实验基础知识
一、螺旋测微器的使用
BE为可动刻度．所示，为固定刻度，1．构造：如图1
图1
FBDF每旋转一周，．原理：测微螺杆 mm与固定刻度，即旋钮之间的精密螺纹的螺距为2EF前进或后退 mm等份，每转动一小格， mm，而可动刻度，即上的刻度为50前进或后退螺旋测微器的精确度为 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)×(mm)．
如图2所示，固定刻度示数为 mm，半毫米刻度线未露出，而从可动刻度上读的示数为，最后的读数为： mm＋× mm＝ mm.
图2
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3所示)
图3
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：
Kx表示从游标尺上读出与主尺上某一刻度线4.读数：若用表示从主尺上读出的整毫米数，Kx)mm.×精确度＋(对齐的游标的格数，则记录结果表示为三、常用电表的读数即指针指到最大刻度时电表允许通首先要弄清电表量程，对于电压表和电流表的读数问题，
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 V和 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 V，在读数时只要求读到小数点后面一位，即读到 V.
(3)对于0～ A量程的电流表，精确度是 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 A.
基本实验要求
1．实验原理
dS，并用伏安根据电阻定律公式知道只要测出金属丝的长度和它的直径，计算出横截面积
R，即可计算出金属丝的电阻率．法测出电阻x2．实验器材
被测金属丝，直流电源(4 V)，电流表(0～ A)，电压表(0～3 V)，滑动变阻器(50 Ω)，开关，导线若干，螺旋测微器，毫米刻度尺．
3．实验步骤
d.用螺旋测微器在被测金属丝上的三个不同位置各测一次直径，求出其平均值(1)
(2)连接好用伏安法测电阻的实验电路．
(3)用毫米刻度尺测量接入电路中的被测金属丝的有效长度，反复测量三次，求出其平均值l.
(4)把滑动变阻器的滑片调节到使接入电路中的电阻值最大的位置．
IU和闭合开关，改变滑动变阻器滑片的位置，读出几组相应的电流表、电压表的示数(5)的值，填入记录表格内．
2ldπRldRρS＝中，计算出金属丝的电阻率．、和值，代入公式＝(6)将测得的、x S44．电
流表、电压表测电阻两种方法的比较
电流表内接法电流表外接法
RRRR ?适用条件 ?xx VA
规律方法总结1．伏安法测电阻的电路选择
R较小，宜采(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，若x R较大，宜采用电流表内接法．用电流表外接法；若x(2)临界值计算法
RRR时，用电流表外接法；
图4
2．注意事项
(1)先测直径，再连电路：为了方便，测量直径应在金属丝连入电路之前测量．
(2)电流表外接法：本实验中被测金属丝的阻值较小，故采用电流表外接法．
(3)电流控制：电流不宜过大，通电时间不宜过长，以免金属丝温度过高，导致电阻率在实验过程中变大．
3．误差分析
(1)若为内接法，电流表分压．
(2)若为外接法，电压表分流．
(3)长度和直径的测量．
考点一测量仪器、仪表的读数
1．游标卡尺的读数
(1)10分度的游标尺的读数：主尺上读出整毫米数＋游标尺上与主尺上某一刻度线对齐的游1标的格数×.10(2)20分度的游标尺的读数：主尺上读出整毫米数＋游标尺上与主尺上某一刻度线对齐的游1标的格数×.202．螺旋测微器的读数
mm.×)估读一位(＋可动刻度数mm方法：固定刻度数．
3．电流表和电压表的读数
(1)若刻度盘上每一小格为：1,,，…时，需估读到最小刻度值的下一位．
(2)若刻度盘上每一小格为：2,,,5,,，…时，只需估读到最小刻度值的位数．
1．[直尺和游标卡尺的读数](2014·福建理综·19(1))某同学测定一金属杆的长度和直径，示数如图5甲、乙所示，则该金属杆的长度和直径分别为________ cm和________ mm.
图5
答案
解析刻度尺的分度值为1 mm，要估读到 mm.游标卡尺读数＝4 mm＋10× mm＝ mm.
2．[螺旋测微器的读数]完成下列读数(如图6所示)
图6
a．____________mm b．____________mm
d．____________mm c．____________mm
答案 a．～ b．～ c．～ d．～
3．[电压表、电流表和电阻箱的读数](1)①如图7所示的电流表使用 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.
图7
②如图8所示的电表使用较小量程时，每小格表示____________V，图中指针的示数为________ V．若使用的是较大量程，则这时表盘刻度每小格表示________V，图中表针指示的是________V.
图8
AB流出，则接入电路的电阻为从____ Ω.(2)旋钮式电阻箱如图9所示，电流从接线柱流入，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_________．
图9
答案 (1)①
998
19 ～00 再将“×100”旋钮调到，2k”旋钮调到将“×1987 (2)1 ②20 ．2．
Ω
解析 (1)①电流表使用 A量程时，刻度盘上的每一小格为 A，指针的示数为 A；当换用3 A量程时，每一小格为 A，指针示数为 A.
②电压表使用3 V量程时，每小格表示 V，指针示数为 V；使用15 V量程时，每小格为 V，指针示数为 V.
(2)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，用这样两个电阻箱串联可得到的最大电阻2×9 999 Ω＝19 998 Ω.故两个这样的电阻箱，则可得到的电阻值范围为0～19 998 Ω.
考点二实验操作及数据处理
4．[实验操作](2014·江苏单科·10)某同学通过实验测量一种合金的电阻率．
(1)用螺旋测微器测量合金丝的直径．为防止读数时测微螺杆发生转动，读数前应先旋紧图ABCD”)”、“”、“．从图中的示数可读出合金10所示的部件__________(选填“”或“丝的直径为________ mm.
图10
(2)图11所示是测量合金丝电阻的电路，相关器材的规格已在图中标出．合上开关，将滑动变阻器的滑片移到最左端的过程中，发现电压表和电流表的指针只在图示位置发生很小的变化．由此可以推断：电路中______(选填图中表示接线柱的数字)之间出现了________(选填“短路”或“断路”)．
图11
(3)在电路故障被排除后，调节滑动变阻器，读出电压表和电流表的示数分别为 V和38 mA，由此，该同学算出接入电路部分的合金丝的阻值为Ω.为了更准确地测出合金丝的阻值，在不更换实验器材的条件下，对实验应作怎样的改进？请写出两条建议．
B (2)7、8、9 断路答案 (1)(3)电流表改为内接；测量多组电流和电压值，计算出电阻的平均值．(或测量多组电流和电压值，用图象法求电阻值)
B.螺旋测微器的示数为(0＋× mm解析 (1)螺旋测微器读数时应先将锁紧装置锁紧，即旋紧＝mm.
(2)电压表的示数不为0，电流表的示数几乎为0，说明连接两电表的电路是导通的．而滑动RR x A ≈，≈<间断路．、变阻器几乎不起作用，说明线路电阻很大，故可判断78、9(3)由题知RR x V RUI 后，说明电流表的分压作用不显著，故可将电流表改为内接，并测出多组、值，求出x再取平均值作为实验结果．
5．[实验操作及数据处理]用伏安法测定电阻约为5 Ω的均匀电阻丝的电阻率，电源是两节干电池．如图12甲所示，将电阻丝拉直后两端固定在带有刻度尺的绝缘底座的接线柱上，PP时，触头才，触头上固定了接线柱，按下底座的中间有一个可沿电阻丝滑动的金属触头与电阻丝接触，触头的位置可从刻度尺上读出．实验采用的电路原理图如图乙所示，测量电阻丝直径所用螺旋测微器如图丙所示．
图12
(1)用螺旋测微器测电阻丝的直径时，先转动________使测微螺杆F接近被测电阻丝，再转动
________夹住被测物，直到棘轮发出声音为止，拨动________使F固定后读数．(填仪器部件的字母符号)
(2)根据电路原理图乙，用笔画线代替导线，将实物图丁连接成实验电路．
PU 、闭合开关后，滑动变阻器触头调至一合适位置后不动，多次改变的位置，得到几组(3)UILRRL 图线如图13的数据，用－＝计算出相应的电阻值后作出、所示．取图线上两个点 ILRd ρ＝
________.Δ，则电阻率，若电阻丝直径为间数据之差Δ 和 图13
2
Rd πΔ (3)H G (2)如图所示答案 (1)D L 4Δ接近被测，使测微螺杆F(1)在用螺旋测微器测
电阻丝的直径时，先转动粗调旋钮D 解析
固定F 拨动止动旋钮G 使H 电阻丝，再转动微调旋钮夹住被测物，直到棘轮发出声音为止， 后读数．
22
RddlL πΔΔπρρRSR ρ ＝根据(3)＝＝，代入得，得Δ.＝，而 LSS 4Δ4ρ，某同学设计了如图14]为测定一段金属丝的电阻率甲所示的6．[实验原理及数据处理abR ＝ 是一段电阻率较大的粗细均匀的电阻丝，电路中的保护电阻电路．Ω，电源的电动0
EP 与电阻丝始终接触良好．，电流表内阻忽略不计，滑片势 ＝ V d ＝________ mm.(1)实验中用螺旋测微器测得电阻丝的直径
如图乙所示，其示数为 图14
PaPx 及对应的电流值长度调节滑片(2)实验时闭合开关，的位置，分别测量出每次实验中I ，实
验数据如下表所示：
x (m) I (A)
1－1
(A) I 1x 坐标纸中，如图15①将表中数据描在－所示．试作出其关系图线，图象中直线的斜率的 Ik ρ为________ 用题中字母表示)表达式，由图线求得电阻丝的电阻率＝
________(Ω·m(保留两位有效数字)． 图15
1x 关系图线纵轴截距的物理意义，可求得电源的内阻为________ Ω(②根据－保留两位有 I 效数字)．
ρ4－6
×10 ② 答案 (1) (2)①图线见解析图 2
Ed π解析 (1)由题图乙所示螺旋测微器可知，其
示数为0 mm ＋× mm ＝ mm. (2)①如图所示．
1 I 2
xEd πR ρRkS ＝ ＝＝，由欧姆定律可得：，＝根据图象由电阻定律可得，则图象斜率 SIx 4
1Δ I ρ4k ＝ 联立解得：＝ 2
Edx Δπ代入数据得：
k ＝错误!＝3
联立解得电阻率为：
2
Edk πρ ＝ 4代入数据得：
－6
ρ Ω·m ； ≈×101xE ，由闭合电路欧姆定律得：关系图线纵轴截距为，此时待测电阻丝的电阻为②根据－0 IIrR )( ＝＋0
r ＋ 错误＝!(3即：r ＝ 得：Ω
计算电阻率的两种方法RS ρ ；1．根据电阻定律得＝l ．通过有关图象来求电阻率．图象法处
理实验数据是最常用的方法之一，要从物理规律出2 发，写出图象的函数关系式，弄清斜率、截距等的物理意义，从而求出相关物理量． 电阻的测量考点三
电阻测量的六种方法1．伏安法外接法：??电路图?内接法：??内接法测量值偏大，测大电阻时应用内接法测量，测小电阻时应采用外接特点：大内小外(法测量)．安安法2若电流表内
阻已知，则可将其当做电流表、电压表以及定值电阻来使用．R则可测得，当两电流表所能测得的最大电压接近时，如果已知的内阻(1)如图16甲所示，1RI11R＝的内阻.2I2RUU，串联一定值电阻(2)如图乙所示，当两电流表的满偏电压时，如果已知的内阻?1A1A2IRR＋011RR＝.后，同样可测得的电阻20I2
图16
3．伏伏法
若电压表内阻已知，则可将其当做电流表、电压表和定值电阻来使用．
U2RR＝甲所示，两电压表的满偏电流接近时，若已知的内阻，则可测出的内阻17(1)如图21U1R.1IIRR 后，(2)如图乙所示，两电压表的满偏电流时，若已知的内阻?，并联一定值电阻01V2V1U2.同样可得的内阻＝2UU11＋RR01
图17
4．等效法测电阻
所示，先让待测电阻与一电流表串联后接到电动势恒定的电源上，读出电流表示数18如图
I；然后将电阻箱与电流表串联后接到同一电源上，调节电阻箱的阻值，使电流表的示数仍I，
则电阻箱的读数即等于待测电阻的阻值．为
图18
5．比较法测电阻
IR12RIRI.，可得、如图19所示，读得电阻箱＝的阻值及、的示数x211I1RIIRRR)＋＋．)＝
如果考虑电流表内阻的影响，则((x A22A111
图196．半偏法测电流表内阻所示电路图如图20
20图步骤：IR S，调节；，使的示数满偏为，闭合(1)断开S g120I g RR，使的示数为(2)保持S不变，闭合，调节电阻箱；202RR＝(3)由上可得.A RR此方法比较适合测小阻值的电流表的内阻，且测量值?时，测量误差小，特别提醒当A0R时总电流变化才足够小，才足够大，闭合S偏小；电源电动势应选大些的，这样表满偏时20误差才小．
于是用伏安2014·浙江理综·22)小明对2B铅笔芯的导电性能感兴趣，[7．伏安法测电阻](法测量其电阻值．21是部分连接好的实物电路图，请用电流表外接法完成接线并在图中画出．图(1)
21图
图22铅笔芯的伏安特性，并将得到的电流、小明用电流表内接法和外接法分别测量了一段
2B(2)IU所示．在图中，由电流表外接法得到的数据点是用图上，如图电压数据描到22－填“○”或“×”________()表示的．_______ 请你选择一组数据点，在图上用作图法作图，并求出这段铅笔芯的电阻为Ω.(3)用，)～均可用“×”表示的数据连线时，见解析图乙(3) ×(2) 见解析图甲(1) 答案．
“○”表示的数据连线时，～均可)解析 (1)连线如图甲所示．
甲
乙IUIU而用电流表内接法时测得的－－图象如图乙所示，(2)图象的斜率反映了电阻的大小，电阻偏大，外接法时测得的电阻偏小，所以外接法的数据点是用“×”表示的．UΔRUIΩ，选用内接法所得的＝－图象上，选用外接法所得的“×”连线，则(3)在＝IΔUΔR＝＝Ω.“○”连线，则IΔ8．[电表改装和电阻测量]现要测量电流表G的内阻，给出下列器材：电流表G(量
程5 mA，11r约为150 Ω)内阻1r约为100 Ω)，内阻G(量程10 mA电流表22RR＝10 Ω＝100 Ω定值电阻定值电阻21R(0～200 Ω滑动变阻器)3E V，内阻未知)干电池单刀单掷开关S 导线若干
(1)定值电阻选________________；
(2)如图23所示，在虚线框中已画出部分实验电路设计图，请补充完整，并标明所用器材的代号；
图23
rr＝____________________若选测量数据中的一组计算，式中各符，所用的表达式为(3)11号的意义是__________________________________________________________________
________________________________________________________________________.
R (2)(1)电路图如图所示答案1
RII－121IIRR的阻值．表示定值电阻、G的读数、(3)分别表示电流表G112211I1RRR.G (1)若选，则其阻值太小，电流过大，而内阻相当，故选与解析1112R的电流值．GG的示数－的示数为通过电路图如图所示．(2)121
IrRII－＝(3)由并联电路特点得：
()12111．