电学实验及测量课件

一、螺旋测微器、游标卡尺的使用一、螺旋测微器、游标卡尺的使用1螺旋测微器的构造原理及读数螺旋测微器的构造原理及读数(1)螺旋螺旋测微器的构造微器的构造如如图731所所示示是是常常用用的的螺螺旋旋测微微器器它它的的测砧砧A和和固固定定刻刻度度B固固定定在在尺尺架架C上上，旋旋钮D、微微调旋旋钮D和和可可动刻刻度度E、测微微螺杆螺杆F连在一起，通在一起，通过精密螺精密螺纹套在套在B上上第第3讲实验七讲实验七测定金属的电阻率测定金属的电阻率(同时练习使用螺旋测微器同时练习使用螺旋测微器)(2)螺旋螺旋测微器的原理微器的原理测微微螺螺杆杆F与与固固定定刻刻度度B之之间的的精精密密螺螺纹的的螺螺距距为0.5 mm，即即 旋旋 钮 D每每 旋旋 转 一一 周周，F前前 进 或或 后后 退退 0.5 mm，而而可可动刻刻度度E上上的的刻刻度度为50等等份份，每每转动一一小小格格，F前前进或或 后后 退退 0.01 mm.即即 螺螺 旋旋 测 微微 器器 的的 精精 确确 度度 为 0.01 mm.读数数时误差差出出现在在毫毫米米的的千千分分位位上上，因因此此，螺螺旋旋测微微器器又又叫千分尺叫千分尺(3)读数数：测量量时被被测物物体体长度度的的整整毫毫米米数数由由固固定定刻刻度度读出出，小数部分由可，小数部分由可动刻度刻度读出出测量量值(mm)固固定定刻刻度度数数(mm)(注注意意半半毫毫米米刻刻度度线是是否否露露出出)可可动刻度数刻度数(估估读一位一位)0.01(mm)温馨提示温馨提示螺旋测微器需要估读螺旋测微器需要估读最最后后一一位位数数字字为估估计数数字字，读数数和和记数数时估估计位位为有有效效数数字的最后一位字的最后一位例例 如如 如如 图 7 3 2所所 示示，固固 定定 刻刻 度度 示示 数数 为 2.0 mm，不不足足半半毫毫米米而而从从可可动刻刻度度上上读的的示示数数为15.0，最最后后的的读数数为：2.0 mm15.00.01 mm2.150 mm.2游标卡尺游标卡尺(如图如图733所示所示)(1)构构造造：主主尺尺、游游标尺尺(主主尺尺和和游游标尺尺上上各各有有一一个个内内外外测量量爪爪)、游、游标尺上尺上还有一个深度尺，尺身上有一个深度尺，尺身上还有一个有一个紧固螺固螺钉(2)用途：用途：测量厚度、量厚度、长度、深度、内径、外径度、深度、内径、外径(3)原原理理：利利用用主主尺尺的的最最小小分分度度与与游游标尺尺的的最最小小分分度度的的差差值制成制成不不管管游游标尺尺上上有有多多少少个个小小等等分分刻刻度度，它它的的刻刻度度部部分分的的总长度度 比比 主主 尺尺 上上 的的 同同 样 多多 的的 小小 等等 分分 刻刻 度度 少少 1 mm.常常见的的游游标卡卡尺尺的的游游标尺尺上上小小等等分分刻刻度度有有10个个的的、20个个的的、50个的，其个的，其读数数见下表：下表：刻度格数刻度格数(分度分度)刻度刻度总长度度每小格与每小格与1 mm的差的差值精确度精确度(可准可准确到确到)109 mm0.1 mm0.1 mm2019 mm0.05 mm0.05 mm5049 mm0.02 mm0.02 mm(4)读数数：若若用用x表表示示由由主主尺尺上上读出出的的整整毫毫米米数数，K表表示示从从游游标尺尺上上读出出与与主主尺尺上上某某一一刻刻线对齐的的游游标的的格格数数，则记录结果果表达表达为(xK精确度精确度)mm.温馨提示温馨提示游标卡尺的读数应注意以下几点游标卡尺的读数应注意以下几点：(1)看清精确度看清精确度例如例如图734所示所示易易错读成成1140.1 mm11.40 mm正正确确的的应为11.4 mm，游，游标卡尺不需估卡尺不需估读，后面不能随意加零，后面不能随意加零例如例如图735所示所示易易错读成成10120.05 mm10.6 mm，正确的，正确的应为10.60 mm(2)主尺上的主尺上的单位位应为厘米厘米主主尺尺上上标识的的1、2、3等等数数字字通通常常是是指指厘厘米米，读数数时应将将毫毫米和厘米分清，游米和厘米分清，游标卡尺主尺上的最小刻度是卡尺主尺上的最小刻度是1 mm.例如例如图736所示所示易易错读成成(540.05)mm5.20 mm正确的正确的应为(5040.05)mm50.20 mm(3)区分零刻度与区分零刻度与标尺最前端尺最前端例如例如图737所示所示易易错读成成13100.05 mm13.50 mm正确正确读数数为14100.05 mm14.50 mm.二、常用电表的读数二、常用电表的读数对对于于电电压压表表和和电电流流表表的的读读数数问问题题，首首先先要要弄弄清清电电表表量量程程，即即指指针针指指到到最最大大刻刻度度时时电电表表允允许许通通过过的的最最大大电电压压或或电电流流值值，然然后后根根据据表表盘盘总总的的刻刻度度数数确确定定精精确确度度，按按照照指指针针的的实实际际位位置置进进行行读数即可读数即可(1)03 V的的电电压压表表和和03 A的的电电流流表表读读数数方方法法相相同同，此此量量程程下下的的精精确确度度是是0.1 V或或0.1 A，看清楚指针的实际位置，读到小数点后面两位，看清楚指针的实际位置，读到小数点后面两位(2)对对 于于 0 15 V量量 程程 的的 电电 压压 表表，精精 确确 度度 是是 0.5 V，在读数时只要求读到小数点后面一位，即读到，在读数时只要求读到小数点后面一位，即读到0.1 V.(3)对对 于于 0.6 A量量 程程 的的 电电 流流 表表，精精 确确 度度 是是 0.02 A，在在读读数数时时只只要要求求读读到到小小数数点点后后面面两两位位，这这时时要要求求“半半格格估估读读”，即读到最小刻度的一半，即读到最小刻度的一半0.01 A.三、伏安法测电阻三、伏安法测电阻(1)电流表、电压表的应用电流表、电压表的应用(2)伏安法测电阻的电路选择伏安法测电阻的电路选择阻阻值值比比较较法法：先先将将待待测电阻阻的的估估计值与与电压表表、电流流表表的的内内阻阻进行行比比较，若若Rx较小小，宜宜采采用用电流流表表外外接接法法；若若Rx较大，宜采用大，宜采用电流表内接法流表内接法临界值计算法：临界值计算法：实实验验试试探探法法：按按图738接接好好电路路，让电压表表接接线柱柱P先先后后与与a、b处接接触触一一下下，如如果果电压表表的的示示数数有有较大大的的变化化，而而电流流表表的的示示数数变化化不不大大，则可可采采用用电流流表表外外接接法法；如如果果电流流表表的的示示数数有有较大大的的变化化，而而电压表表的的示示数数变化化不不大大，则可可采采用用电流流表表内内接接法法四、测定金属的电阻率四、测定金属的电阻率注意事项注意事项(1)先先测测直直径径，再再连连电电路路：为为了了方方便便，测测量量直直径径时时应应在在金金属属丝连入电路之前测量；丝连入电路之前测量；(2)电电流流表表外外接接法法：本本实实验验中中被被测测金金属属丝丝的的阻阻值值较较小小，故故采采用电流表外接法；用电流表外接法；(3)电电流流控控制制：电电流流不不宜宜过过大大，通通电电时时间间不不宜宜过过长长，以以免免金金属丝温度过高，导致电阻率在实验过程中变大属丝温度过高，导致电阻率在实验过程中变大误差分析误差分析【例例1】(1)如如图739所所示示的的三三把把游游标卡卡尺尺，它它们的的游游标尺尺自自左左至至右右分分别 为 9 mm长 10等等 分分、19 mm长 20等等 分分、49 mm长50等等分分，它它们的的读数数依依次次为_mm，_mm，_mm.(2)使使用用螺螺旋旋测微微器器测量量金金属属丝的的直直径径，示示数数如如图7310所示，所示，则金属金属丝的直径是的直径是_mm.(3)图7311甲甲用用0.6 A量量程程时，对应刻刻度度盘上上每每一一小小格格代代表表_A，表表针的的示示数数是是_A；当当使使用用3 A量量程程时，对应刻刻度度盘上上每每一一小小格格代代表表_A，图中表中表针示数示数为_A.图7311乙乙使使用用较小小量量程程时，每每小小格格表表示示_V，图中中指指针的的示示数数为_V若若使使用用的的是是较大大量量程程，则这时表表盘刻刻度度每每小小格格表表示示_ V，图中表中表针指示的是指示的是_V.(4)旋旋钮式式电阻阻箱箱如如图7312所所示示，电流流从从接接线柱柱A流流入入，从从B流流出出，则接接入入电路路的的电阻阻为_.今今欲欲将将接接入入电路路的的电阻阻改改为208 7，最最简单的的操操作作方方法法是是_若若用用两两个个这样的的电阻阻箱箱，则可得到的可得到的电阻阻值范范围为_解解析析(1)最最上上面面图图读读数数：整整毫毫米米是是17，不不足足1毫毫米米数数是是70.1 mm0.7 mm，最后结果是，最后结果是17 mm0.7 mm17.7 mm.中中间间图图读读数数：整整毫毫米米是是23，不不足足1毫毫米米数数是是170.05 mm0.85 mm，最后结果是，最后结果是23 mm0.85 mm23.85 mm.最最下下面面图图读读数数：整整毫毫米米是是3，不不足足1毫毫米米数数是是90.02 mm0.18 mm，最后结果是，最后结果是3 mm0.18 mm3.18 mm.(2)固固定定刻刻度度示示数数为为2.0 mm，不不足足半半毫毫米米的的从从可可动动刻刻度度上上读读的的示示数数为为15.0，最最后后的的读读数数为：为：2.0 mm15.00.01 mm2.150 mm.(3)使使用用0.6 A量量程程时时，刻刻度度盘盘上上的的每每一一小小格格为为0.02 A，指指针针的的示示数数为为0.44 A；当当换换用用3 A量量程程时时，每每一一小小格格为为0.1 A，指针示数为，指针示数为2.20 A.电电压压表表使使用用3 V量量程程时时，每每小小格格表表示示0.1 V，指指针针示示数数为为1.70 V；使用；使用15 V量程时，每小格为量程时，每小格为0.5 V，指针示数为，指针示数为8.5 V.(4)电电 阻阻 为为 1 987.最最 简简 单单 的的 操操 作作 方方 法法 是是 将将“1 k”旋旋钮钮调调到到2，再再将将“100”旋旋钮钮调调到到0.每每个个电电阻阻箱箱的的最最大大阻阻值值是是999 9，用用这这样样两两个个电电阻阻箱箱串串联联可可得得到到的的最最大大电电阻阻29 999 19 998.故两个这样的电阻箱，则可得到的电阻值范围为故两个这样的电阻箱，则可得到的电阻值范围为019 998.答答案案(1)17.723.853.18(2)2 150(3)0.020.440.1 2.20 0.1 1.70 0.5 8.5(4)1 987 将将“1 k”旋钮调到旋钮调到2，再将，再将“100”旋钮调到旋钮调到0019 998(1)为减小减小实验误差，差，应选用的用的实验器材有器材有(填代号填代号)_(2)为减减小小实验误差差，应选用用图7313中中_(填填甲甲或或乙乙)为该实验的的电路路原原理理图，并并按按所所选择的的电路路原原理理图把把图7314中的中的实物物图用用线连接起来接起来(3)若若 用用 毫毫 米米 刻刻 度度 尺尺 测 得得 金金 属属 丝 长 度度 为 60.00 cm，用用螺螺旋旋测微微器器测得得金金属属丝的的直直径径及及两两电表表的的示示数数如如图7315所所示示，则金金属属丝的的直直径径为_mm，电阻阻值为_.答案答案(1)ADEGH(2)乙如解析图所示乙如解析图所示(3)0.6352.4【例例3】(2011课课标标全全国国卷卷，22)为了了测量量一一微微安安表表头A的的内内阻阻，某某同同学学设计了了如如图7316所所示示的的电路路图中中A0是是标准准电流流表表，R0和和RN分分别是是滑滑动变阻阻器器和和电阻阻箱箱，S和和S1分分别是是单刀刀双双掷开开关关和和单刀刀单掷开开关关，E是是电池池完完成成下下列列实验步步骤中的填空：中的填空：(1)将将S拨向向接接点点1，接接通通S1，调节_，使使待待测表表头指指针偏偏转到到适适当当位位置置，记下下此此时_的的读数数I；(2)然然后后将将S拨向向接接点点2，调节_，使使_，记下下此此时RN的的读数；数；(3)多多次次重重复复上上述述过程程，计算算RN读数的数的_，此即，此即为待待测微安表微安表头内阻的内阻的测量量值解解析析本本题题为为用用替替代代法法测测未未知知电电流流表表的的内内阻阻，其其实实验验步步骤骤为为：(1)将将S拨拨向向接接点点1，接接通通S1，调调节节R0，使使待待测测表表头头指指针针偏偏转转到到适适当当位位置置，记记下下此此时时标标准准电电流流表表(或或A0)的的 读读 数数 I；(2)然然 后后 将将 S拨拨 向向 接接 点点 2，调调 节节 RN，使使 标标 准准 电电 流流 表表(或或 A0)的的 读读 数数 仍仍 为为 I，记记 下下 此此 时时 RN的的 读读 数数；(3)多多 次次 重重 复复 上上 述述 过过 程程，计计 算算 RN读数的平均值，此即为待测微安表头内阻的测量值读数的平均值，此即为待测微安表头内阻的测量值答案答案(1)R0标准电流表标准电流表(或或A0)(2)RN标准电流表标准电流表(或或A0)的读数仍为的读数仍为I(3)平均值平均值【例例4】某某些些固固体体材材料料受受到到外外力力后后除除了了产生生形形变，其其电阻阻率率也也要要发生生变化化，这种种由由于于外外力力的的作作用用而而使使材材料料电阻阻率率发生生变化化的的现象象称称为“压阻阻效效应”现用用如如图7317所所示示的的电路路研研究究某某长薄薄板板电阻阻Rx的的压阻阻效效应，已已知知Rx的的阻阻值变化化范范围为几几欧欧到到几十欧，几十欧，实验室中有下列器材：室中有下列器材：电源源E(3 V，内阻，内阻约为1)电流表流表A1(0.6 A，内阻，内阻r15)电流表流表A2(0.6 A，内阻，内阻约为1)定定值电阻阻R0(1)为了了比比较准准确确测量量电阻阻Rx，请完成完成电路路图中虚中虚线框内的部分框内的部分(2)在在电阻阻Rx上上加加一一个个竖直直向向下下的的力力F(设竖直直向向下下为正正方方向向)，闭合合开开关关K，记下下电表表读数，得数，得Rx_；(3)改改变力力的的大大小小，得得到到不不同同的的Rx值然然后后让力力反反向向从从下下向向上上挤压电阻阻，并并改改变力力的的大大小小，得得到到不不同同的的Rx值，最最后后绘成成图象象如如图7318所所示示，除除观察察到到电阻阻Rx的的阻阻值随随压力力F增增大大而而均均匀匀减减小小外外，还可可得得到到的的结论是是：_.当当F竖直直向向下下时可可得得Rx与与所所受受压力力F的的数数值关关系系是是Rx_.(4)定定值电阻阻R0应选用用()A1 B5 C10 D20