【物理】2020届一轮复习人教版第八章第三讲电学实验基础学案
第三讲 电学实验基础
一、螺旋测微器的原理和读数
1．原理：测微螺杆与固定刻度之间的精密螺纹的螺距为 0.5 mm，即旋钮每旋转一周，测微螺杆前进或后
退 0.5 mm，而可动刻度上的刻度为 50 等份，每转动一小格，测微螺杆前进或后退 0.01 mm，即螺旋测微
器的精确度为 0.01 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．
2．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)．
二、游标卡尺的原理和读数
1．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.
2．读数：若用 x 表示由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线对齐的游标的格
数，则记录结果表达为(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，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 的电流表读数方法相同，此量程下的精确度是 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，即读到 0.1 V.
(3)对于 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.
四、电流表的内接法和外接法
1．两种接法的比较
内接法 外接法
电路图
误差原因
电流表分压
U 测＝Ux＋UA
电压表分流
I 测＝Ix＋IV
电阻测
量值
R 测＝U 测
I 测
＝
Rx＋RA>Rx
测量值大于真实值
R 测＝U 测
I 测
＝
RxRV
Rx＋RV
RVRA时，用电流表内接法．
(3)实验试探法：按如图所示接好电路，让电压表一根接线柱 P 先后与 a、b 处接触一下，如果电压表的示
数有较大的变化，而电流表的示数变化不大，则可采用电流表外接法；如果电流表的示数有较大的变化，
而电压表的示数变化不大，则可采用电流表内接法．
五、滑动变阻器的限流接法和分压接法
1．两种接法的比较
内容方式 限流接法 分压接法
电路图
负载 R 上电压
调节范围
RE
R＋R0
≤U≤E 0≤U≤E
负载 R 上电流
调节范围
E
R＋R0
≤I≤E
R 0≤I≤E
R
闭合 S 前触头
位置
b 端 a 端
2.两种接法的选择
(1)两种接法的一般适用条件
①限流式接法适合测量阻值小的电阻(跟滑动变阻器的总电阻相比相差不多或比滑动变阻器的总电阻还
小)．
②分压式接法适合测量阻值较大的电阻(一般比滑动变阻器的总电阻要大)．
(2)必须采用分压法的三种情况
①若采用限流式接法不能控制电流满足实验要求，即若滑动变阻器阻值调到最大时，待测电阻上的电流(或
电压)仍超过电流表(或电压表)的量程，或超过待测电阻的额定电流(或电压)，则必须选用分压式接法．
②若待测电阻的阻值比滑动变阻器总电阻大得多，以致在限流电路中，滑动变阻器的滑片从一端滑到另一
端时，待测电阻上的电流或电压变化范围不够大，此时，应改用分压电路．
③若实验中要求电压从零开始调节，则必须采用分压式电路．
(3)两种电路均可使用的情况下，应优先采用限流式接法，因为限流式接法电路简单、耗能低．
六、电路实物图连线方法
1．总的原则：先串后并，接线到柱，注意量程和正负．
2．对限流电路，只需用笔画线当做导线，从电源正极开始，把电源、开关、滑动变阻器、“伏安法”部
分依次串联起来即可(注意电表的正负接线柱和量程，滑动变阻器应调到阻值最大处)．
3．对分压电路，应该先把电源、开关和滑动变阻器的全部电阻丝三部分用导线连接起来，然后在滑动变
阻器电阻丝两端之中任选一个接头，比较该接头和滑动头的电势高低，根据“伏安法”部分电表正负接线
柱的情况，将“伏安法”部分接入该两点间．(注意滑动变阻器应调到使“伏安法”部分所接两点间阻值最
小处)
考点一 基本仪器的使用和读数 (师生共研)
[典例 1] (1)如图甲所示的三把游标卡尺，它们的游标尺从上至下分别为 9 mm 长 10 等分、19 mm 长 20
等分、49 mm 长 50 等分，它们的读数依次为 mm，
mm， mm.
(2)使用螺旋测微器测量金属丝的直径，示数如图乙所示，则金属丝的直径是
mm.
(3)①图丙使用 0.6 A 量程时，对应刻度盘上每一小格代表 A，图中表针示数是 A；当使用 3 A
量程时，对应刻度盘上每一小格代表 A，图中表针示数为 A.
②图丁使用较小量程时，每小格表示 V，图中表针的示数为 V．若使用的是较大量程，则这
时表盘刻度每小格表示 V，图中表针示数为 V.
解析：(1)最上面图读数：整毫米是 17，不足 1 毫米数是 7×0.1 mm＝0.7 mm，最后结果是 17 mm＋0.7 mm
＝17.7 mm.
中间图读数：整毫米是 23，不足 1 毫米数是 17×0.05 mm＝0.85 mm，最后结果是 23 mm＋0.85 mm＝23.85
mm.
最下面图读数：整毫米是 3，不足 1 毫米数是 9×0.02 mm＝0.18 mm，最后结果是 3 mm＋0.18 mm＝3.18 mm.
(2)固定刻度示数为 1.0 mm，不足半毫米的从可动刻度上读，其示数为 15.0，最后的读数为 1.0 mm＋15.0
×0.01 mm＝1.150 mm.
(3)①使用 0.6 A 量程时，刻度盘上的每一小格为 0.02 A，表针示数为 0.44 A；当使用 3 A 量程时，每一小格
为 0.1 A，表针示数为 2.20 A.
②电压表使用 3 V 量程时，每小格表示 0.1 V，表针示数为 1.70 V；使用 15 V 量程时，每小格为 0.5 V，表
针示数为 8.5 V.
答案：(1)17.7 23.85 3.18 (2)1.150
(3)①0.02 0.44 0.1 2.20 ②0.1 1.70 0.5 8.5
1－1.[基础仪器的使用和读数] 某同学测定一金属杆的长度和直径，示数如图甲、乙所示，则该金属杆的
长度和直径分别为 cm 和 mm.
解析：刻度尺的最小分度为 1 mm，要估读到 0.1 mm.
游标卡尺读数为 4 mm＋10×0.02 mm＝4.20 mm.
答案：60.10 4.20
1－2.[基本仪器的使用和读数] 分别读出下表中的电压表和电流表的示数，并填在表格中.
解析：0～3 V 的最小分度为 0.1 V，读数为 2.16 V；
0～15 V 的最小分度为 0.5 V，读数为 10.8 V；
0～3 A 的最小分度为 0.1 A，读数为 0.80 A；
0～0.6 A 的最小分度为 0.02 A，读数为 0.16 A.
答案：2.16 V 10.8 V 0.80 A 0.16 A
考点二 电流表在电路中内外接法的选取 (师生共研)
[典例 2] 在伏安法测电阻的实验中，待测电阻 Rx 约为 200 Ω，电压表 的内阻约为 2 kΩ，电流表
的内阻约为 10 Ω，测量电路中电流表的连接方式如图 a 或 b 所示，结果由公式 Rx＝U
I
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 a 和 b 中电路测得的电阻值分别记为 Rx1 和 Rx2，则 (填“Rx1”
或“Rx2”)更接近待测电阻的真实值，且测量值 Rx1 (填“大于”“等于”或“小于”)真实值，测量值
Rx2 (填“大于”“等于”或“小于”)真实值．
解析：由于RV
Rx
＝2 000
200
＝10，而Rx
RA
＝200
10
＝20，可见Rx
RA
>RV
Rx
，应采用题图 a 电路测量更准确，即 Rx1 更接近待
测电阻的真实值；由于 Rx1＝U
I
，其中 R 真＝UR
IR
，而 U>UR，I＝IR，则 Rx1>R 真，即测量值 Rx1 大于真实值；又
由于 Rx2＝U
I
，R 真＝UR
IR
，其中 U＝UR，I>IR，则 Rx2RV
Rx
，故采用电流表内接法．
答案：见解析
2－2.[电流表内外接法的选取] 一个未知电阻，无法估计其电阻值，某同学用伏安法测量此电阻，用如图
所示甲、乙两种电路各测一次，用图甲测得的数据是 3.0 V,3.0 mA.用图乙测得的数据是 2.9 V，4.0 mA，由
此可知，用图 测得 Rx 的误差较小，测量值 Rx＝ .
解析：对比两次测量中电压和电流的变化量，电压的变化量为原电压的 1
30
，电流的变化量为原电流的1
3
，
说明电压的变化量远小于电流的变化量．因此，电流表分压不明显，即电流表内阻 RA≪Rx，所以采用图甲
测量时误差较小，且 Rx＝U
I
＝ 3.0
3.0×10－3
Ω＝1 000 Ω.
答案：甲 1 000 Ω
考点三 滑动变阻器的选择和使用 (师生共研)
[典例 3] 为了测量某待测电阻 Rx 的阻值(约为 30 Ω)，有以下一些器材可供选择．
电流表 A1(量程 0～50 mA，内阻约 10 Ω)；
电流表 A2(量程 0～3 A，内阻约 0.12 Ω)；
电压表 V1(量程 0～3 V，内阻很大)；
电压表 V2(量程 0～15 V，内阻很大)；
电源 E(电动势约为 3 V，内阻约为 0.2 Ω)；
定值电阻 R(20 Ω，允许最大电流 1.0 A)；
滑动变阻器 R1(0～10 Ω，允许最大电流 2.0 A)；
滑动变阻器 R2(0～1 kΩ，允许最大电流 0.5 A)；
单刀单掷开关 S 一个，导线若干．
(1)电流表应选 ，电压表应选 ，滑动变阻器应选 ．(填字母代号)
(2)请在下面的虚线框内画出测量电阻 Rx 的实验电路图．(要求所测量范围尽可能大)
(3)某次测量中，电压表示数为 U 时，电流表示数为 I，则计算待测电阻阻值的表达式为 Rx＝ .
解析：(1)首先选取唯一性器材：电源 E(电动势约为 3 V，内阻约为 0.2 Ω)，定值电阻 R(20 Ω，允许最大
电流 1.0 A)，单刀单掷开关 S，导线．电源电动势约为 3 V，所以电压表选择 V1(量程 0～3 V，内阻很大)；
待测电阻 Rx 的阻值约为 30 Ω，流过 Rx 的最大电流为 3 V
30 Ω
＝0.1 A＝100 mA，如果电流表选择 A2(量程 0～
3 A，内阻约 0.12 Ω)，指针偏转很小，测量不准确，所以只能选择 A1(量程 0～50 mA，内阻约 10 Ω)；滑
动变阻器 R2 的全值电阻太大，操作不便，所以滑动变阻器应选 R1(0～10 Ω，允许最大电流 2.0 A)．
(2)因为实验要求所测量范围尽可能大，所以滑动变阻器应采用分压接法；因为待测电阻 Rx 的阻值远小于电
压表内阻，所以电流表采用外接法；为了使流过电流表的电流不超过其最大量程，即 50 mA，应给待测电
阻串联一个定值电阻 R，起保护作用．实验原理图如图所示．
(3)根据欧姆定律可得 Rx＝U
I
－R.
答案：(1)A1 V1 R1 (2)图见解析 (3)U
I
－R
3－1.[滑动变阻器的选择和使用] 一只小灯泡，标有“3 V
0．6 W”字样，现用下面给出的器材测量该小灯泡正常发光时的电阻．电源电动势为 12 V，内阻为 1 Ω；
最大阻值为 5 Ω的滑动变阻器；电流表的内阻为 1 Ω；电压表的内阻为 10 kΩ；开关一个、导线若干．
(1)在设计电路的过程中，为了尽量减小实验误差，电流表应采用 (填“内接”或“外接”)法．滑动变
阻器应采用 (填“分压式”或“限流式”)接法．
(2)在下面的虚线框内画出你所设计的实验电路图(尽量减小实验误差)．
解析：因小灯泡正常工作时的电阻约为 Rx＝U2
P
＝15 Ω，而电流表、电压表的内阻分别为 1 Ω和 10 kΩ，
满足 RV≫Rx，电流表应外接；实验中因小灯泡两端电压只需 3 V，而电源电动势为 12 V，所以滑动变阻器
应采用分压式接法．
答案：(1)外接 分压式 (2)如图所示
3－2.[滑动变阻器的选择和使用] 为测量“12 V 5 W”的小电珠在不同电压下的功率，给定了以下器材：
电源：12 V，内阻不计；
电流表：量程 0～0.6 A、0～3 A，内阻约为 0.2 Ω；
电压表：量程 0～3 V、0～15 V，内阻约为 15 kΩ；
滑动变阻器：0～20 Ω，允许最大电流 1 A；
开关一个，导线若干，实验要求加在小电珠上的电压可从零开始调节．
(1)以下四个电路图你认为最合适的是( )
(2)在本实验中，电流表的量程可选 ．
解析：(1)C 与 D 电路图不符合电压从零开始调节．小电珠的电阻 RL＝U2
P
＝122
5
Ω＝28.8 Ω，RL
RA
＝144，RV
RL
＝
520.8，由于RL
RA
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