第10章 第3讲 第1课时 电学实验必备知能(Word教参)-【新高考方案】2027年高考物理一轮总复习（福建专版）

该高中物理讲义聚焦电学实验核心考点，涵盖游标卡尺、螺旋测微器等仪器读数，伏安法测电阻及滑动变阻器接法，按“仪器原理-实验方法-应用拓展”逻辑架构知识体系，通过考点梳理、方法指导（如游标卡尺“三看”读数法）、真题训练（2025年高考题及模拟题），帮助学生系统突破实验难点。 资料以科学思维和科学探究为导向，创新设计“原理-操作-误差分析”三阶教学，如伏安法中通过试触法对比电流电压变化率选择内外接，培养学生实验推理能力。设置分层训练（基础巩固、能力提升），配合微点拨总结易错点，助力学生高效掌握实验技能，为教师把控复习节奏提供清晰路径。

第三讲　电学实验 第1课时　电学实验必备知能 (一)基本仪器的使用及读数 (一)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)，游标尺与深度尺是一个整体(如图所示)。 2.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格的、20格的、50格的，其读数见下表： 刻度格数 (分度) 刻度总长度 每小格与 1 mm的差值 精确度 (可准确到) 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 3.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线对齐的游标的格数，则记录结果为(x+K×精确度)mm。 [注意]　对于游标卡尺，无论哪种规格，读数(x+K×精确度)mm中的K值均不需要向后估读一位。 (二)螺旋测微器 1.构造：如图所示，螺旋测微器的测砧和固定刻度是固定在尺架上的；可动刻度、旋钮、微调旋钮是与测微螺杆连在一起的，通过精密螺纹套在固定刻度上。 2.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。 3.读数 (1)测量时被测物体长度的半毫米数由固定刻度读出，不足半毫米部分由可动刻度读出。 (2)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)。 (三)电压表、电流表 1.量程选择 选择合适量程：使得测量时指针偏转角度要尽可能大，一般要求超过量程的，但又不能超过量程。 2.电表使用 (1)使用前应先进行零点调整(机械调零)。 (2)红表笔插“+”插孔，黑表笔插“-”插孔。 (3)红表笔接电势高处，黑表笔接电势低处，即电流从红表笔进表，从黑表笔出表。 3.电表估读 (1)最小分度是“1、0.1、0.01、…”时，估读到最小分度的(即估读到最小分度的下一位)。 (2)最小分度是“2、0.2、0.02、…”时，估读到最小分度的(即估读到最小分度的本位)。 (3)最小分度是“5、0.5、0.05、…”时，估读到最小分度的(即估读到最小分度的本位)。 [针对训练] 1.(2025·河北高考)1992年，江苏扬州出土的古代铜卡尺，由固定尺和活动尺组成，现代游标卡尺的构件与其非常相似，已成为常用的测量工具。用游标卡尺测量某物体的长度，示数如图所示，其读数为 (　　) A.14.20 mm　　　　　　　 B.14.2 mm C.17.20 mm D.17.2 mm 解析：选C　由题图可知，游标卡尺的主尺读数为17 mm，游标尺的分度值为0.02 mm，第10条刻度线与主尺对齐，则游标尺的读数为10×0.02 mm=0.20 mm，所以该游标卡尺的读数为17 mm+0.20 mm=17.20 mm，故选C。 2.某同学用如图甲所示的螺旋测微器测量小球的直径时，他应先转动　　　　使F靠近小球，再转动　　　　使F夹住小球，直至听到棘轮发出声音为止，拨动　　　　使F固定后读数(以上三空均填仪器部件字母符号)。正确操作后，螺旋测微器的示数如图乙所示，则小球的直径为d=　　　　mm。  解析：用螺旋测微器测小球直径时，先转动旋钮D使测微螺杆F靠近被测小球，再转动微调旋钮H使测微螺杆F夹住小球，直到听到棘轮发出声音为止，拨动锁紧装置G使F固定后读数，由题图乙可知，小球的直径为d=6.5 mm+20.0×0.01 mm=6.700 mm。 答案：D　H　G　6.700 3.(1)图甲所示是电流表的刻度线，若使用0.6 A量程时，对应刻度盘上每一小格代表　　　　　 A，表针的示数是　　 A；若使用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)图乙所示是电压表的刻度线，若使用3 V量程时，每小格表示　　　　 V，图中表针的示数为　　　　　 V；若使用15 V量程，则这时表盘刻度每小格表示　　　　　 V，图中表针指示的是　　　　 V。  (3)如图丙所示为旋钮式电阻箱，电流从接线柱A流入，从接线柱B流出，则接入电路的电阻为　　　 Ω。今欲将接入电路的电阻改为2 087 Ω，最简单的操作方法是　　　　　　　　　　　　　　　　　　。若用两个这样的电阻箱，则可得到的电阻值范围为　　　　　　Ω。  解析：(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，每小格表示0.5 V，表针示数为8.5 V。 (3)电阻为1 987 Ω。最简单的操作方法是先将“×1 k”挡旋钮调到2，再将“×100”挡旋钮调到0。每个电阻箱的最大阻值是9 999 Ω，用这样的两个电阻箱串联可得到的最大电阻是2×9 999 Ω=19 998 Ω，故用两个这样的电阻箱，可得到的电阻范围为0~19 998 Ω。 答案：(1)0.02　0.44　0.1　2.20 (2)0.1　1.70　0.5　8.5 (3)1987　先将“×1 k”挡旋钮调到2，再将“×100”挡旋钮调到0　0~19 998 [微点拨] 1.游标卡尺的读数要“三看” (1)“一看”：精确度是0.1 mm、0.05 mm还是0.02 mm。 (2)“二看”：游标尺上的0刻度线位置，注意区分0刻度线与标尺最前端的边界线。 (3)“三看”：游标尺的第几条刻度线与主尺上的某刻度线对齐。 2.螺旋测微器的读数要注意 (1)半毫米刻度线是否漏出。 (2)一定要估读一位。 (3)如果以mm为单位记录读数，小数点后一定是三位数字，如6.700 mm、0.324 mm等。 (二)伏安法测电阻 1.电流表内、外接法的比较 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==Rx+RA>Rx，测量值大于真实值 R测==<Rx，测量值小于真实值 适用条件 RA≪Rx，适用于测量大电阻 RV≫Rx，适用于测量小电阻 2.电流表的内、外接法的选择 (1)阻值比较法：先将待测电阻的估计值与电压表、电流表内阻进行比较： ①若Rx较小，宜采用电流表外接法； ②若Rx较大，宜采用电流表内接法。 (2)比值比较法： ①若>，则用电流表外接法； ②若<，则用电流表内接法。 [注意]　比值比较法也可以变形为临界值法。即： ①Rx<时，用电流表外接法； ②Rx>时，用电流表内接法； ③Rx=时，内、外接法均可。 (3)试触法：按如图所示连接好电路，让电压表的一根接线柱P先后与a、b处接触一下：①如果电压表的示数有明显的变化，而电流表的示数变化不明显，则可采用电流表外接法；②如果电流表的示数有明显的变化，而电压表的示数变化不明显，则可采用电流表内接法。 [针对训练] 1.(2025·福建南平模拟)小李在实验室测量一电阻R的阻值。因电表内阻未知，用如图甲所示的电路来判定电流表该内接还是外接。正确连线后，闭合开关S，将滑动变阻器的滑片P移至合适位置。单刀双掷开关K掷到1，电压表的读数U1=1.65 V，电流表的示数如图乙所示，其读数I1=　　　　A;将单刀双掷开关K掷到2，电压表和电流表的读数分别为U2=1.75 V，I2=0.33 A，由此可知应采用电流表　　　　(选填“内”或“外”)接法。  解析：由题图乙可知，I1=0.34 A；电压表读数的变化百分比为η1=×100%≈6.1%，电流表读数的变化百分比为η2=×100%≈2.9%，可知电压表的示数变化更明显，说明电流表的分压更明显，因此应采用电流表外接法。 答案：0.34　外 2.某同学用伏安法描绘一额定电压为6 V、额定功率为3 W的小灯泡的伏安特性曲线，实验所用电压表内阻约为6 kΩ，电流表内阻约为1.5 Ω。实验中有图a和图b两个电路图供选择。 (1)实验中得到的电流I和电压U的关系曲线如图c所示，该同学选择的电路图是图　　　　(选填“a”或“b”)。  (2)若选择另一个电路图进行实验，在图c上用实线画出实验中应得到的I⁃U关系曲线的示意图。 解析：(1)由题意可知≈95 Ω，小灯泡的电阻约为r==12 Ω，则r<，可知电流表应采用外接法，则该同学选择的电路图是图(a)。 (2)若选用题图(b)实验，会有U=U灯+IRA，则分别代入电流200 mA、400 mA、500 mA，可知对应的电压约为1.3 V、4.0 V、6.75 V，描点连线如图所示。 答案：(1)a　(2)见解析图 (三)滑动变阻器的两种接法 1.两种接法的比较 限流接法 分压接法 电路图 负载R上电压调节范围 ≤U≤E 0≤U≤E 负载R上电流调节范围 ≤I≤ 0≤I≤ 闭合S前滑片位置 b端 a端 2.两种接法的选择 (1)采用分压接法：①要求待测电阻两端的电压从零开始变化，或精确性要求较高时。②滑动变阻器的最大阻值远小于待测电阻或串联的其他电阻的阻值时。③题设条件中所提供的电表量程或电阻的最大允许电流不能满足限流式接法时。 (2)采用限流接法：①待测电阻接近或略小于滑动变阻器的最大阻值时。②电源的放电电流或滑动变阻器的额定电流太小，不能满足分压接法的要求时。③没有很高的精确性要求，考虑安装简捷和节能因素时。 [针对训练] 1.(2025·北京朝阳二模)在“测量金属丝的电阻率”实验中： (1)下列说法正确的是　　　　。  A.用刻度尺多次测量金属丝的全长，算出其平均值 B.用螺旋测微器在金属丝上某一位置测量得出其直径 C.实验中尽可能保持金属丝的温度不变 (2)若待测金属丝电阻Rx较小，为使电阻的测量结果尽量准确，且金属丝两端的电压调节范围尽可能大，以下实验电路符合要求的是　　　　。  (3)实验中调节滑动变阻器滑片的位置，读取多组电压、电流值，描绘出U⁃I图像，图线的斜率为k，金属丝的有效长度为l，直径为D，则金属丝电阻率的表达式为ρ=　　　。  解析：(1)用刻度尺多次测量金属丝接入电路部分的全长，算出其平均值，故A错误；用螺旋测微器在金属丝上至少三个部位测量直径，计算平均值，故B错误；实验中尽可能保持金属丝的温度不变，以保证金属丝的电阻不变，故C正确。 (2)待测金属丝电阻较小，可知电压表的分流很小，电流表应采用外接法；为使金属丝两端的电压从零开始变化，滑动变阻器应采用分压接法。故选B。 (3)根据欧姆定律可得R==k，根据电阻定律可得R=ρ=ρ，联立可得金属丝电阻率的表达式为ρ=。 答案：(1)C　(2)B　(3) 2.(2025·泉州七中调研)某同学通过实验测量一个定值电阻的阻值。可供使用的器材如下: A.待测电阻Rx(阻值约5 Ω) B.电流表A1(量程0~0.6 A，内阻约0.6 Ω) C.电流表A2(量程0~3 A，内阻约0.12 Ω) D.电压表V1(量程0~15 V，内阻约15 kΩ) E.电压表V2(量程0~3 V，内阻约3 kΩ) F.滑动变阻器R(总电阻10 Ω) G.直流电源E(电动势3 V，内阻不计) H.开关S，导线若干 (1)用伏安法测量该定值电阻的阻值时，应当选择电流表　　　　，选择电压表　　　　。(均填器材的字母代号)  (2)请根据所设计的测量电路图，将实物图甲连接完整(滑动变阻器采用限流接法)。 (3)某次测量的电表示数如图乙所示，其中电压表示数为　　　　V，电流表示数为　　　　A。  (4)根据上述所测量的实验数据，可得待测电阻Rx=　　　　 Ω(计算结果保留3位有效数字)。  解析：(1)由于电源的电动势为3 V，因此电压表选择量程为3 V，即选E，待测电阻约为5 Ω，则电路中最大电流约为0.6 A，因此电流表选择量程为0.6 A，即选B。 (2)由于≫，因此应采用电流表外接法，实物图如图所示。 (3)由题图乙可知，电压表读数为1.75 V，电流表读数为0.30 A。 (4)根据测量的实验数据，计算可得待测电阻为Rx=≈5.83 Ω。 答案：(1)B　E　(2)见解析图　(3)1.75(1.73~1.77均可)　0.30　(4)5.83(5.77~5.90均可) 48 / 50 $