高三物理第一輪復習 第八章 第三單元 第3課時實驗：測定金屬的電阻率課件 選修31

高考總復習高考總復習物理物理第三單元第三單元 實驗與探究實驗與探究第第3課時課時 實驗：測定金屬的電阻率實驗：測定金屬的電阻率 選修3-1 第八章電路高考總復習高考總復習物理物理高考總復習高考總復習物理物理基礎回顧基礎回顧1實驗目的(1)掌握電流表、電壓表和滑動變阻器的使用方法(2)掌握螺旋測微器的使用和讀數(shù)方法(3)會用伏安法測電阻，進一步測定金屬的電阻率2實驗原理(1)電阻率的測定原理把金屬絲接入如右圖所示的電路中，用電壓表測金屬絲兩端的電壓，用電流表測金屬絲中的電流，高考總復習高考總復習物理物理根據(jù) 計算金屬電阻Rx，然后用米尺測量金屬絲的長度L，用螺旋測微器測量金屬絲的直徑d，計算出橫截面積S；根據(jù)電阻定律Rx ，得出計算金屬絲電阻率的公式 _.(2)螺旋測微器的構造原理及讀數(shù)螺旋測微器的構造如下圖所示是常用的螺旋測微器它的小砧A和固定刻度G固定在框架F上，測微螺桿P、可動刻度H、調動旋鈕K和微調旋鈕K連在一起高考總復習高考總復習物理物理螺旋測微器的原理固定刻度G之間的精密螺紋的螺距為0.5 mm，即旋鈕K每旋轉一周，P前進或后退0.5 mm，而可動刻度H上的刻度為50等份，因此每等分為0.01 mm，即可動刻度的精確度為0.01 mm.讀數(shù)時要估讀至毫米的千分位上，因此，螺旋測微器又叫千分尺讀數(shù)：測量時被測物體長度的半毫米的整數(shù)倍部分由固定刻度讀出，不足半毫米部分由可動刻度讀出測量值(毫米)_數(shù)(毫米)(注意半毫米刻度線是否露出)_數(shù)0.01(毫米)_位上的估讀高考總復習高考總復習物理物理3實驗器材被測金屬絲、毫米刻度尺、螺旋測微器、電流表、電壓表、滑動變阻器、電池組、開關、導線若干4實驗步驟(1)用螺旋測微器三次測量金屬絲不同位置的直徑取平均值d，求出其橫截面積Sd2/4.(2)將金屬絲兩端固定在接線柱上懸空拉直，用毫米刻度尺測量接入電路的金屬絲長度，測三次，求出平均值L.(3)根據(jù)所選測量儀器和選擇電路的原則畫好電路圖(如前面介紹所示)，然后依電路圖按順序給實物連線并將滑動變阻器的阻值調到最大高考總復習高考總復習物理物理 (4)檢查線路無誤后閉合單刀開關，調節(jié)滑動變阻器讀出幾組I、U值，分別計算電阻R再求平均值，設計表格，把測量的d、L、U、I填空 (5)數(shù)據(jù)處理，將測得的d、L、U、I的值，代入電阻率的計算式 Rx中，計算出金屬絲的電阻率(6)拆除電路，整理好實驗器材 5注意事項 (1)器材的選取應遵從安全、準確、操作方便的原則可以先估算出電路中的電流強度，然后再選取合適量程的電流表和電壓表等器材 (2)測量長度時，要測量接入電路中的金屬絲的長度，而不是測量金屬絲的全長 (3)螺旋測微器的最小分度0.01 mm，應估讀到0.001 mm.高考總復習高考總復習物理物理(4)金屬絲的電阻和電流表的內阻相差不很大，因此在用伏安法測電阻時應采用電流表的外接法，開始實驗時滑動變阻器在電路中的阻值應調至最大，實驗過程中通過金屬絲的電流不宜過大，以防止溫度升高電阻率發(fā)生變化(5)本實驗由于電流表量程00.60 A，測量時通過金屬絲的電流應控制在0.6 A以下，每次通電時間應盡量短(以能讀取電表數(shù)據(jù)為準)，讀數(shù)完畢立即斷開單刀開關，防止溫度升高使金屬絲長度和電阻率發(fā)生明顯變化(6)求R平均值有兩種方法：第一種是用RU/I算出各次測量值，再取平均值第二種是圖象法，用UI圖線的斜率來表示在描點連線時，要讓盡可能多的點在直線上，其余各點均勻分布在直線兩側，個別偏離較遠的點舍去答案：2(1) Rx(2)固定刻度可動刻度千分高考總復習高考總復習物理物理要點深化要點深化(1)兩種測量電阻的電路圖及存在誤差下圖(a)叫電流表內接法；下圖(b)叫電流表外接法對電流表內接法來說，由于電流表的分壓作用，導致測量值偏大；對電流表外接法來說，由于電壓表的分流作用，導致測量值偏小(2)兩種測量電阻電路的選擇阻值比較法：先將待測電阻的估計值與電壓表、電流表的內阻進行比較，若Rx較小，宜采用電流表外接法；若Rx較大，宜采用電流表內接法概括為“高阻內接、低阻外接”高考總復習高考總復習物理物理臨界值計算法：若已知待測電阻的大致阻值Rx，電流表的內阻RA和電壓表的內阻RV，則：當 時，選用“內接法”；當 時，選用“外接法實驗試觸法：若不知Rx的大約阻值，可采用“試觸法”將電路按如右圖所示連接，抽出電壓表的一個接頭P，然后將P分別與a、b接觸一下，觀察兩表示數(shù)變化情況a若電流表示數(shù)變化明顯，電壓表分流作用較強，即Rx阻值較大，應采用“內接法”，P應接b.b若電壓表示數(shù)變化明顯，說明電流表分壓作用較強，即Rx阻值較小，應采用“外接法”，P應接a.高考總復習高考總復習物理物理(二)控制電路(1)兩種控制電路及其作用供電電路一般由電源和滑動變阻器按一定的連接方式組成，滑動變阻器在供電電路中有兩種連接方式：上圖(a)叫限流式；上圖(b)叫分壓式限流式可省一個耗電支路，有節(jié)能的作用；分壓式可使測量電路獲得從零至很大的電壓(或電流)調節(jié)范圍高考總復習高考總復習物理物理供電電路一般由電源和滑動變阻器按一定的連接方式組成，滑動變阻器在供電電路中有兩種連接方式：上圖(a)叫限流式；上圖(b)叫分壓式限流式可省一個耗電支路，有節(jié)能的作用；分壓式可使測量電路獲得從零至很大的電壓(或電流)調節(jié)范圍(2)兩種控制電路的選擇待測電阻的阻值Rx遠大于變阻器的總電阻R，須采用分壓式接法要求待測電阻Rx上的電壓或電流變化范圍較大，且從零開始連續(xù)可調，須用分壓式接法待測電阻的阻值Rx小于變阻器總電阻R或相差不多，且電壓、電流變化不要求從零調起時，可采取限流接法高考總復習高考總復習物理物理兩種電路均可使用的情況下，應優(yōu)先采用限流式接法，因為其節(jié)省能量特殊問題中還要根據(jù)電壓表和電流表量程以及滑動變阻器本身和電源允許通過的最大電流值來計算確定，以保護儀器，減少誤差的連接方式為好(三)測量電阻的若干新方法1安安法測電阻若電流表內阻已知，則可當作電壓表來使用高考總復習高考總復習物理物理(1)若已知電流表A1的內阻R1，當兩表的滿偏電壓接近時可按右圖連接，由兩電流表的讀數(shù)可測得電流表A2的內阻R2 .(2)若已知電流表A1的內阻R1，當兩電表的滿偏電壓UA2UA1時，電流表A1要先串聯(lián)一定值電阻R0使兩支路的電壓相近再按右圖連接，由兩電流表的讀數(shù)可測得電流表A2的內阻R2 .高考總復習高考總復習物理物理2伏伏法測電阻電壓表內阻已知，則可當作電流表來使用(1)若已知電壓表V1的內阻R1，當兩表的滿偏電流接近時可按右圖連接，由兩電壓表的讀數(shù)可測得電壓表V2的內阻R2 .高考總復習高考總復習物理物理(2)若已知電壓表V1的內阻R1，當兩電表的滿偏電流IV1IV2時，電壓表V1要先并聯(lián)一定值電阻R0使兩電表指針偏轉相接近，由兩電壓表的讀數(shù)可測得電壓表V2的內阻R2 .3電阻箱當電表使用(1)電阻箱當電壓表使用如圖所示，可測得電流表A2的內阻R2 .高考總復習高考總復習物理物理圖中借助電阻箱R可測得電流表A2兩端的電壓(I1I2)R，起到了測定電壓的作用 (2)電阻箱當電流表使用如圖所示，若已知電壓表的內阻RV，讀得電阻箱阻值R，則可測得干路電流為I .圖中電阻箱與電壓表配合使用起到了測電流的作用高考總復習高考總復習物理物理4替代法測電阻如圖所示，開關S1先閉合S2先斷開(1)S2接1，調節(jié)滑動變阻器R使電流表示數(shù)超過其量程的1/3，記下此時電流表的示數(shù)為I1；(2)S2接2，滑動變阻器R不動，調節(jié)電阻箱R0，使電流表的示數(shù)仍為I1，記下此時電阻箱的讀數(shù)為R1；(3)由此可得RxR1.該方法的優(yōu)點是消除了電流表內阻對測量的影響，缺點是電阻箱的電阻不能連續(xù)變化高考總復習高考總復習物理物理高考總復習高考總復習物理物理題型一 探究電阻測量的實驗儀器選擇及原理圖等在“測定金屬導線的電阻率”的實驗中，待測導線的電阻Rx約為5 ，額定電流約為0.6 A實驗室備有下列實驗器材：A電壓表V1(量程3 V，內阻rV115 k)B電壓表V2(量程15 V，內阻rV275 k)C電流表A1(量程0.6 A，內阻rA11 )D電流表A2(量程3 A，內阻rA20.2 )E滑動變阻器R1(010 ，2.0 A)F滑動變阻器R2(0200 ，0.1 A)G電池E(電動勢為9 V，內阻約為0.2 )H開關、導線若干高考總復習高考總復習物理物理(1)為提高實驗精確度，減小實驗誤差，應選用的實驗器材有_；(2)為減小實驗誤差，應選下面兩個圖中_圖為該實驗的電路原理圖(3)若用刻度尺測得金屬導線長度為L60.00 cm，用螺旋測微器測得的導線直徑如圖(a)所示，則該導線的直徑是d_ mm；高考總復習高考總復習物理物理電壓表接03 V量程時指針所指的位置如圖(b)所示，則電壓為U_ V；電流表接00.6 A量程時指針所指的位置如圖(c)所示，則電流I_A.(4)該金屬絲的電阻率_(結果用科學記數(shù)法，系數(shù)保留整數(shù))解析：(1)由于待測導線電阻的額定電流及額定電壓較小，故要選擇量程小的電壓表和電流表；而實驗電流要接近0.6 A，高電阻的滑阻器耐流小，故要選擇低阻滑阻器故儀器應選擇A、C、E、G、H.高考總復習高考總復習物理物理(2)由于待測電阻為低阻，故測量電路采用電流表外接法；由于電源電動勢達到9 V，若控制電路采用限流接法，當把滑動變阻器的阻值調至最大時，電路的電流I 0.56 A，而電路電流限制在0.6 A內，這樣電流表示數(shù)的可變范圍僅為0.56 A0.6 A，實驗誤差較大，控制電路不能采用限流接法，要采用分壓式接法故應選乙圖(3)螺旋測微器讀數(shù)時先讀出固定刻度為 0 mm，再讀出可動刻度38.00.01 mm0.380 mm(最末一位是估讀的)，兩數(shù)相加(00.380) mm0.380 mm(讀數(shù)范圍為0.378 mm0.383 mm)電壓表03 V量程精確到0.1 V，可估計一位到0.01 V，故讀得1.55V.電流表00.6 A量程最小刻度為0.02 A，由于指針對在某格中間時已屬于估讀，指針對齊某條刻度線時就不必估計一位，即結果保留小數(shù)點后兩位數(shù)字即可，故讀得0.32 A該待測電阻的阻值為Rx 4.8 高考總復習高考總復習物理物理(4)根據(jù)電阻定律可得該金屬絲的電阻率 答案：(1)A、C、E、G、H(2)乙(3)0.380 mm(讀數(shù)范圍為0.378 mm0.383 mm)1.55 V0.32 A(4)9107 m點評：該題滑動變阻器分壓式接法和限流接法選擇往往沒有進行分析計算就會錯選限流式接法，這是同學們要注意的而0.6 A量程的電流表由于讀數(shù)的統(tǒng)一性，只讀至小數(shù)點后二位即可電壓表若選量程為15 V，則讀至小數(shù)點后1位即可高考總復習高考總復習物理物理題型訓練題型訓練1用伏安法測量一個阻值約為20 的未知電阻Rx的阻值(1)在以下備選器材中，電流表應選用_，電壓表應選用_，滑動變阻器應選用_(填寫器材的字母代號)電源E(電動勢3 V、內阻可忽略不計)電流表A1(量程050 mA，內阻約12 )電流表A2(量程03 A，內阻約0.12 )電壓表V1(量程03 V，內阻約3 k)電壓表V2(量程015 V，內阻約15 k)高考總復習高考總復習物理物理滑動變阻器R1(010 ，允許最大電流2.0 A)滑動變阻器R2(01000 ，允許最大電流0.5 A)定值電阻R(30 ，允許最大電流1.0 A)開關、導線若干(2)請在右邊的虛線框中畫出測量電阻Rx的實驗電路圖(要求所測量值的變化范圍盡可能大一些，所用器材用對應的符號標出)(3)某次測量中，電壓表讀數(shù)為U時，電流表讀數(shù)為I，則計算待測電阻阻值的表達式Rx_.高考總復習高考總復習物理物理 解析：由于電源電動勢為3 V，故電壓表選擇量程為3 V的V1；若電源的電壓全部給未知電阻Rx，則電路的電流I 0.15 A150 mA.故電流表選擇量程為50 mA的A1，一可以通過加入定值電阻R降低電流，保護電流表；二可以采用滑動變阻器分壓式接法進行調整，也符合所測量值的變化范圍盡可能大一些的題中要求根據(jù)分壓式接法要求滑阻一般小于被測電阻，所以選擇滑動變阻器R1.由于被測為低阻，故電流表要外接；若電壓表只與被測電阻并聯(lián)，則電壓表的示數(shù)偏低(低于 3 V1.2 V)，故把定值電阻與被測電阻串聯(lián)后再與電壓表并聯(lián)，提高讀數(shù)的準確度高考總復習高考總復習物理物理 答案：(1)A1V1R1(2)要分壓；要用定值電阻與待測電阻串聯(lián)；要電流表外接，如圖所示：高考總復習高考總復習物理物理題型二 實物連接問題及數(shù)據(jù)處理等連接實物的基本方法：(1)畫出實驗電路圖；(2)分析各元件連接方式，明確電表量程；(3)畫線連接各元件，一般先從電源正極開始，到開關，再到滑動變阻器等，按順序以單線連接方式將主電路中要串聯(lián)的元件依次串聯(lián)起來；其次將要并聯(lián)的元件再并聯(lián)到電路中去；連接完畢，應進行檢查，檢查電路應按照連線的方法和順序 (2009年廣東卷)某實驗小組利用實驗室提供的器材探究一種金屬絲的電阻率所用的器材包括：輸出為3 V的直流穩(wěn)壓電源(即電源的內電阻不計)、電流表、待測金屬絲、螺旋測微器(千分尺)、米尺、電阻箱、開關和導線等高考總復習高考總復習物理物理(1)他們截取了一段金屬絲，拉直后固定在絕緣的米尺上，并在金屬絲上夾上一個小金屬夾，金屬夾可在金屬絲上移動請根據(jù)現(xiàn)有器材，設計實驗電路，并連接電路實物圖(a)高考總復習高考總復習物理物理(2)實驗的主要步驟如下：正確鏈接電路，設定電阻箱的阻值，開啟電源，合上開關；讀出電流表的示數(shù)，記錄金屬夾的位置；斷開開關，_，合上開關，重復的操作(3)該小組測得電流與金屬絲接入長度關系的數(shù)據(jù)，并據(jù)此繪出了圖(b)的關系圖線，其斜率為_ A1m1 (保留三位有效數(shù)字)；圖線縱軸截距與電源電動勢的乘積代表了_的電阻之和(4)圖(b)中圖線的斜率、電源電動勢和金屬絲橫截面積的乘積代表的物理量是_高考總復習高考總復習物理物理解析：(1)因要求電流是變化的，故連接金屬絲時其中一端要接在金屬夾上設計電路圖如右圖所示：(2)注意各個步驟的聯(lián)系，調節(jié)、閉合開關、讀數(shù)是一體化的；(3)圖線取兩點(0.6,11)、(0.3,7.8)計算斜率 A1m110.7 A1m1；高考總復習高考總復習物理物理答案：(1)電路實物圖連接如圖所示： (2)改變金屬絲上金屬夾的位置(3)10.010.8；金屬絲接入長度為零時全電路(或電阻箱、電流表)(4)金屬絲的電阻率高考總復習高考總復習物理物理題型訓練題型訓練2為檢測一個滑動變阻器Rx標準值(約10 )，請根據(jù)圖乙擺放的儀器在圖甲的方框內設計一個電路圖，要求所測量值的變化范圍盡可能大一些，并根據(jù)設計的電路完成未完成的實物連接高考總復習高考總復習物理物理解析：由于被檢測滑動變阻器為低阻，故電流表采用外接法；由于要求所測量值的變化范圍盡可能大一些，故滑動變阻器采用分壓式接法連接實物圖時注意電表的極性及分清滑動變阻器是待檢測的那個是在控制電路中的；待測滑阻器要連接在最大阻值的接線柱上答案：高考總復習高考總復習物理物理祝祝您您