高考物理大一輪復習 第七章 第3講 實驗七 測定金屬的電阻率（同時練習使用螺旋測微器）課件

恒定電流恒定電流 第七章第七章第第3講實驗七：測定金屬的電阻率講實驗七：測定金屬的電阻率(同時練習使用螺旋測微器同時練習使用螺旋測微器) 一、實驗目的 1掌握螺旋測微器、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學會用伏安法測電阻，并能測定金屬的電阻率 四、實驗步驟 1用螺旋測微器在被測金屬絲上的3個不同位置各測1次直徑，求出其平均值d，計算出金屬絲的橫截面積S. 2按圖731所示的電路圖連接好待測電阻的實驗電路 圖731 六、注意事項 1本實驗中被測金屬絲的電阻值較小，因此實驗電路必須采用電流表外接法 2測量被測金屬絲的有效長度，是指被測金屬絲接入電路的2個端點之間的長度，測量時應將金屬絲拉直 3實驗連線時，應先從電源的正極出發(fā)，依次將電源、電鍵、電流表、待測金屬絲、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)在待測金屬絲的兩端 4閉合電鍵S之前，一定要使滑動變阻器的滑動片處在有效電阻值最大的位置 5在用伏安法測電阻時，通過待測金屬絲的電流強度I的值不宜過大(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 七、誤差分析 1金屬絲的橫截面積是利用直徑計算而得的，直徑的測量是產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 10分度的游標卡尺：游標上相鄰2個刻度間的距離為 0.9 mm，比主尺上相鄰兩個刻度間的距離小0.1 mm.讀數(shù)時先從主尺上讀出厘米數(shù)和毫米數(shù)，然后用游標讀出 0.1 毫米位的數(shù)值：游標的第幾條刻線跟主尺上某一條刻線對齊，0.1毫米位就讀幾，其讀數(shù)準確到0.1 mm.同理，20分度的游標卡尺，其讀數(shù)準確到0.05 mm；50分度的游標卡尺讀數(shù)準確到 0.02 mm，讀數(shù)方法相同 測量值整數(shù)部分n精確度，n為游標尺上第n條刻度線與主尺刻度線對齊 注意：(1)主尺上的讀數(shù)，應以游標的0刻度左端上方主尺的刻度為準；(2)看清游標的精確度；(3)游標卡尺都是根據刻線對齊來讀數(shù)的，所以都不再往下1位估讀 誤差：測量值與真實值之間的差異叫誤差，分為偶然誤差和系統(tǒng)誤差誤差只能減小，不可避免 減小誤差的方法：采用更精密的測量儀器、改進實驗方法減小系統(tǒng)誤差，多次測量取平均值減小偶然誤差 讀出如圖733所示的游標卡尺測量的讀數(shù) (1)10分度游標卡尺圖甲 (2)20分度游標卡尺圖乙 甲乙 圖733 答案 (1)2.98 cm(2)6.165 cm 2螺旋測微器 (1)螺旋測微器的構造 如圖734所示是常用的螺旋測微器它的測砧A和固定刻度S固定在尺架F上，旋鈕K、微調旋鈕K和可動刻度H、測微螺桿P連在一起，通過精密螺紋套在S上 圖734 (2)螺旋測微器的原理 測微螺桿P與固定刻度S之間的精密螺紋的螺距為0.5 mm，即旋鈕K每旋轉1周，P前進或后退0.5 mm，而可動刻度H上的刻度為50等份，每轉動一小格，P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(mm)固定刻度數(shù)(mm，注意半毫米刻度線是否露出)可動刻度(估讀1位)0.01(mm) 注意：(1)看半刻度是否露出；(2)可動刻度要估讀讀出如圖735所示的螺旋測微器測量的讀數(shù) 答案 (1)0.642 mm(2)10.296 mm如圖736所示是電壓表的刻度盤若當時使用的是該表的03 V量程，那么電壓表的讀數(shù)為多少？若當時使用的是該表的015 V量程，那么電壓表的讀數(shù)又為多少？圖圖736 解析 03 V量程的最小刻度是0.1 V，是10分度的，因此要向下估讀1位，讀1.15 V(由于最后1位是估讀的，有偶然誤差，讀成1.141.17 V都算正確)；015 V量程的最小刻度為0.5 V，不是10分度的，因此只要求讀到 0.1 V 這1位，所以讀5.7 V(5.65.8 V都算正確) 答案 1.15 V(1.141.17 V)5.7 V(5.65.8 V) 如圖737所示是某電阻箱示意圖，試讀出當時電阻箱的阻值圖圖737 答案答案 84 580.2 【跟蹤訓練】 1用游標為50分度的游標卡尺測量某工件的長度時，示數(shù)如圖738所示，則測量結果應該讀作_mm. 圖738 【答案】10.40 2用螺旋測微器測圓柱體的直徑時，示數(shù)如圖739 所示，此示數(shù)為_mm. 圖739 【答案】2.720實驗儀器的選擇與電路設計實驗儀器的選擇與電路設計 (2)安全性原則：通過電源、電表、滑動變阻器、用電器的電流不能超過其允許的最大電流 (3)便于操作原則：選擇控制電路時，既要考慮供電電壓的變化范圍是否滿足實驗要求，又要注意便于操作 2實驗電路的選擇 (1)測量電路電流表內指法、外接法的選取 電路的對比 方法三：(試觸法)在RV、RA均不知的情況下，可采用試觸法如圖7310所示，分別將a端與b、c接觸，如果前、后兩次電流表示數(shù)比電壓表示數(shù)變化明顯，說明電壓表分流作用大，應采用內接法；如果前、后兩次電壓表示數(shù)比電流表示數(shù)變化明顯，說明電流表分壓作用大，應采用外接法圖圖7310 (2)控制電路滑動變阻器限流式、分壓式接法 兩種接法比較 由上表可以看出：滑動變阻器的分壓式接法中，電壓和電由上表可以看出：滑動變阻器的分壓式接法中，電壓和電流的調節(jié)范圍大，限流式接法較節(jié)能流的調節(jié)范圍大，限流式接法較節(jié)能 a若采用限流式接法不能控制電流滿足實驗要求，即若滑動變阻器阻值調到最大時，待測電阻上的電流(或電壓)仍超過電流表(或電壓表)的量程或超過待測電阻的額定電流(或電壓)，則必須選用分壓式接法 b若待測電阻的阻值比滑動變阻器的總電阻大得多，以致在限流電路中，滑動變阻器的滑片從一端滑到另一端時，待測電阻上的電流或電壓變化不明顯，此時，應改用分壓電路 c若實驗中要求電壓從0開始調節(jié)，則必須采用分壓式接法 d兩種電路均可使用的情況下，應優(yōu)先采用限流式接法，因為限流式接法電路簡單、耗能低 兩種接法的適用條件 a限流式接法適合測量阻值小的電阻(跟滑動變阻器的總電阻相比相差不多或比滑動變阻器的總電阻還小) b分壓式接法適合測量阻值較大的電阻(一般比滑動變阻器的總電阻要大) c如果R很小，限流式接法中滑動變阻器分得的電壓較大，調節(jié)范圍也比較大；R很大時，分壓式接法中R幾乎不影響電壓的分配，滑片移動時，電壓變化接近線性關系，便于調節(jié) 3實物圖的連線方法 (1)無論是分壓式接法還是限流式接法，都應該先把測量電路(伏安法部分)接好 (2)對限流電路，只須用筆畫線當作導線，從電源正極開始，把電源、電鍵、滑動變阻器、伏安法部分依次串聯(lián)起來即可(注意電表的正、負接線柱并選擇正確的量程，滑動變阻器的滑動觸頭應調到阻值最大處) (3)對分壓電路，應該先把電源、電鍵和滑動變阻器的全部電阻絲3部分連接起來，然后在滑動變阻器電阻絲兩端之中任選1個接頭，比較該接頭和滑動觸頭兩點的電勢高低，根據伏安法部分電表正、負接線柱的分布，將伏安法部分接入該兩點間 (4)連線時一定要依照電路原理圖1根固定在刻度尺上的均勻電阻絲R(總阻值小于5 )兩端各有1個固定的接線柱a和b，刻度尺的中間有1個可沿電阻絲滑動的觸頭c，c的上端為接線柱，觸頭c與電阻絲通常不接觸，當用手按下時，才與電阻絲接觸且可在直尺上讀出觸點的位置現(xiàn)提供以下器材，要求測量該電阻絲的電阻率. A電壓表(03 V，電阻約為30 k) B電流表(00.6 A，電阻約為0.5 ) C電池組(電動勢3 V，內阻很小) D保護電阻R0 E開關S F螺旋測微器 G連接用導線若干 (1)用螺旋測微器測量電阻絲的直徑時的示數(shù)如圖7311所示，則該電阻絲的直徑d_mm； (2)試根據所提供的器材畫出實驗電路圖，要求： 盡量減小由于電流的熱效應而使電阻絲的電阻率隨電流的變化而發(fā)生變化； 能夠進行多次測量圖圖7311 (3)按(2)中設計的實驗電路圖在實物圖上連線(注意量程的選擇) 圖7312 根據如圖所示的數(shù)據點，結合相應的物理規(guī)律繪出UL圖線； 若測出UL圖線的斜率為k，用d、I、R可表示出該電阻絲的電阻率_； 代入有關數(shù)據，求得該電阻絲的電阻率的測量值為_m.(保留兩位有效數(shù)字) 答案 見解析 一題一得 圖象法是處理電學實驗問題的常用方法，但要注意以下兩點： (1)描點畫圖時要注意大多數(shù)點在線上，不在線上的點盡可能平均分布在線的兩側 (2)研究圖象截距、斜率的意義時，要把握橫縱坐標的物理意義(2013年北京卷)某同學通過實驗測定一個阻值約為5 的電阻Rx的阻值 (1)現(xiàn)有電源(4 V，內阻可不計)、滑動變阻器(050 ，額定電流2 A)、開關和導線若干，以及下列電表： A電流表(03 A，內阻約0.025 ) B電流表(00.6 A，內阻約0.125 ) C電壓表(03 V，內阻約3 k) D電壓表(015 V，內阻約15 k) (4)若在(1)問中選用甲電路，產生誤差的主要原因是_；若在(1)問中選用乙電路，產生誤差的主要原因是_(選填選項前的字母) A電流表測量值小于流經Rx的電流值 B電流表測量值大于流經Rx的電流值 C電壓表測量值小于Rx兩端的電壓值 D電壓表測量值大于Rx兩端的電壓值 (5)在不損壞電表的前提下，將滑動變阻器滑片P從一端滑向另一端，隨滑片P移動距離x的增加，被測電阻Rx兩端的電壓U也隨之增加，下列反映Ux關系的示意圖中正確的是_