第九章 专题强化十六 电学实验基础

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专题强化十六　电学实验基础
目标要求 　1.会分析电学实验的误差，学会通过改进电路减少系统误差.2.掌握常用仪器的
读数.3.理解电表改装的原理.4.会连接实验器材．
题型一　电学实验误差分析
1．系统误差
(1)伏安法测电阻误差来源：通过电阻的电流不准确，电阻两端的电压不准确．
(2)测电源电动势和内阻误差来源：路端电压测量不准确、干路电流测量不准确．
(3)减小系统误差
① 题目中给出的电阻阻值大约值，选用合适的实验器材，采用误差小的实验方案(如电流表
的内、外接法)．
② 消除系统误差
题目给定的条件充分(电阻阻值已知)，合理设计电路可消除系统误差．
2．偶然误差
(1)电压表、电流表、多用电表、毫米刻度尺、游标卡尺、螺旋测微器等读数误差；
(2)描点、计算等对数据处理造成的误差．
(3)通过多次测量取平均值或图象法可以减小偶然误差．
例1　在伏安法测电阻的实验中，待测电阻 Rx的阻值约为 200 Ω，电压表 V的内阻约为 2
kΩ，电流表 A的内阻约为 10 Ω，测量电路中电流表的连接方式如图 1甲或乙所示，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1
答案　Rx1　大于　小于
解析　＝＝10，＝＝20，故＜，应该采用电流表内接法，即题图甲接法．由“大内偏大，小
外偏小”的结论可知，电流表内接时测量值 Rx1大于真实值，外接时测量值 Rx2小于真实值．
例2　某同学用伏安法测一个阻值约为 10 Ω 的电阻，所选器材为电压表 V(量程为 3 V，内
阻约为 1 kΩ)、电流表 A(量程为 300 mA，内阻为 1 Ω)，该同学应选用电流表的 (填
“内接法”或“外接法”)．
答案　内接法
解析　在用伏安法测电阻时，若无法确定电流表和电压表的内阻对测量结果的影响，一般小
电阻用电流表外接法，大电阻用电流表内接法，以减小系统误差，但对于已知电表内阻的情
况，可以在计算过程中直接排除电表内阻的影响．本题中选用内接法时，所得电压与电流的
比值为待测电阻与电流表的内阻之和，通过计算可以得到待测电阻的真实值，不存在系统误
差，即 R＝－RA.
1．用内阻为 3 000 Ω 的电压表和内阻为 10 Ω 的电流表测电阻，在图 2甲、乙两种情况下，电
压表的示数都是 60 V，电流表的示数都是 0.2 A，则 R1的测量值为 Ω，真实值是
Ω，R2的测量值为 Ω，真实值是 Ω.
图2
答案　300　290　300　333.3
解析　题图甲：电阻 R1的测量值 R1测＝＝300 Ω，真实值 R1真＝R1测－RA＝290 Ω；题图乙：
电阻 R2的测量值 R2测＝＝300 Ω，真实值 R2真＝≈333.3 Ω.
题型二　常用仪器的读数
一、螺旋测微器
1．构造：如图 3所示，B为固定刻度，E为可动刻度．
图3
2．原理：测微螺杆 F与固定刻度 B之间的精密螺纹的螺距为 0.5 mm，即旋钮 D每旋转一周，
F前进或后退 0.5 mm，而可动刻度 E上的刻度为 50 等份，每转动一小格，F前进或后退 0.01
mm，即螺旋测微器的精确度为 0.0 1 mm.读数时估读到毫米的千分位上，因此，螺旋测微器
又叫千分尺．
3．读数：测量值(mm)＝固定刻度数(mm)(注意半毫米刻度线是否露出)＋可动刻度数(估读一
位)×0.01(mm)．
如图 4所示，固定刻度示数为 2.0 mm，半毫米刻度线未露出，而从可动刻度上读的示数为
15.0，最后的读数为：2.0 mm＋15.0×0.01 mm＝2.150 mm.
图4
二、游标卡尺
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 5所示)
图5
2．用途：测量厚度、长度、深度、内径、外径．
3．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.常见的游标卡尺的游标尺上小等分刻度有 10 个的、20 个的、50 个的，其规格见下表：
刻度格数(分度)刻度总长度 每小格与 1 mm 的差值 精确度(可精确到)
10 9 mm 0.1 mm 0.1 mm
20 19 mm 0.05 mm 0.05 mm
50 49 mm 0.02 mm 0.02 mm
4.读数：若用 x表示从主尺上读出的整毫米数，K表示从游标尺上读出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(x＋K×精确度) mm.
三、常用电表的读数
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，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)0～3 V 的电压表和 0～3 A 的电流表的读数方法相同，此量程下的精确度分别是 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 0～15 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，这
时要求“格估读”，即读到 0.1 V.
(3)对于 0～0.6 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 A.
注意事项
摘要：

专题强化十六　电学实验基础目标要求　1.会分析电学实验的误差，学会通过改进电路减少系统误差.2.掌握常用仪器的读数.3.理解电表改装的原理.4.会连接实验器材．题型一　电学实验误差分析1．系统误差(1)伏安法测电阻误差来源：通过电阻的电流不准确，电阻两端的电压不准确．(2)测电源电动势和内阻误差来源：路端电压测量不准确、干路电流测量不准确．(3)减小系统误差①题目中给出的电阻阻值大约值，选用合适的实验器材，采用误差小的实验方案(如电流表的内、外接法)．②消除系统误差题目给定的条件充分(电阻阻值已知)，合理设计电路可消除系统误差．2．偶然误差(1)电压表、电流表、多用电表、毫米刻度尺、游标卡尺、...

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