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1、實驗七測定金屬的電阻率(練習使用螺旋測微器) 一、螺旋測微器的構造原理及讀數(shù)1螺旋測微器的構造如圖1所示是常用的螺旋測微器它的測砧A和固定刻度B固定在尺架C上旋鈕D、微調(diào)旋鈕D和可動刻度E、測微螺桿F連在一起，通過精密螺紋套在B上圖12螺旋測微器的原理測微螺桿F與固定刻度B之間的精密螺紋的螺距為0.5 mm，即旋鈕D每旋轉(zhuǎn)一周，F(xiàn)前進或后退0.5 mm，而可動刻度E上的刻度為50等份，每轉(zhuǎn)動一小格，F(xiàn)前進或后退0.01 mm.即螺旋測微器的精確度為0.01 mm.讀數(shù)時估讀到毫米的千分位上，因此，螺旋測微器又叫千分尺3讀數(shù)：測量時被測物體長度的整數(shù)毫米數(shù)由固定刻度讀出,小數(shù)部分由可動刻度讀出.
2、測量值(毫米)固定刻度數(shù)(毫米)(注意半毫米刻度線是否露出)可動刻度數(shù)(估讀一位)0.01(毫米)二、游標卡尺1構造：主尺、游標尺(主尺和游標尺上各有一個內(nèi)外測量爪)、游標尺上還有一個深度尺，尺身上還有一個緊固螺釘(如圖2所示)圖22用途：測量厚度、長度、深度、內(nèi)徑、外徑3原理：利用主尺的最小分度與游標尺的最小分度的差值制成不管游標尺上有多少個小等分刻度，它的刻度部分的總長度比主尺上的同樣多的小等分刻度少1 mm.常見的游標卡尺的游標尺上小等分刻度有10個的、20個的、50個的，其讀數(shù)見下表：游標尺精度(mm)測量長度LNk(mm)(游標尺上第k格與主尺上的刻度線對齊時)總刻度格數(shù)n刻度總長度
3、(mm)每小格與主尺1格(1 mm)相差1090.10.1N(主尺上讀的整毫米數(shù))k20190.050.05N(主尺上讀的整毫米數(shù))k50490.020.02N(主尺上讀的整毫米數(shù))k三、伏安法測電阻1電流表、電壓表的應用電流表內(nèi)接法電流表外接法電路圖誤差原因電流表分壓U測UxUA電壓表分流I測IxIV電阻測量值R測RxRARx測量值大于真實值R測Rx測量值小于真實值適用條件RARxRVRx口訣大內(nèi)偏大(大電阻用內(nèi)接法測量，測量值偏大)小外偏小(小電阻用外接法測量，測量值偏小)2伏安法測電阻的電路選擇(1)阻值比較法：先將待測電阻的估計值與電壓表、電流表內(nèi)阻進行比較，若Rx較小，宜采用電流表外
4、接法；若Rx較大，宜采用電流表內(nèi)接法(2)臨界值計算法Rx時，用電流表內(nèi)接法(3)實驗試探法：按圖3接好電路，讓電壓表一根接線柱P先后與a、b處接觸一下，如果電壓表的示數(shù)有較大的變化，而電流表的示數(shù)變化不大，則可采用電流表外接法；如果電流表的示數(shù) 圖3有較大的變化，而電壓表的示數(shù)變化不大，則可采用電流表內(nèi)接法四、測量金屬的電阻率實驗目的1掌握螺旋測微器及游標卡尺的原理及讀數(shù)方法2掌握電流表、電壓表和滑動變阻器的使用方法及電流表和電壓表的讀數(shù)方法3會用伏安法測電阻，并能測定金屬的電阻率實驗原理由R得，因此，只要測出金屬絲的長度l，橫截面積S和金屬絲的電阻R，即可求出金屬絲的電阻率.(1)把金屬絲
5、接入電路中，用伏安法測金屬絲的電阻R(R )電路原理圖如圖4所示 圖4 (2)用毫米刻度尺測量金屬絲的長度l，用螺旋測微器量得金屬絲的直徑，算出橫截面積S. (3)將測量的數(shù)據(jù)代入公式求金屬絲的電阻率點撥因為本實驗中被測金屬絲的電阻值較小，所以實驗電路采用電流表外接法實驗器材毫米刻度尺、螺旋測微器、直流電流表和直流電壓表、滑動變阻器(阻值范圍050 )、電池組、開關、被測金屬絲、導線若干實驗步驟1直徑測定：用螺旋測微器在被測金屬導線上的三個不同位置各測一次直徑，求出其平均值d，計算出導線的橫截面積S.2電路連接：連接好用伏安法測電阻的實驗電路3長度測量：用毫米刻度尺測量接入電路中的被測金屬導線
6、的有效長度，反復測量3次，求其平均值l.4U、I測量：把滑動變阻器的滑動片調(diào)節(jié)到使接入電路中的電阻值最大的位置，電路經(jīng)檢查確認無誤后，閉合開關S，改變滑動變阻器滑動片的位置，讀出幾組相應的電流表、電壓表的示數(shù)I和U的值，填入記錄表格內(nèi)，斷開開關S，求出金屬導線電阻R的平均值5拆除電路，整理好實驗器材數(shù)據(jù)處理1在求R的平均值時可用兩種方法(1)用R分別算出各次的數(shù)值，再取平均值(2)用UI圖線的斜率求出2計算電阻率：將記錄的數(shù)據(jù)R、l、d的值代入電阻率計算式R.誤差分析1金屬絲的橫截面積是利用直徑計算而得，直徑的測量是產(chǎn)生誤差的主要來源之一2采用伏安法測量金屬絲的電阻時，由于采用的是電流表外接法
7、，測量值小于真實值，使電阻率的測量值偏小3金屬絲的長度測量、電流表和電壓表的讀數(shù)等也會帶來偶然誤差4由于金屬絲通電后發(fā)熱升溫，會使金屬絲的電阻率變大，造成測量誤差注意事項1本實驗中被測金屬導線的電阻值較小，因此實驗電路一般采用電流表外接法2實驗連線時，應先從電源的正極出發(fā)，依次將電源、開關、電流表、待測金屬導線、滑動變阻器連成主干線路(閉合電路)，然后再把電壓表并聯(lián)在待測金屬導線的兩端3測量被測金屬導線的有效長度，是指測量待測導線接入電路的兩個端點之間的長度，亦即電壓表兩端點間的待測導線長度，測量時應將導線拉直，反復測量三次，求其平均值4測金屬導線直徑一定要選三個不同部位進行測量，求其平均值5
8、閉合開關S之前，一定要使滑動變阻器的滑片處在有效電阻值最大的位置6 在用伏安法測電阻時,通過待測導線的電流強度I不宜過大(電流表用00.6 A量程)，通電時間不宜過長，以免金屬導線的溫度明顯升高，造成其電阻率在實驗過程中逐漸增大7求R的平均值時可用兩種方法：第一種是用RU/I算出各次的測量值，再取平均值；第二種是用圖象(UI圖線)來求出若采用圖象法，在描點時，要盡量使各點間的距離拉大一些，連線時要盡可能地讓各點均勻分布在直線的兩側(cè)，個別明顯偏離較遠的點可以不予考慮實驗改進在本實驗中，由于電表內(nèi)電阻的影響，從而使金屬導線電阻測量值偏小，可以改進實驗電路，消除由于電表內(nèi)阻的影響而帶來的實驗誤差1等
9、效替換法連接電路如圖5所示R為電阻箱，Rx為待測電阻，通過調(diào)節(jié)電阻箱R，使單刀雙擲開關S分別接1和2時，電流表中的電流示數(shù)相同，則表明RxR，即可測出Rx. 圖5 2附加電阻法連接電路如圖6所示，R1為一阻值較大的固定電阻，Rx為待測 電阻 (1)S2斷開，閉合S1，調(diào)節(jié)變阻器R，使電流表、電壓表都有一個適當讀數(shù)，記下兩表讀數(shù)I1、U1.(2)保持變阻器R不變，再閉合S2，記下兩表的讀數(shù)I2、U2. 圖6(3)待測電阻Rx.考點一游標卡尺、螺旋測微器的讀數(shù)游標卡尺的讀數(shù)應注意以下幾點：(1)看清精確度例如(圖7)圖7易錯成1140.1 mm11.40 mm正確的應為11.4 mm，游標卡尺不需
10、估讀，后面不能隨意加零例如(圖8)圖8易錯成10120.05 mm10.6 mm，正確的應為10.60 mm(2)主尺上的單位應為厘米主尺上標識的1、2、3等數(shù)字通常是指厘米，讀數(shù)時應將毫米和厘米分清，游標卡尺主尺上的最小刻度是1 mm.例如(圖9)圖9易錯成(540.05) mm5.20 mm正確的應為(5040.05) mm50.20 mm(3)區(qū)分零刻度與標尺最前端例如(圖10)圖10易錯成13100.05 mm13.50 mm正確讀數(shù)為14100.05 mm14.50 mm例1(1)如圖11所示為一種游標卡尺，它的游標尺上有圖1120個小的等分刻度，總長度為19 mm.用它測量某物 體
11、長度時，游標卡尺示數(shù)如圖所示，則該物體的長度是_ cm.(2)如圖12所示為使用螺旋測微器測量某金屬絲直徑的示意圖，則該金屬絲的直徑為_ mm.圖12考點二對實驗的理解與應用例2在“測定金屬的電阻率”的實驗中，用螺旋測微器測量金屬絲直徑時的刻度位置如圖13所示，用米尺測出金屬絲的長度L，金屬絲的電阻大約為5 ，先用伏安法測出金屬絲的電阻R，然后根據(jù)電阻定律計算出該金屬材料的電阻率(1)從圖中讀出金屬絲的直徑為_mm. 圖13(2)為此取來兩節(jié)新的干電池、開關和若干導線及下列器材：A電壓表03 V，內(nèi)阻10 kB電壓表015 V，內(nèi)阻50 kC電流表00.6 A，內(nèi)阻0.05 D電流表03 A，
12、內(nèi)阻0.01 E滑動變阻器010 F滑動變阻器0100 要求較準確地測出其阻值，電壓表應選_，電流表應選_，滑動變阻器應選_(填序號)實驗中某同學的實物接線如圖14所示，請指出該同學實物接線中的兩處明顯錯誤圖14錯誤1：_；錯誤2_.儀器選擇的基本思路(1)優(yōu)先考慮安全因素：各電表的實際讀數(shù)不能超過其量程，電阻類元件中的實際電流(或電壓)不能超過其允許的最大電流(或電壓)實際處理過程中，需要估算回路中的最大電流(一般應假設變阻器采用限流接法時進行估算)如：用伏安法作出標有“6 V，0.6 W”字樣的小燈泡的UI圖線，則實際加在燈泡兩端的電壓的最大值不能超過6 V.(2)考慮讀數(shù)誤差因素：一般要
13、求各電表的實際讀數(shù)不小于其量程的，以減小讀數(shù)誤差(3)儀器選擇的一般步驟：首先選擇唯一性的器材；粗畫電路圖(暫不接電流表和電壓表)；估算回路中電流和電壓的最大值，在電表的指針有較大幅度的偏轉(zhuǎn)但不超過其量程的情況下，結(jié)合已知器材的規(guī)格，確定實驗電路和實驗器材考點三伏安法測電阻率(儀器選取及電路設計)例3某興趣小組在做“測定金屬絲的電阻率”的實驗中，通過粗測電阻絲的電阻約為5 ，為了使測量結(jié)果盡量準確，從實驗室找出以下供選擇的器材：A電池組(3 V，內(nèi)阻約1 )B電流表A1(03 A，內(nèi)阻0.012 5 )C電流表A2(00.6 A，內(nèi)阻約0.125 )D電壓表V1(03 V，內(nèi)阻4 k)E電壓表
14、V2(015 V，內(nèi)阻15 kF滑動變阻器R1(020 ，允許最大電流1 A)G滑動變阻器R2(02 000 ，允許最大電流0.3 A)H開關、導線若干(1)實驗時應從上述器材中選用_(填寫儀器前字母代號)(2)測電阻時，電流表、電壓表、待測電阻Rx在組成測量電路時，應采用安培表_接法，將設計的電路圖畫在下面虛線框內(nèi)(3)若用螺旋測微器測得金屬絲的直徑d的讀數(shù)如圖15，則讀為_ mm. 圖15(4)若用L表示金屬絲的長度，d表示直徑，測得電阻為R，請寫出計算金屬絲電阻率的表達式_.22.用等效替代法測電表的內(nèi)阻原理與方法如圖16所示， 先讓待測電表與一電流表串聯(lián)后接到電動勢恒定的電源上，讀出電
15、流表示數(shù)I；然后將電阻箱與電流表串聯(lián)后接到同一電源上，調(diào)節(jié)電阻箱的阻值，使電流表中示數(shù)仍為I，則電阻箱的讀數(shù)即等于待測電表的內(nèi)阻 圖16儀器選擇等效替代法測量電流表內(nèi)阻時選擇的電流表量程應與待測電流表量程相近；測量電壓表內(nèi)阻時可根據(jù)電壓表的量程與內(nèi)阻的大小選擇電流表的量程例4(2020新課標全國22)為了測量一微安表頭A的內(nèi)阻，某同學設計了如圖17所示的電路圖中，A0是標準電流表，R0和RN分別是滑動變阻器和電阻箱，S和S1分別是單刀雙擲開關和單刀開關，E是電池完成下列實驗步驟中的填空：圖17(1)將S撥向接點1，接通S1，調(diào)節(jié)_，使待測表頭指針偏轉(zhuǎn)到適當位置，記下此時_的讀數(shù)I；(2)然后將
16、S撥向接點2，調(diào)節(jié)_，使_，記下此時RN的讀數(shù)；(3)多次重復上述過程，計算RN讀數(shù)的_，此即為待測微安表頭內(nèi)阻的測量值1(2020安徽理綜21()(1)在測定金屬的電阻率實驗中，用螺旋測微器測量金屬絲的直徑，示數(shù)如圖18(a)所示，讀數(shù)為_mm.(2)在用單擺測定重力加速度實驗中，用游標為20分度的卡尺測量擺球的直徑，示數(shù)如圖(b)所示，讀數(shù)為_cm.(a)(b)圖182某同學要測量一個由均勻新材料制成的圓柱體的電阻率.步驟如下：(1)用20分度的游標卡尺測量其長度如圖19甲所示，可知其長度為_ mm；(2)用螺旋測微器測量其直徑如圖乙所示，可知其直徑為_ mm；甲乙圖19(3)用多用電表的
17、電阻“10”擋，按正確的操作步驟測此圓柱體的電阻，表盤的示數(shù)如圖20，則該電阻的阻值約為_ ；圖20(4)為更精確地測量其電阻，現(xiàn)有的器材及其代號和規(guī)格如下：待測圓柱體電阻R電流表A1(量程03 mA，內(nèi)阻約50 )電流表A2(量程015 mA，內(nèi)阻約30 )電壓表V1(量程03 V，內(nèi)阻約10 k)電壓表V2(量程015 V，內(nèi)阻約25 k)直流電源E(電動勢4V，內(nèi)阻不計)滑動變阻器R1(阻值范圍015 )滑動變阻器R2(阻值范圍02 k)開關S，導線若干為使實驗誤差較小，要求測得多組數(shù)據(jù)進行分析，請在虛線框中畫出測量用的正確電路圖，并標明所用器材的代號 3. 某同學設計了一個監(jiān)測河水電阻
18、率的實驗他在一根內(nèi)徑d8.00 mm的均勻玻璃管兩端裝上橡膠塞和電極，如圖21，兩電極相距L0.314 m，其間充滿待測的河水他先用多用電表“1 k”歐姆擋粗測管內(nèi)水柱的電阻R，如圖22，R_ . 圖21圖22為提高精度，他又用以下儀器：電壓表(3 V,15 V,300 k)、電流表(300 A,50 )、滑動變阻器(1 k)、電源(12 V，6 )及開關和導線若干實驗電路如圖23，通過多次實驗測量，測出每次實驗水柱電阻對應的U、I值，并在圖24 UI圖象中描出如圖所示的包括(0,0)點在內(nèi)的9個點表示他測得的9組(U，I)值圖23圖24通過對UI圖線分析求出水柱的電阻R_ .(保留兩位有效數(shù)
19、字)4 2020年諾貝爾物理學獎授予兩位俄裔科學家，以表彰他們在石墨烯材料開發(fā)領域的“突破性研究”石墨烯可來源于鉛筆芯，某校A、B兩個興趣小組想探究鉛筆芯的電阻率，他們在老師的指導下各自選取一段長為L、橫截面積為S的粗細均勻的鉛筆芯，根據(jù)所學知識設計了不同的方案進行如下實驗：(1)A組方案：實驗電路如圖25所示(整根鉛筆芯連在電路中)主要步驟如下，請完成相關問題：圖25a圖26是該方案所用器材的實物圖，圖中已連好部分導線，請用筆畫線代替導線將電路圖補充完整圖26b實驗中測出多組U、I數(shù)據(jù)；c將測量數(shù)據(jù)描在圖27所示的坐標紙上請在圖中完成該鉛筆芯的UI圖線，并根據(jù)圖線求出其電阻值R_.圖27d由
20、求得鉛筆芯的電阻率(2)B組方案：實驗電路如圖28所示主要步驟如下，請完成相關問題：圖28a閉合開關S1，單刀雙擲開關S2扳到“1”位置 ，調(diào)節(jié)變阻器R，使電壓表為某一適當?shù)淖x數(shù)，測量并記下金屬滑環(huán)到鉛筆芯左端O點的距離L1；b保持R不變，開關S2扳到“2”位置，調(diào)節(jié)電阻箱R，使電壓表的讀數(shù)與開關S2位于“1”位置時相同，此時電阻箱各旋鈕情況如圖29所示，則這段長度為L1的鉛筆芯的電阻值為_.圖29c移動金屬滑環(huán)，重復a、b步驟記下多組R、L數(shù)據(jù)，畫出RL圖線，求出該鉛筆芯的電阻率(3)從電壓表內(nèi)阻對實驗結(jié)果的影響考慮，較合理的方案是_組(填“A”或“B”)答案課堂探究例1(1)1.050(2)0.260例2(1)0.680(2)ACE錯誤1：導線連接在滑動變阻器的滑片上錯誤2：采用了電流表內(nèi)接法例3(1)ACDFH(2)外 (3)0.900(4)例4(1)R0標準電流表(或A0)(2)RN標準電流表(或A0)的讀數(shù)仍為I(3)平均值隨堂訓練1(1)0.617(0.6160.619)(2)0.6752(1)50.15(2)4.700(4.6984.702)(3)220(4)如圖所示31.11041.0104(0.961041.5104均正確)4(1)a.電路圖如圖所示cUI圖線如下圖所示50(2)b.2.8(3) B
【步步高】2020年高考物理大一輪 實驗七 測定金屬的電阻率(練習使用螺旋測微器) 新人教版選修3-1（通用）
