高考物理總復(fù)習(xí) 實驗8 測定金屬的電阻率（同時練習(xí)使用螺旋測微器）課件

實驗八測定金屬的電阻率(同時練習(xí)使用螺旋測微器) 一、螺旋測微器的構(gòu)造原理及讀數(shù) 1螺旋測微器的構(gòu)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上圖圖1 2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(jìn)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(jìn)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 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(biāo)卡尺的構(gòu)造原理及讀數(shù) 1構(gòu)造：主尺、游標(biāo)尺(主尺和游標(biāo)尺上各有一個內(nèi)外測量爪)、游標(biāo)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)圖圖2 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(biāo)尺的最小分度的差值制成 不管游標(biāo)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(biāo)卡尺的游標(biāo)尺上小等分刻度有10、20、50個的，其讀數(shù)見下表： 三、伏安法測電阻 1電流表、電壓表的應(yīng)用 (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)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)接法圖圖3 四、測量金屬的電阻率 實驗?zāi)康?1掌握螺旋測微器及游標(biāo)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 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 3長度測量：用毫米刻度尺測量接入電路中的被測金屬導(dǎo)線的有效長度，反復(fù)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(rèn)無誤后，閉合開關(guān)S，改變滑動變阻器滑動片的位置，讀出幾組相應(yīng)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(guān)S，求出金屬導(dǎo)線電阻R的平均值 5拆除電路，整理好實驗器材 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，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(dǎo)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(yīng)先從電源的正極出發(fā)，依次將電源、開關(guān)、電流表、待測金屬導(dǎo)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(dǎo)線的兩端 3測量被測金屬導(dǎo)線的有效長度，是指測量待測導(dǎo)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(dǎo)線長度測量時應(yīng)將導(dǎo)線拉直，反復(fù)測量三次，求其平均值 4測金屬導(dǎo)線直徑一定要選三個不同部位進(jìn)行測量，求其平均值 5閉合開關(guān)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(dǎo)線的電流強(qiáng)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(dǎo)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(yuǎn)的點可以不予考慮 實驗改進(jìn) 在本實驗中，由于電表內(nèi)電阻的影響，從而使金屬導(dǎo)線電阻測量值偏小，可以改進(jìn)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等效替換法等效替換法連接電路如圖連接電路如圖5所示，所示，R為電阻箱，為電阻箱，Rx為待測電阻，通過調(diào)節(jié)電阻箱為待測電阻，通過調(diào)節(jié)電阻箱R，使單刀，使單刀雙擲開關(guān)雙擲開關(guān)S分別接分別接1和和2時，電流表中的電時，電流表中的電流示數(shù)相同，則表明流示數(shù)相同，則表明RxR，即可測出，即可測出Rx.圖圖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為待測電阻圖圖6 游標(biāo)卡尺的讀數(shù)應(yīng)注意以下幾點： (1)看清精確度 例如(圖7) 易錯成1140.1 mm11.40 mm 正確的應(yīng)為11.4 mm，游標(biāo)卡尺不需估讀，后面不能隨意加零考點一游標(biāo)卡尺、螺旋測微器的讀數(shù)考點一游標(biāo)卡尺、螺旋測微器的讀數(shù) 圖圖7 例1(2012課標(biāo)全國)某同學(xué)利用螺旋測微器測量一金屬板的厚度該螺旋測微器校零時的示數(shù)如圖11(a)所示，測量金屬板厚度時的示數(shù)如圖11(b)所示圖11(a)所示讀數(shù)為_mm，圖11(b)所示讀數(shù)為_ mm，所測金屬板的厚度為_mm. 圖11 解析題圖(a)的讀數(shù)為1.00.01 mm0.010 mm.題圖(b)的讀數(shù)為6.5 mm37.00.01 mm6.870 mm，故金屬板的厚度d6.870 mm0.010 mm6.860 mm. 答案0.0106.8706.860 例2(2014陽江模擬)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12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考點二對實驗的理解與應(yīng)用考點二對實驗的理解與應(yīng)用圖圖12 (1)從圖中讀出金屬絲的直徑為_mm. (2)為此取來兩節(jié)新的干電池、開關(guān)和若干導(dǎo)線及下列器材： A電壓表03 V，內(nèi)阻10 k B電壓表015 V，內(nèi)阻50 k C電流表00.6 A，內(nèi)阻0.05 D電流表03 A，內(nèi)阻0.01 E滑動變阻器010 F滑動變阻器0100 要求較準(zhǔn)確地測出其阻值，電壓表應(yīng)選_，電流表應(yīng)選_，滑動變阻器應(yīng)選_(填序號) 實驗中某同學(xué)的實物接線如圖13所示，請指出該同學(xué)實物接線中的兩處明顯錯誤圖13 錯誤1：_ 錯誤2：_ 解析(1)從螺旋測微器的主尺上可以看出，半毫米刻線已經(jīng)露出來，因此主尺上應(yīng)讀0.5 mm，可動刻度為第18個刻線，讀數(shù)為0.180 mm，所以該金屬絲直徑應(yīng)為0.5 mm0.180 mm0.680 mm. (2)因為兩節(jié)干電池的電動勢是3 V，用3 V量程的電壓表A；因為金屬絲的電阻大約為5 ，如果把3 V的電動勢全加在金屬絲上，電流才是0.6 A，因此用量程是0.6 A的電流表C；此題中金屬絲的電阻大約為5 ，為了減小實驗誤差，應(yīng)選10 的滑動變阻器E. 錯誤1：導(dǎo)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 答案(1)0.680(2)ACE見解析 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(yīng)假設(shè)變阻器采用限流接法時進(jìn)行估算)如：用伏安法作出標(biāo)有“6 V0.6 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. 例3(2015深圳調(diào)研)在“用伏安法測量金屬絲電阻率”實驗中，實驗用的電源電動勢為3 V，金屬絲的最大電阻為5 .考點三伏安法測電阻率考點三伏安法測電阻率(儀器選取及電路設(shè)計儀器選取及電路設(shè)計)圖圖14 (1)為使測量更為準(zhǔn)確，請在圖14甲中正確選擇電流表的量程并接入電路 (2)用螺旋測微器測量金屬絲的直徑，測量結(jié)果如圖14乙所示，其讀數(shù)為d_mm. (3)滑動變阻器觸頭調(diào)至一合適位置后不動閉合開關(guān)，P的位置選在ac的中點b，讀出金屬絲接人電路的長度為L，電壓表、電流表的示數(shù)分別為U，I.請用U，I，L，d寫出計算金屬絲電阻率的表達(dá)式：_. (4)本電路測量結(jié)果：測_真(選填“”或“”) 考點四電表內(nèi)阻的測量 例4(2011新課標(biāo)全國)為了測量一微安表頭A的內(nèi)阻，某同學(xué)設(shè)計了如圖15所示的電路圖中，A0是標(biāo)準(zhǔn)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(guān)和單刀開關(guān)，E是電池完成下列實驗步驟中的填空：圖圖15 (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(dāng)位置，記下此時_的讀數(shù)I； (2)然后將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(fù)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 答案(1)R0標(biāo)準(zhǔn)電流表(或A0) (2)RN標(biāo)準(zhǔn)電流表(或A0)的讀數(shù)仍為I(3)平均值