.05mm=0.85mm,

最后結果是23mm+0.85mm=23.85mm。

題圖最下面游標卡尺：主尺讀數為3mm,

游標尺讀數為9X0.02mm=0.18mm,

最后結果是3mm+0.18mm=3.18mm。

(2)甲：(4+3.9X0,01)mm=4.039mm;

乙：(1+10.0X0.01)mm=L100mm:

丙：(3+0.5+1.5X0.01)mm=3.515mm。

m2J(1)如圖甲所示的電表使用0.6A量程時，對應刻度盤上每一小格代表A,圖

中表針示數為A；當使用3A量程時，對應刻度盤中每一小格代表A,圖

中表針示數為Ao

⑵如圖乙所示的電表使用較小量程時，每小格表示V,圖中表針的示數為V；

若使用的是較大量程，則這時表盤刻度每小格表示V,圖中表針示數為V。

(3)旋鈕式電阻箱如圖丙所示，電流從接線柱A流入，從8流出，則接入電路的電阻為Qo

現(xiàn)欲將接入電路的電阻改為2087Q,最簡單的操作方法是0

若用兩個這樣的電阻箱，則可得到的電阻范圍為o

答案(1)0.020.440.12.20

(2)0.11.700.58.5(3)1987將“X1k”擋旋鈕調到2,再將“X100”擋旋鈕調到0

0?19998c

解析(1)電流表使用0.6A量程時，刻度盤上的每一小格為0.02A,表針示數為0.44A:當

使用3A量程時，每一小格為0.1A,表針示數為2.20A。

⑵電壓表使用3V量程時，每小格表示0.1V,表針示數為1.70V;使用15V量程時，每小

格表示0.5V,表針示數為8.5V。

(3)電阻為1987Qo最簡單的操作方法是先將“XIk”擋旋鈕調到2,再將“XI00”檔旋鈕

調到0。每個電阻箱的最大阻值是9999Q,用兩個這樣的電阻箱串聯(lián)可得到的最大電阻是

2X9999c=19998。，故用兩個這樣的電阻箱，可得到的也阻范圍為0?19998C。

(2)滑動變阻器：分壓式接法選阻值小的且不超過其額定電流的滑動變阻器，限流式接法選最

大阻值為待測電阻2?3倍的滑動變阻器。電流表半偏法測電阻，滑動變阻器選阻值大的。

(3)定值電阻：若用于電表改裝，阻值與改裝后的量程匹配，若用于保護電路，應使電流表、

電壓表讀數在滿偏刻度的;以上且不超過電流表、電壓表量程。

4.實物圖連接的注意事項

⑴畫線連接各元件，一般先從電源正極開始，按照電路原理圖依次到開關，再到滑動變阻器,

按順序以單線連接方式將主電路中串聯(lián)的元件依次串聯(lián)起來，再將要并聯(lián)的元件并聯(lián)到電路

中去。

(2)連線時要將導線接在接線柱上，兩條導線不能交叉。

(3)要注意電表的最程和正、負接線柱，要使電流從電表的正接線柱流入，從負接線柱流出。

(4)滑動變阻器的接法：限流法，導線分別連接到上、下各一個接線柱上(兩個接線柱)；分壓

法，導線分別連接到上邊一個接線柱和下邊兩個接線柱上(一上兩下共三個接線柱)。

5.實驗誤差分析

(1)系統(tǒng)誤差

①伏安法測電阻系統(tǒng)誤差來源：電壓表的分流或電流表的分壓。

②減小系統(tǒng)誤差

根據題目中給出的電阻大約值，選用合適的實驗器材，采用誤差小的實驗方案(如電流表的內、

外接法)。

③消除系統(tǒng)誤差

題H給定的條件充分(電表內阻已知)，合理設計電路可消除系統(tǒng)誤差。

(2)偶然誤差

①電壓表、電流表、多用電表、亳米刻度尺、游標K尺、螺旋測微器等讀數誤差。

②描點、計算等對數據處理造成的誤差。

③通過多次測量取平均值或圖像法可以減小偶然誤差。

【例3】(2023?天津卷?10)測電阻R大小。

⑴同學們首先用歐姆表XI擋位大致測出電阻阻值大小，如圖甲，則電阻大小讀數為0

乙

(2)同學們繼續(xù)使用學生電源(4V)組裝如圖乙電路進行實驗，其中電表可以從如下中進行選

擇：(括號中為電表量程及內阻)

A.電壓表Vi(O?15V,15kC)

B.電壓表V2(0?3V,3kC)

C.電流表人|(0-3八)

D.電流表人2(0-0.6人)

應選擇電壓表,電流表0(填器材前字母)

(3)下列哪些說法是正確的？。

A.電壓表分流屬于系統(tǒng)誤差

B.實驗開始前滑動變阻器滑片應該調到〃端

C.如圖乙所示的電路，可以通過調節(jié)滑片使電壓表示數為()

D.多組實驗可以減小系統(tǒng)誤差

答案(1)7(2)BD(3)AC

解析(1)電阻大小讀數為7X1Q=7Q

(2)由于同學們使用學生電源(4V),則為減小誤差，電壓表應選擇V2,故選B。

F

整個回路中的最大電流為A

K

則電流表應選擇A2,故選D。

(3)電壓表分流屬于系統(tǒng)誤差，故A正確；

為保護電路，實臉開始前滑動變阻器滑片應該調到〃端，故B錯誤；

如題圖乙所示的電路為分壓式電路，可以通過調節(jié)滑片使電壓表示數為0,故C正確：

多組實驗可以減小偶然誤差.故D錯誤。

m41(2023?東北三省四市聯(lián)考)請同學設計一個測量電阻的電路，待測電阻&阻值約為15

C。要求用U-/圖像來處理數據，滑動變阻器可在較大范圍內調節(jié)?？晒┻x擇的器材如下：

A.電流表A],量程100mA,內阻3=12。；

B.電流表A2,量程2mA,內阻3=200C；

C.電壓表Vi，量程10V,內阻z產15kQ；

D.電壓表V2，量程3V,內阻rvzFOkC；

E.保護電阻Ro約2()C；

F.滑動變阻器R最大阻值10C,額定電流為1A；

G.電池組，電動勢12V,內阻很??；

H.開關及導線若干。

(1)電流表應選________,電壓表應選________(填器材前面的字母序號)。

(2)設計電路時，電流表應采用(選填“內接”或“外接”)法，滑動變阻器應采用

(選填“分壓”或“限流”)接法。根據所設計的實驗電路，用筆畫線代替導線連

接實物圖。

（3）若在所測量數據中選一組數據U、/及已知量計算R,則其表達式為&=_________（用所

給字母表示）。

答案（1）AD（2）內接分壓見解析圖

（3）j-rAi

解析（1）如果選A2電流表，A2滿偏時UV=/AR=0.002X15V=0.03V,遠小于給出電壓表

的量程，故選A,在電流發(fā)Ai達到滿偏時，也壓表示數約為2.7V,電壓表選擇D,也接近

滿偏，這樣讀數引起的誤差較小。

（2）因電流表內阻已知，用電流表內接法時，不會因電路設計引起系統(tǒng)誤差，故電,流表應采用

內接法；

因為題中要求畫U—/圖像處理數據，需要測量大量數據，而且滑動變阻器阻值較小，故滑

動變阻器應采用分壓接法C

又因電動勢為12V,而電壓表最大示數約為2.7V,如果不做任何處理而直接用分壓接法，

滑動變阻器滑片只能在約士范圍內滑動，不便于調節(jié)，又因滑動變阻器額定電流為1A,若不

做處理，會損壞器材。因此將保護封阻Ro串聯(lián)在供電電路的干路上，由于Ro的分壓，滑動

變阻器的滑片可大范圍滑動，且不損壞器材。實物圖如圖所示。

（3）由伏安法知凡+小1=彳，得尺、=￥一以1。

課時精練

1.某同學用螺旋測微器測圓柱體的直徑時，示數如圖甲所示，此示數為mm；用游

標卡尺測量某物體的厚度時，示數如圖乙所示，此示數為cm。另一位學生用游標尺上

標有50等分刻度的游標卡尺測一工件的長度，測得的結果如圖丙所示，則該工件的長度L

=cm。

答案8.021（8.020>8.022均可）2.0605.236

解析螺旋測微髯的固定刻度讀數為gmm,可動刻度讀數為2.1X0.01mm=0.021mm,所

以最終讀數為8nun+0.021mm=8.021nun,由于需要估讀，因此8.020mm、8.022mm均正

確。游標卡尺的主尺讀數為20mm,游標尺上第12個刻度與主尺上某一刻度對齊，故游標

尺讀數為12X0.05mm=0.60mm,所以最終讀數為20mm+0.60mm=20.60mm=2.060cm。

工件的長度￡=52mm4-0.02X18mm=5.236cm。

2.用伏安法測某金屬絲的電阻R式約為5C）。現(xiàn)有電池組（電動勢3V,內阻約IC）、滑動變

阻器Ro（O?20C,額定電流2A）、雙量程電流表（0?0.6A,內阻約0.125C；0?3A,內阻約

0.025C）、雙量程電壓表（0?3V,內阻約3kC：0?15V,內阻約15kC）、開關、導線若干。

⑴為減小測量誤差，該實驗中，電流表量程應選用(選填“0?0.6A”或“0?3A”),

電壓表量程應選用(選填“0?3V”或“0?15V”)。

⑵在圖⑶中選擇測量尺的電路原理圖(選填“甲”或“乙”)，并在圖(b)中完成相應

的實物連線圖。

(3)如圖(c)所示，請利用圖中的實驗數據繪出電阻&的U—/圖線。由圖線可得金屬絲的阻值

&=。(保留兩位有效數字)。

(4)實驗中，在不損壞電表的前提下，隨著滑動變阻器滑片從最右端向左移動的距離x的變化,

電池組的總功率P也會發(fā)生變化。下列能正確反映P—x關系的是。

答案(1)0?0.6A0?3V(2)甲見解析圖(3)見解析圖4.5(4)B

F3

解析(1)金屬絲的電阻尺約為5C,根據閉合電路歐姆定律得A=0.5A

Kx?ro

故也流表量程應選用0?0.6A;

電池組電動勢為3V,故電壓表量程應選用。?3V；

(2)因為RS?RARV,待測電阻阻值較小，故采用電流表外接法，即電路原理圖甲；

實物圖連接如圖所示

(3)如圖所示

根據U-I圖像斜率可得凡=筆=福。弋4.5Q

(4)根據包源總功率公式得

R、R\

Rd

Rv+Rx

=—…工J——7-T—,可知P—X圖像是一個向右平移的反比例函數圖像，故選B。

十廠十K0m/vVAr

lk一A(Hv+RJ

3.(2023?內蒙古包頭市模擬)物理興趣小組利用“伏安法”測量一個阻值較小的定值電阻心

的阻值，可用器材有：電壓表(量程為15V,內阻約為5000Q),電流表(量程為0.6A,內阻

為5Q),電源￡(電動勢為12V,內阻不計)，滑動變阻器R最大阻值為10Q,定值電阻R。

阻值為15C,開關S,導線若干。(a)、&、/?、電流表、電壓表、電源、開美等儀器均無斷

路和短路，導線無斷路)

(1)將圖甲所示的器材符號連線，畫出實驗電路的原理圖。要求電流表和電壓表的示數從零開

始變化。

(2)連接甩路后，閉合開關：逐漸移動滑片，發(fā)現(xiàn)甩流表始終沒有示數，電壓表示數逐漸增大

最終接近電源電壓。則出現(xiàn)該現(xiàn)象的原因可能是o

(3)該電路中Ro的作用是o

⑷測出多組數據，作出/一。圖像，如圖乙所示。則心阻值為C。

答案(1)見解析圖(2)Ro與&之間接線處斷路(或凡與電流表之間接線處斷路)

(3)①保護電路：②減小讀數誤差(4)4

解析(1)因待測電阻尺的電阻和電流表的內阻都較小，為保護電路，應將定值電阻Ro與它

們串聯(lián)，又要求電流表和電壓表的示數從零開始變化，故滑動變阻器采用分壓式接法，由于

電流表的內阻已知，故電流表采用內接法，故實驗電路的原理圖如圖所示。

(2)出現(xiàn)該現(xiàn)象的原因可能是％與&之間接線處斷路。

(3)由(1)分析可知該電路中吊)的作用是：①保護電路；②減小讀數誤差。

(4)根據/一U圖像可知斜率為^~1=,J,,代入數據解得R=4Q。

U"ADl-TAO-FApA

4.(2023?廣東茂名市二模)智能手機中都配有氣壓傳感器，傳感器的電阻會隨所處環(huán)境氣壓變

化而變化。某實驗小組在室溫下用以下可供選擇的器材探究“氣壓傳感器的電阻值凡隨氣壓

變化規(guī)律”：

A.阻值隨氣壓變化而變化的氣壓傳感器一個(阻值變化范圍從幾十歐到幾百歐)；

B.直流電源，電動勢6V,內阻不計；

C.電壓表V”量程為0?3V,內阻為3kC；

D.電壓表V2，量程為0?15V,內阻為15kC；

E.電流表Ai，量程為0?0.6A,內阻忽略不計；

F.電流表A2,量程為。?60mA,內阻忽略不計;

G.定值電阻Ri=3kQ：

H.定值電阻&=12kC；

I.滑動變阻器R,最大阻值約為50Q；

J.開關與導線若干。

(1)小明設計了如圖甲所示的實驗電路原理圖，其中電壓表應選擇,電流表應選擇

，定值電阻應選擇O(均選填實驗器材的字母)

(2)請在圖乙中將實物圖連線補充完整。

(3)當氣壓傳感器所處環(huán)境玉強為〃時，閉合開關S,測得兩個電表的讀數分別為U=2.30V

和/=23.0mA,則氣壓傳感器阻值凡=

(4)當環(huán)境壓強〃改變時，測得不同的以值，繪成圖像如圖丙所示，由圖可得R和壓強〃的

關系表達式為R、=

答案(1)CFG(2)見解析圖(3)200

(4)1OOO-8X1O"3/?

解析(1)電源電動勢為6V,電壓表讀數時要在滿偏刻度的三分之一以上更準確，而E串聯(lián)

定值封阻可以獷大量程，故也壓表選C;

氣壓傳感器阻值變化范圍從幾十歐到幾百歐，流經電流表的電流約為幾十毫安，故電流表選

F;

串聯(lián)定值電阻，相當于擴大電壓表量程，擴大到6V即可，電壓表內阻為3kC,定值電阻選

Go

(2)如圖所示

2〃

(3)根據歐姆定律得&=>=200。

(4)根據題圖丙，設R、=Ro-kp

代入數據可得R\=1000-8X10->(Q)。

5.某同學要測量一個未知電阻的阻值，實驗室提供的器材有：

A.電流表Ai：量程為0~3mA,內阻門約為15Q

B.電流表A2：量程為0?L5mA,內阻m為25Q

C.定值電阻Ri：4=9975。

D.定值電阻R?：R2=I975Q

E.滑動變阻器R：最大阻值為I0C

F.電源E,電動勢為3V,內阻很小

G.開關S及導線若干

(1)該同學根據實驗器材設計了如圖所示的測量電路，閉合開關S之前，滑動變阻器a的滑

片應置于(選填“最左端”或“最右端”)。

(2)實驗中需要量程為0?3V的電壓表，則電路圖中的電流表①應選擇,定值電阻R

應選擇(均填器材前面的字母)。

⑶①、②位置放置好電流表，調節(jié)滑動變阻器，將滑動變阻器的滑片置于合適的位置，若此

時電流表Ai的示數為人，電流表A2的示數為/2,則待測電阻&=(用物理量的符號

表示)。

/2（/2+心）

答案(1)最左端(2)BD(3)

l\—b

解析（1）為了實驗安全，閉合開關S之前，應使電路中電流從最小值開始調節(jié)，滑動變阻器

采用分壓接法，故應將滑片置于最左端。

（2）實臉器材中沒有電,壓表，要用電,流表改裝，只有內阻已知的電流表才能改裝成電壓表，所

以電路圖中的電流表①選擇Bo

把A?改裝成量程為3V的電壓表，

根據電壓表改裝原理可得R二°二,"/I=3-「25。=]975。，

M21QX1U

故定值電阻應選擇D。

（3）由串、并聯(lián)電路的特點和歐姆定律有

/2（巴+寵2）=（/|—，2）&

/2（/?z+Q）

解得&=

八一12

6.（2023?江蘇卷?12）小明通過實驗探究電壓表內阻對測最結果的影響。所用器材有：干電池（電

動勢約1.5V,內阻不計）2節(jié)；兩量程電壓表（量程0?3V,內阻約3kC；量程0?15V,內

阻約15kC）l個；滑動變阻器（最大阻值50C）1個：定值電阻（阻值50￡1）21個；開關1個及

導線若干。實驗電路如圖甲所示。

（1）電壓表量程應選用（選填“3V”或“I5V”）。

（2）圖乙為該實驗的實物電路（右側未拍全）。先將滑動變阻器的滑片置于如圖所示的位置，然

后用導線將電池盒上接線柱A與滑動變阻器的接線柱_______（選填或）連

接，再閉合開關，開始實驗。

⑶將滑動變阻器滑片移動到合適位置后保持不變，依次測量電路中。與1,2,…，21之間的

電壓。某次測量時，電壓表指針位置如圖丙所示，其示數為Vo根據測量數據作出

電壓U與被測電阻值R的關系圖線，如圖丁中實線所示,

（4）在圖甲所示的電路中，若電源電動勢為日電壓表視為理想電壓表，滑動變阻器接入的阻

值為R,定值電阻的總阻值為&,當被測電阻為R時，其兩端的電壓U=