第8章 第3讲 第1课时 基础先行——电学实验必须熟练掌握的基本知能(Word教参)-【新高考方案】2027年高考物理一轮总复习（江苏专版）

该高中物理高考复习教案聚焦电学实验专题，围绕游标卡尺、螺旋测微器等仪器使用，伏安法测电阻、滑动变阻器接法及电表改装等核心考点，按基础知能的内在逻辑分层梳理。通过考点精讲、方法归纳（如游标卡尺“三看”读数法）、真题训练等环节，帮助学生构建实验知识体系，突破操作与计算难点。 资料采用梯度进阶设计，设置基础巩固与能力提升分层练习，结合实验操作规范（如螺旋测微器调零与读数）和误差分析（伏安法内外接试触判断），培养学生科学探究与科学思维能力。通过即时反馈与方法指导，确保高效突破考点，为教师把控复习节奏、提升学生实验应考能力提供有力支持。

第3讲　电学实验专题——3层级6课时梯度进阶学习 第1课时　基础先行——电学实验必须熟练掌握的基本知能 (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总是比主尺上同样多的小等分刻度的总长度少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：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。 电表使用“三注意” (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。 2.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.(1)如图甲、乙、丙所示的三把游标卡尺，它们的游标尺自左向右分别为10分度、20分度、50分度，它们的读数依次为　　　mm、　　　mm、　　　　mm。  (2)某同学用如图丁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(填仪器部件字母符号)。正确操作后，螺旋测微器的示数如图戊所示，则小球的直径是　　　　mm。  解析：(1)题图甲读数：整毫米数是17 mm，不足1毫米数是6×0.1 mm=0.6 mm，最后结果是17 mm+0.6 mm=17.6 mm。题图乙读数：整毫米数是23 mm，不足1毫米数是5×0.05 mm=0.25 mm，最后结果是23 mm+0.25 mm=23.25 mm。题图丙读数：整毫米数是3 mm，不足1毫米数是10×0.02 mm=0.20 mm，最后结果是3 mm+0.20 mm=3.20 mm。 (2)用螺旋测微器测小球直径时，先转动粗调旋钮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，直到棘轮发出声音为止，拨动锁紧装置G使F固定后读数，读数为6.5 mm+20.0×0.01 mm=6.700 mm。 答案：(1)17.6　23.25　3.20　(2)D　H　G　6.700 2.(1)如图甲、乙所示的两把游标卡尺，它们的游标尺分别为9 mm 长10等分、19 mm长20等分，则读数依次为　　　　mm、　　　　mm。  (2)在测定一根粗细均匀合金丝电阻率的实验中，利用螺旋测微器测定合金丝直径的过程如图丙、丁所示，校零时的读数为　　　　mm，测得合金丝的直径为　　　　mm。  (3)图戊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。  (4)图己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。  (5)如图庚所示为旋钮式电阻箱，电流从接线柱A流入，从B流出，则接入电路的电阻为　　　　 Ω。现要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　　　　　　　。  解析：(1)题图甲读数：主尺读数为17 mm，游标尺读数是5×0.1 mm=0.5 mm，最后结果是17 mm+0.5 mm=17.5 mm。题图乙读数：主尺读数为23 mm，游标尺读数是7×0.05 mm=0.35 mm，最后结果是23 mm+0.35 mm=23.35 mm。 (2)由于螺旋测微器校零时有误差，估读为0.003 mm，测量后的读数为0.5 mm+14.5×0.01 mm=0.645 mm，去掉校零误差，可得合金丝的直径为0.642 mm。 (3)若使用0.6 A量程时，对应刻度盘上每一小格代表 A=0.02 A，题图戊表针的示数是0.4 A+2×0.02 A=0.44 A；若使用3 A量程时，对应刻度盘上每一小格代表 A=0.1 A，题图戊中表针示数为2 A+2.0×0.1 A=2.20 A。 (4)若使用3 V量程时，每小格表示 V=0.1 V，题图己中表针的示数为1 V+7.0×0.1 V=1.70 V；若使用15 V量程，则这时表盘刻度每小格表示 V=0.5 V，题图己中表针指示的是5 V+7×0.5 V=8.5 V。 (5)电阻为1 987 Ω。最简单的操作方法是将“×1 k”旋钮调到2，再将“×100”旋钮调到0。每个电阻箱的最大阻值是9 999 Ω，用两个这样的电阻箱串联可得到的最大电阻为2×9 999 Ω=19 998 Ω，故用两个这样的电阻箱可得到的电阻值范围为0~19 998 Ω。 答案：(1)17.5　23.35　(2)0.003(0.002~0.004均可)　0.642(0.640~0.644 均可)　(3)0.02　0.44　0.1　2.20　(4)0.1　1.70　0.5　8.5　(5)1 987　将“×1 k”旋钮调到2，再将“×100”旋钮调到0　0~19 998 Ω [关键点拨] 游标卡尺的读数要“三看” (1)第一看→精确度。例如(如图所示)： 该游标卡尺的精确度为0.1 mm，正确的读数应为11 mm+4×0.1 mm=11.4 mm。 (2)第二看→游标尺上的0刻度线位置，区分零刻度线与游标尺最前端的线。如图所示，不注意这一点易错读成：10 mm+4×0.1 mm=10.4 mm。 (3)第三看→游标尺的哪条刻度线与主尺上刻度线对齐，注意游标卡尺不需估读，后面不能随意加零，也不能随意去零。如图所示，不注意这一点，易错读成：11 mm+4.0×0.1 mm=11.40 mm。 (二) 伏安法测电阻 1.电流表内、外接法的比较 电流表内接法 电流表外接法 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，即<，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，即>，则可采用电流表内接法。 [针对训练] 1.小李在实验室测量一电阻Rx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，合上开关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　　　　(填“内”或“外”)接法。  解析：由题图乙中电流表所接量程和电流表的表盘可知，电流表读数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%，因此可知电压表的示数变化更明显，说明电流表的分压更明显，因此采用电流表外接法。 答案：0.34　外 2.某同学用伏安法测绘一额定电压为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(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(　　)(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)灯泡正常工作时的电阻RL== Ω=12 Ω，由题图(c)可知，当U=6 V时，I=0.5 A，此时电阻R==12 Ω=RL。因RV≈6 kΩ≫RL，RA≈1.5 Ω，由电阻关系可知，该同学选择的电路图是题图(a)。 (2)若选用另一个电路图即题图(b)实验，会有U=U灯+IRA，则分别代入电流I=200 mA、I=400 mA、I=500 mA，可得对应的电压应为1.3 V、3.8 V、6.75 V，描点连线得到的I-U关系曲线如图所示。 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 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接法时 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.为测量“12 V、5 W”的小灯泡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，实验要求加在小灯泡上的电压从零开始调节。 (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)电压从零开始调节需采用滑动变阻器分压式接法，故C与D电路图不符合电压从零开始调节。小灯泡的电阻RL== Ω=28.8 Ω，=144，≈520.8，由于<，故电流表应采用外接法，电路图应选A。 (2)小灯泡的额定电流I== A≈0.4 A，故电流表量程为0~0.6 A。 答案：(1)A　(2)0~0.6 A 2.采用图1所示的电路图来测量金属丝Rx的电阻率。 (1)实验时，闭合开关S前，滑动变阻器的滑片P应处在　　　(填“M”或“N”)端。  (2)按照图1连接实物图，如图2所示。闭合开关前检查电路时，发现有一根导线接错，该导线为　　　　(填“a”“b”或“c”)。若闭合开关，该错误连接会带来的问题有　　　　　　　　　　　　　　　  　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  解析：(1)实验时，闭合开关S前，为保护电路，分压式滑动变阻器滑片P应处在使分压电路部分的电压最小处，滑动变阻器的滑片P应处在M端。 (2)滑动变阻器采用分压式接法，滑动变阻器下端两接线柱与电源相连，故b导线接错；该错误带来的问题是移动滑片的过程中电压表和电流表的示数不变。 答案：(1)M　(2)b　移动滑片时，电压表和电流表的示数不变 (四) 电表的改装 　　　　　 　　　　　 　　　　　 电压表、电流表的改装及其特点 项目 表头G改装成电压表 表头G改装成电流表 改装 电路 改装原理 串联大电阻分压 并联小电阻分流 改装后的量程 U=Ig(R+Rg) I=Ig+ 接入的电阻 由U=Ig(Rg+R)，解得R=-Rg 由IgRg=(I-Ig)R，解得R= 改装后的内阻 RV=Rg+R RA= 校准 电路 注意：改装后表头内阻Rg、表头的满偏电流Ig、满偏电压Ug都没有变，只是表头的刻度需要相应的调整。 [针对训练] 1.[电流表的改装与校准] 现要测量一个满偏电流Ig=50 μA的表头内阻并改装成量程为1 mA的电流表，如图甲所示。 (1)先闭合开关，再调整滑动变阻器，使电流表A的示数为84 mA，表头G的示数如图乙所示，则流过G的电流是　　　　。若rA=1.0 Ω，则可得表头的内阻rg=　　　　。  (2)给G并联一个R1的电阻改装成电流表，将改装后的电流表与标准电流表串联进行校准时，当表头G的示数为Ig时，标准电流表A的示数为0.76 mA，则改装之后的电流表实际量程是　　　　 。  (3)若要把它改装成量程为1 mA的电流表，还需要在R1两边并联一个R2=　　　　R1的电阻。  解析：(1)表头G的满偏电流Ig=50 μA，则题图乙所示表头G的示数为30.0 μA。根据并联电路电压相等可得84×10-3 A×1.0 Ω=30×10-6 A×rg，解得表头G的内阻rg=2 800 Ω。 (2)对改装电表，流过电阻R1的电流为=0.76 mA-Ig，根据并联电路电压相等可得IR1·R1=Ig·rg，解得R1= Ω，则改装后的电流表的实际量程为I1=Ig+=0.95 mA。 (3)若把并联R1的表头G再改装成量程为1 mA的电流表，需要并联电阻R2==2800 Ω，=18。 答案：(1)30.0 μA　2 800 Ω　(2)0.95 mA　(3)18 2.[电压表的改装与校准] (2024·安徽高考)某实验小组要将电流表G(铭牌标示：Ig=500 μA，Rg=800 Ω)改装成量程为1 V和3 V的电压表，并用标准电压表对其进行校准。选用合适的电源、滑动变阻器、电阻箱、开关和标准电压表等实验器材，按图甲所示连接电路，其中虚线框内为改装电路。 (1)开关S1闭合前，滑片P应移动到　　　　(填“M”或“N”)端。  (2)根据要求和已知信息，电阻箱R1的阻值已调至1 200 Ω，则R2的阻值应调至　　　　Ω。  (3)当单刀双掷开关S2与a连接时，电流表G和标准电压表V的示数分别为I、U，则电流表G的内阻可表示为　　　　　　。(结果用U、I、R1、R2表示)  (4)校准电表时，发现改装后电压表的读数始终比标准电压表的读数偏大，经排查发现电流表G内阻的真实值与铭牌标示值有偏差，则只要　　　　即可。(填正确答案标号)  A.增大电阻箱R1的阻值 B.减小电阻箱R2的阻值 C.将滑动变阻器的滑片P向M端滑动 (5)校准完成后，开关S2与b连接，电流表G的示数如图乙所示，此示数对应的改装电压表读数为　　　　V。(保留2位有效数字)  解析：(1)由题图甲可知，滑动变阻器采用分压式接法，为了电路安全，在开关S1闭合前，滑片P应移动到M端。 (2)当开关S2接b时，根据欧姆定律得U1=Ig(Rg+R1)=1 V，此时电压表量程为1 V。当开关S2接a时，电压表量程为3 V，根据欧姆定律得U2=Ig(Rg+R1+R2)，解得R2=4 000 Ω。 (3)当开关S2接a时，根据欧姆定律得U=I(Rg+R1+R2)，故电流表G的内阻可表示为Rg=-R1-R2。 (4)校准电表时，发现改装后电压表的读数始终比标准电压表的读数偏大，可知电流表G内阻的真实值小于铭牌标示值，根据欧姆定律知，要使改装后的电压表两量程读数准确，只能增大电阻箱R1的阻值。故选A。 (5)根据欧姆定律得UV=IA(Rg+R1)=430×10-6×(800+1 200)V=0.86 V。 答案：(1)M　(2)4 000　(3)-R1-R2　(4)A (5)0.86 36 / 78 $