高考物理一輪總復習 第七章 恒定電流 實驗7 測定金屬的電阻率課件

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1、恒 定 電 流第 七 章實驗七測定金屬的電阻率 考 綱 要求 考 情 分 析 命 題 趨 勢測 定 金屬 的 電阻 率 2014江 蘇卷 ， 102014山 東卷 ， 222012廣 東卷 ， 34(1)2012全 國卷 ， 22 高 考 對 本 實 驗 的 考 查主 要 側 重 于 以 下 三 個 方面 ： 1.實 驗 原 理 的 理 解 (間 接 測 量 )； 2.實 驗 數(shù) 據(jù)的 處 理 和 誤 差 分 析 ； 3.伏安 法 測 電 阻 電 路 連 接 形式 (電 流 表 內(nèi) 接 、 外 接 )的確 定 . 知 識 梳 理 夯 實 基 礎核 心 考 點 分 層 突 破對 應 演 練 遷

2、移 運 用欄 目 導 航 一 、 實 驗 目 的 1 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 2 掌 握 螺 旋 測 微 器 及 游 標 卡 尺 的 原 理 及 讀 數(shù)方 法 3 會 用 伏 安 法 測 電 阻 ， 進 一 步 測 定 金 屬 絲 的電 阻 率 知 識 梳 理 夯 實 基 礎 六 、 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

3、 阻 時 ， 由 于 采用 的 是 電 流 表 外 接 法 ， 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 及 電 流 表 和 電 壓 表 的 讀數(shù) 等 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 七 、 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)

4、， 依次 將 電 源 、 開 關 、 電 流 表 、 被 測 金 屬 絲 、 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 被 測 金 屬 絲 的 兩 端 3 測 量 被 測 金 屬 絲 的 有 效 長 度 ， 是 指 測 量 被測 金 屬 絲 接 入 電 路 的 兩 個 端 點 之 間 的 長 度 ，亦 即 電 壓 表 兩 端 點 間 的 被 測 金 屬 絲 長 度 ， 測量 時 應 將 金 屬 絲 拉 直 ， 反 復 測 量 三 次 ， 求 其平 均 值 4 測 金 屬 絲 直 徑 一 定 要 選 三 個 不 同 部 位 進 行 測

5、 量 ， 求 其 平均 值 5 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 被 測 金 屬 絲 的 電 流 I不 宜 過 大(電 流 表 用 0 0.6 A量 程 )， 通 電 時 間 不 宜 過 長 ， 以 免 金 屬 絲的 溫 度 明 顯 升 高 ， 造 成 其 電 阻 率 在 實 驗 過 程 中 逐 漸 增 大 7 若 采 用 圖 象 法 求 R的 平 均 值 ， 在 描 點 時 ， 要 盡 量 使 各 點間 的 距 離 拉 大 一 些 ， 連 線 時 要

6、盡 可 能 地 讓 各 點 均 勻 分 布 在 直線 的 兩 側 ， 個 別 明 顯 偏 離 較 遠 的 點 可 以 不 予 考 慮 考 點 1 儀 器 的 使 用 和 讀 數(shù) 1 螺 旋 測 微 器 (1)構 造 ： 如 圖 甲 ， S為 固 定 刻 度 ， H為 可 動 刻 度 (2)原 理 ： 可 動 刻 度 H上 的 刻 度 為 50等 份 ， 旋 鈕 K每 旋 轉 一 周 ，螺 桿 P前 進 或 后 退 0.5 m m ， 則 螺 旋 測 微 器 的 精 確 度 為 0.01 m m . 核 心 考 點 分 層 突 破 (3)讀 數(shù) 測 量 時 被 測 物 體 長 度 的 半 毫 米

7、 數(shù) 由 固 定 刻 度 讀 出 ，不 足 半 毫 米 部 分 由 可 動 刻 度 讀 出 測 量 值 (m m ) 固 定 刻 度 數(shù) (m m )(注 意 半 毫 米 刻 度線 是 否 露 出 ) 可 動 刻 度 數(shù) (估 讀 一 位 ) 0.01(m m ) 如 圖 乙 所 示 ， 固 定 刻 度 示 數(shù) 為 2.0 m m ， 不 足 半 毫米 ， 從 可 動 刻 度 上 讀 的 示 數(shù) 為 15.0， 最 后 的 讀 數(shù) 為 ：2.0 m m 15.0 0.01 m m 2.150 m m . 2 游 標 卡 尺 (1)構 造 (如 圖 所 示 )： 主 尺 、 游 標 尺 (主 尺

8、 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 (2)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 m m .常 見 的 游 標 卡 尺 的 游 標 尺 上 小 等 分 刻 度 有10個 的

9、 、 20個 的 、 50個 的 ， 見 下 表 ：刻 度 格數(shù) (分 度 ) 刻 度總 長度 每 小 格 與 1 m m 的 差 值 精 確 度 (可準 確 到 )10 9 m m 0.1 m m 0.1 m m20 19 m m 0.05 m m 0.05 m m50 49 m m 0.02 m m 0.02 m m (4)讀 數(shù) ： 若 用 x表 示 由 主 尺 上 讀 出 的 整 毫 米 數(shù) ， K表示 從 游 標 尺 上 讀 出 與 主 尺 上 某 一 刻 線 對 齊 的 游 標 的格 數(shù) ， 則 記 錄 結 果 表 達 為 (x K 精 確 度 ) m m . 3 常 用 電 表

10、的 讀 數(shù) 對 于 電 壓 表 和 電 流 表 的 讀 數(shù) 問 題 ， 首 先 要 弄 清 電 表量 程 ， 即 指 針 指 到 最 大 刻 度 時 電 表 允 許 通 過 的 最 大電 壓 或 電 流 值 ， 然 后 根 據(jù) 表 盤 總 的 刻 度 數(shù) 確 定 精 確度 ， 按 照 指 針 的 實 際 位 置 進 行 讀 數(shù) 即 可 (1)0 3 V的 電 壓 表 和 0 3 A的 電 流 表 讀 數(shù) 方 法 相 同 ，此 量 程 下 的 精 確 度 分 別 是 0.1 V或 0.1 A， 看 清 楚 指針 的 實 際 位 置 ， 讀 到 小 數(shù) 點 后 面 兩 位 (2)對 于 0 15

11、V量 程 的 電 壓 表 ， 精 確 度 是 0.5 V， 在讀 數(shù) 時 只 要 求 讀 到 小 數(shù) 點 后 面 一 位 ， 即 讀 到 0.1 V. (3)對 于 0 0.6 A量 程 的 電 流 表 ， 精 確 度 是 0.02 A，在 讀 數(shù) 時 只 要 求 讀 到 小 數(shù) 點 后 面 兩 位 ， 這 時 要 求“ 半 格 估 讀 ” ， 即 讀 到 最 小 刻 度 的 一 半 0.01 A 例 1(1)如 圖 甲 所 示 的 三 把 游 標 卡 尺 ， 它 們 的 游 標 尺 從 上 至下 分 別 為 9 m m 長 10等 分 、 19 m m 長 20等 分 、 49 m m 長

12、50等 分 ，它 們 的 讀 數(shù) 依 次 為 _ m m 、 _ m m 、 _ m m . (2)使 用 螺 旋 測 微 器 測 量 金 屬 絲 的 直 徑 ， 示 數(shù) 如 圖 乙 所 示 ，則 金 屬 絲 的 直 徑 是 _ m m .17.7 23.50 3.18 2.150 (3) 如 圖 丙 所 示 的 電 表 使 用 0.6 A量 程 時 ， 對 應 刻 度 盤 上 每一 小 格 代 表 _A， 圖 中 表 針 示 數(shù) 為 _A： 當 使用 3 A量 程 時 ， 對 應 刻 度 盤 中 每 一 小 格 代 表 _A， 圖中 表 針 示 數(shù) 為 _A 如 圖 丁 所 示 的 電 表

13、使 用 較 小 量 程 時 ， 每 小 格 表 示_V， 圖 中 表 針 的 示 數(shù) 為 _V.若 使 用 的 是 較 大量 程 ， 則 這 時 表 盤 刻 度 每 小 格 表 示 _V， 圖 中 表 針 示數(shù) 為 _V.0.02 0.44 0.1 2.20 0.1 1.70 0.5 8.5 (4)旋 鈕 式 電 阻 箱 如 圖 戊 所 示 ， 電 流 從 接 線 柱 A流 入 ， 從 B流出 ， 則 接 入 電 路 的 電 阻 為 _， 今 欲 將 接 入 電 路 的 電阻 改 為 2 087 ， 最 簡 單 的 操 作 方 法 是_ 若 用 兩個 這 樣 的 電 阻 箱 ， 可 得 到 的

14、 電 阻 值 范 圍 為 _.1 987 將 “ 1 k”旋 鈕 調 到 2， 再 將 “ 100”旋 鈕 調 到 零 0 19 998 解 析 ： (1)最上面圖讀數(shù)：整毫米是17，不足1毫米數(shù)是7 0.1 m m0.7 m m，最后結果是17 m m0.7 m m17.7 m m .中間圖讀數(shù)：整毫米是23，不足1毫米數(shù)是10 0.05 m m0.50 m m，最后結果是23 m m0.50 m m23.50 m m .最下面圖讀數(shù)：整毫米是3，不足1毫米數(shù)是9 0.02 m m0.18 m m，最后結果是3 m m0.18 m m3.18 m m . (2)固定刻度示數(shù)為2.0 m m，

15、不足半毫米的從可動刻度上讀，其示數(shù)為15.0，最后的讀數(shù)：2.0 m m15.0 0.01 m m2.150 m m . (3)使用0.6 A量程時，刻度盤上的每一小格為0.02 A，表針示數(shù)為0.44 A；當使用3 A量程時，每一小格為0.1 A，表針示數(shù)為2.20 A電壓表使用3 V量程時，每小格表示0.1 V，表針示數(shù)為1.70 V；使用15 V量程時，每小格表示0.5 V，表針示數(shù)為8.5 V (4)電阻為1 987 ，最簡單的操作方法是將“ 1 k”旋鈕調到2，再將“ 100”旋鈕調到零每個電阻箱的最大阻值是9 999 ，用這樣的兩個電阻箱串聯(lián)可達到的最大電阻是2 9 999 19

16、998 .故用兩個這樣的電阻箱，可得到的電阻值范圍為019 998 . 考 點 2 數(shù) 據(jù) 處 理 和 誤 差 分 析 例 2(2017江西南昌模擬)某 同 學 測 定 一 細 金 屬 絲 的 電 阻 率 ，部 分 實 驗 步 驟 如 下 ： (1)用 螺 旋 測 微 器 測 量 該 金 屬 絲 的 直 徑 ， 螺 旋 測 微 器 如 圖 甲所 示 ， 則 該 金 屬 絲 的 直 徑 為 _m m .0.200(0.199 0.201均 對 ) (2)因 找 不 到 合 適 的 電 壓 表 ， 該 同 學 設 計 了 如 圖 乙 所 示 的 電路 ， 電 源 電 動 勢 為 E 3 V， 內(nèi)

17、阻 不 能 忽 略 ， 取 金 屬 絲 Rx接 入電 路 的 長 度 為 20 cm ， 接 通 電 路 后 調 整 電 阻 箱 的 阻 值 ， 使 電流 表 示 數(shù) 為 0.50 A， 之 后 不 斷 改 變 Rx接 入 電 路 的 長 度 ， 調 整電 阻 箱 的 阻 值 ， 使 電 流 表 示 數(shù) 始 終 為 0.50 A， 記 錄 下 電 阻 絲Rx接 入 電 路 的 長 度 及 對 應 電 阻 箱 的 阻 值 如 下 表 所 示 ：長 度L(cm ) 10 20 30 40 50 60電 阻 箱R0() 4.2 3.5 2.3 2.2 1.5 1.0 請 在 圖 丙 的 坐 標 紙

18、中 作 出 電 阻 R0隨 長 度 L變 化 的 圖 象 ； (3)根 據(jù) 圖 象 可 求 得 ； 該 金 屬 絲 的 電 阻 率 為 _m ， 電 源 的 內(nèi) 阻為 r _.(計 算 結 果 保 留 2位 有 效 數(shù) 字 )2.0 10 7(1.9 10 7 2.1 10 7均 對 ) 1.2(1.1 1.3均 對 ) 考 點 3 實 驗 改 進 與 創(chuàng) 新 在 本 實 驗 中 ， 由 于 電 表 內(nèi) 電 阻 的 影 響 ， 從 而 使 金 屬 絲 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

19、等 效 替 換 法 連 接 電 路 如 圖 所 示 ， R為 電 阻 箱 ， Rx為 待 測 電 阻 ， 通 過 調 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 Rx R， 即 可 測 出 Rx. 測量電阻的方法很多，常用的有三種：第一種用多用電表歐姆擋直接測量電阻，優(yōu)點是簡捷方便，缺點是測量誤差較大；第二種是用伏安法測量電阻，優(yōu)點是測量誤差較小，精度比第一種高很多，缺點是間接測量，需計算修正；第三種是電橋法測量電阻，優(yōu)點是測量精度最高，缺點是不簡便，程序步驟較復雜 例 3(2017湖北武漢模擬)某 同

20、 學 測 量 一 個 圓 柱 體 的 電 阻 率 ，需 要 測 量 圓 柱 體 的 尺 寸 和 電 阻 (1)分 別 使 用 游 標 卡 尺 和 螺 旋 測 微 器 測 量 圓 柱 體 的 長 度 和 直徑 ， 某 次 測 量 的 示 數(shù) 如 圖 甲 和 乙 所 示 ， 長 度 為 _ cm ，直 徑 為 _ m m .5.05 5.316(5.310 5.320) (2)按 圖 丙 連 接 電 路 后 ， 實 驗 操 作 如 下 ： 將 滑 動 變 阻 器 R1的 阻 值 置 于 最 _處 (選 填 “ 大 ” 或 “ 小 ” )， 將S2撥 向 接 點 1， 閉 合 S1， 調 節(jié) R1，

21、 使 電 流 表 示 數(shù) 為 I0. 將 電 阻 箱 R2的 阻 值 調 至 最 _ (選 填 “ 大 ” 或 “ 小 ” )， S2撥 向 接點 2； 保 持 R1不 變 ， 調 節(jié) R2， 使 電 流 表 示 數(shù) 仍 為 I0， 此 時 R2阻 值 為 1 280 . (3)由 此 可 知 ， 圓 柱 體 的 電 阻 為 _. 解 析 ： (1)游標卡尺的精度為0.1 m m，所以L(5050.1)m m5.05 cm，螺旋測微器的讀數(shù)為d(531.6 0.01)m m5.316 m m . (2)為了保護電流表，在接通電路之前，要使電路中的總電阻盡可能大，然后慢慢減小電路中的電阻為使電路電流較小，使電流表示數(shù)逐漸變大，電阻箱阻值也應先調至最大大大 1 280 對 應 演 練 遷 移 運 用