专题13基本仪器的使用（已上网）.doc

[04年高三物理热点专题]
基本仪器的使用
山东 贾玉兵
命题趋势
从近几年对高考试题的统计和分析来看，物理实验的考查重点有些新的变化，但无论是实验设计，还是原理分析，往往都涉及基本仪器的使用。因此，仪器的使用是实验考核的基础内容。
一些基本仪器的原理、使用方法、注意事项和读数等，在近几年的高考试题中不断出现。长度和电路量的测量及相关仪器的使用是出题最频繁的知识点。如游标卡尺、螺旋测微器的读数在近十年的全国高考中就考了6次，往往是游标卡尺、螺旋测微器交替考查。电压表、电流表、欧姆表使用方法的考查几率则更高。另外，打点计时器、秒表的使用有时也出现。
高考中基本仪器的考察，用的比较多的题型是填空题和作图题，时而也有选择题。高考中常有连接电路实物图的题，这类题设置的目的就是考查电流表、电压表、滑动变阻器等器材的操作和使用方法。
知识概要
基本仪器是指通用性强，在各种实验中经常用到的仪器。中学阶段，要求掌握的基本仪器如下：
测量长度的仪器------刻度尺、游标卡尺、螺旋测微器
测量质量的仪器------天平
基本仪器
测量时间的仪器------打点计时器、秒表
测量力的仪器-----弹簧秤
测量温度的仪器------温度计
测量电学量仪器------电流表、电压表、多用电表
电学控制仪器------滑动变阻器、变阻箱、开关
对以上这些仪器，要理解结构原理、规格和主要参数，知道使用方法、注意事项、读数和精度等。
一、理解仪器的工作原理。这能使我们灵活的使用仪器和分析问题。例如，理解10分度的游标卡尺，也就能理解和使用20分度和50分度的游标卡尺。
二、熟悉仪器使用时的注意事项。这往往是高考实验题的考点。注意事项一般是这样几方面：①可能危及仪器安全的。如：螺旋测微器，在小砧快接触工件时，应改用微调旋钮，以免损坏精密螺杆。②可能增大误差的。如使用螺旋测微器，读数时要注意半毫米刻度；测量仪器使用前，要调整零位（如弹簧秤、各种电表）。③使用时容易忽略的。最容易忽略的是仪器使用前的调整和使用后的复位。如：使用欧姆表，要机械调零和电阻档调零，换档后要重新进行电阻档调零，使用完毕要复位。
三、正确选择量程。大的量用小量程，会损毁仪表；小的量用大量程，会增大误差。选择量程的原则是：在测量值不超过量程的前提下，选用尽量小的量程；在完全不清楚测量值的情况下，试用最大量程，再视情况逐渐减小量程。如电流表和电压表一般要求指针能偏转到刻度盘的以上；欧姆表指针应在范围内， 为刻度盘中心阻值。
四、掌握测量仪器的读数方法。主要是估读问题，大部分刻度仪器读数时都需要估读。如刻度尺和温度计，要估读到最小刻度的；螺旋测微器要估读到可动刻度的。
点拨解疑
【例题1】 用游标卡尺测一根金属管的内径和外径时，卡尺上的游标位置分别如图1（a）、（b）所示。这根金属管内径读数是 cm，外径读数是 cm，管壁的厚度是 cm。

图1
【点拨解疑】 游标卡尺的读数规则是：整毫米数由主尺读出，游标尺的第几刻度线与主尺上的某一刻度线重合，毫米以下的读数就是n分之几，n是游标卡尺上的分度数，该题中，游标卡尺是10分度的，那就是10分之几。
图（a）中，从主尺看，整毫米数是23，游标尺上第7条刻度线与主尺上的一条刻度线重合，所以毫米以下的读数就是0.7mm，得到内径的读数为23.7mm=2.37cm。
图（b）中主尺上整毫米数是30，游标尺上第3条刻度线与主尺上的一条刻度线重合，所以外径的读数为30.3mm=3.03cm。管壁的厚度为两者之差的一半0.33cm。
【例题2】 一学生用多用电表测电阻。他在实验中有违反使用规则之处。他的主要实验步骤如下：
1．选择开关扳到“×1k欧姆档上；
2．把表笔插入测试笔插孔中，先把两根表笔相接触，旋转调零旋钮，使指针指在电阻刻度的零位上；
3．把两跟表笔分别与某一待测电阻的两端相接，发现这时指针几乎满偏；
4．换用“×100”的欧姆挡，发现这时指针的偏转适中，随即记下欧姆数值；
5．把表笔从测试笔插孔中拔出后，就把多用表放回桌上原处，实验完毕。
这个学生在测量时已注意到：待测电阻与其他元件和电源断开，不用手碰表笔的金属杆。这个学生在实验中违反了那一或那一些重要的使用规则？
答：
【点拨解疑】 该题考查仪器使用时的注意事项。使用欧姆表要注意的地方比较多。使用前要经过调整（机械调零，选择量程后要电阻调零），使用后要复位（拔出表笔，选择开关应置于“OFF”档或交流高压档），使用过程中换档后要重新调零……。这些往往都是考查的重点。
该题中不符合操作规则的是：换到合适的量程后，要重新调整调零旋钮；使用后不能把选择开关置于欧姆档。
【例题3】 有一标有“6V，1.5W”的小灯泡，现用图2（a）所示电路测量其在不同电压下的实际功率，提供的器材除导线和开关外，还有：
A．直流电源 6V（内阻不计）
B．直流电流表0-3A（内阻0.1Ω以下）
C．直流电流表0-300mA（内阻约为5Ω）
D．直流电压表0-15V（内阻约为15kΩ）
E．滑动变阻器10Ω 2A
F．滑动变阻器1kΩ 0.5A
（1）实验中电流表应选用 （用序号表示），滑动变阻器应选用 。
（2）试按图（a）电路将图（b）所示器材连成电路

图2
【点拨解疑】 （1）选电流表实际上是选量程。先估算一下通过电流表的电流，由小灯泡的规格可知通过的电流最大不能超过0.25A。因此选C。在该题中滑动变阻器接成分压器，此时要求滑动变阻器的电阻比用电器的电阻小，至少应差不多；小灯泡的电阻在正常工作时约为24Ω，所以滑动变阻器不能选F，应选E，但不应忘记还要核对一下电流是否会超过其允许值，E的最大允许电流是2A，实验中的最大电流只有0.25A，选E也是安全的。
（2）连接实物图实际上是考查仪器的使用方法。这里要注意电表正负接线柱的接法、滑动变阻器做分压器时连接特点。具体连线时，可以先连主回路，把电源、开关、滑动变阻器连成一个回路；然后再连上支路，从滑动变阻器的滑动头和一个固定端接出，连上电流表、小灯泡，最后将电压表并联在小灯泡上。连接情况如图3所示。

图3
滑动变阻器常用来调控用电器上的电压，一般有限流和分压两种形式，为了有较大的调节范围，且操作方便，当滑动变阻器的电阻R比用电器电阻R0大得多时，应选用限流的方式；R比R0小或差不多时，应选用分压方式。
基础知识练习
1．（1997年全国高考卷）一游标卡尺的主尺的最小分度为1mm，游标上有10个小等分间隔，现用此卡尺来测量工件的直径，如图4所示。该工件的直径为 mm。

图4
2．用螺旋测微器测量一矩形小零件的长和宽时，螺旋测微器上的示数如图5所示。图（a）的读数是 mm，图（b）的读数是 mm。

图5
3．（1995年高考全国卷）某人用多用电表按正确步骤测量一电阻阻值。指针指示位置如图6所示。则这电阻阻值是 。如果要用这多用表测量一个约200Ω的电阻，为了测量比较准确，选择开关应选欧姆档的 。
图6

4．（1992年高考全国卷）如图7所示，a、b、c、d是滑动变阻器的4个接线柱，现把此滑动变阻器接入电路中，并要求滑动变阻器滑片P向接线柱c滑动时，电路中的电流最小，则接入电路中的接线柱可能是
图7
A．a和b B．a和c C．b和c D．b和d

5．若先后用两只都准确的电流表测通过某一电阻的电流，甲表的读数为0.52A，乙表读数为0.48A，排除读数误差， 表测得的读数误差较小，且可以判断出 表的内阻较小。若先后用两只都准确的电压表测同一电阻上的电压，甲表的读数为2.75V，乙表的读数为2.30V，则排除读数误差， 表测得的结果误差较小， 表的内阻较小。

参考答案：
1．2.23
2．8.474， 6.574
3．1.20×103Ω ×10
4．CD
5．甲 甲 甲 乙
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