2019版高考物理一輪復(fù)習(xí) 實(shí)驗(yàn)七 測定金屬的電阻率(同時(shí)練習(xí)使用螺旋測微器)課件.ppt

實(shí)驗(yàn)七 測定金屬的電阻率 同時(shí)練習(xí)使用螺旋測微器 1 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1 掌握電流表 電壓表和滑動(dòng)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(biāo)卡尺的原理及讀數(shù)方法 3 會(huì)用伏安法測電阻 進(jìn)一步測定金屬的電阻率 2 實(shí)驗(yàn)原理歐姆定律和電阻定律 用毫米刻度尺測一段金屬絲的長度l 用螺旋測微器測導(dǎo)線的直徑d 用伏安法測導(dǎo)線的電阻R 1 伏安法測電阻 電流表的內(nèi)接法和外接法的比較 兩種電路的選擇 a 阻值比較法 先將待測電阻的估計(jì)值與電壓表 電流表內(nèi)阻進(jìn)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(nèi)接法 簡單概括為 大內(nèi)偏大 小外偏小 b 臨界值計(jì)算法 c 實(shí)驗(yàn)試探法 按如圖S7 1所示接好電路 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S7 1 2 分壓法和限流法 滑動(dòng)變阻器兩種接法的對(duì)比 分壓和限流電路的選擇原則 a 若采用限流式接法不能控制電流滿足實(shí)驗(yàn)要求 即若滑動(dòng)變阻器阻值調(diào)到最大時(shí) 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 此時(shí) 則必須選用分壓式電路 b 若待測電阻的阻值比滑動(dòng)變阻器總電阻大得多 以致在限流電路中 滑動(dòng)變阻器的滑片從一端滑到另一端時(shí) 待測電阻上的電流或電壓變化范圍不夠大 此時(shí) 應(yīng)用分壓式電路 3 實(shí)驗(yàn)器材 電壓表 電流表 被測金屬絲 毫米刻度尺 螺旋測微器 直流電源 開關(guān) 滑動(dòng)變阻器 導(dǎo)線等 4 實(shí)驗(yàn)步驟 1 用螺旋測微器在被測金屬導(dǎo)線上的三個(gè)不同位置各測一次直徑 求出其平均值d 圖S7 2 2 依照電路圖 如圖S7 2所示 用導(dǎo)線將器材連好 將滑動(dòng)變阻器的阻值調(diào)至最大 3 用毫米刻度尺測量接入電路中的被測金屬導(dǎo)線的長度 即有效長度 反復(fù)測量3次 求出其平均值l 4 電路經(jīng)檢查確認(rèn)無誤后 閉合開關(guān)S 改變滑動(dòng)變阻器滑動(dòng)片的位置 讀出幾組相應(yīng)的電流值和電壓值 記入記錄表格內(nèi) 斷開開關(guān)S 求出導(dǎo)線電阻R的平均值 5 將測得的R l d值代入電阻率計(jì)算公式 計(jì)算出金屬導(dǎo)線的電阻率 6 拆去實(shí)驗(yàn)線路 整理好實(shí)驗(yàn)器材 5 數(shù)據(jù)處理 求R的平均值可用兩種方法 第一種是用R U I算出各次的測量值 再取平均值 第二種方法是用圖象法 U I圖線 來求出 若采用圖象法 在描點(diǎn)時(shí) 要盡量使各點(diǎn)間的距離拉大一些 連線時(shí)要盡可能地讓各點(diǎn)均勻分布在直線的兩側(cè) 個(gè)別明顯偏離較遠(yuǎn)的點(diǎn)可以不予考慮 考點(diǎn)1螺旋測微器和游標(biāo)卡尺1 螺旋測微器的構(gòu)造及讀數(shù) 1 螺旋測微器的構(gòu)造 如圖S7 3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U形框架F上 旋鈕K 微調(diào)旋鈕K 和可動(dòng)刻度H 測微螺桿P連在一起 通過精密螺紋套在B上 圖S7 3 2 螺旋測微器的原理 測微螺桿P與固定刻度B之間的精密螺紋的螺距為0 5mm 即旋鈕K每旋轉(zhuǎn)一周 P前進(jìn)或后退0 5mm 可動(dòng)刻度H上的刻度為50等份 每轉(zhuǎn)動(dòng)一小格 P前進(jìn)或后退0 01mm 即螺旋測微器的精確度為0 01mm 讀數(shù)時(shí)誤差出現(xiàn)在毫米的千分位上 因此 螺旋測微器又叫千分尺 3 讀數(shù) 測量時(shí)被測物體長度的整數(shù) 或半整數(shù) 毫米數(shù)由 固定刻度讀出 小數(shù)部分由可動(dòng)刻度讀出 測量值 毫米 固定刻度數(shù) 毫米 可動(dòng)刻度數(shù) 估讀一 位 0 01 毫米 固定刻度讀數(shù) 半刻度線露出則固定刻度數(shù)應(yīng)為 5mm 沒露出則為 mm 表示固定刻度水平線下面的刻度數(shù) 可動(dòng)刻度要估讀 小數(shù)點(diǎn)后應(yīng)保留三位有效數(shù)字 2 游標(biāo)卡尺 1 構(gòu)造 如圖S7 4所示 主尺 游標(biāo)尺 主尺和游標(biāo)尺上各有一個(gè)內(nèi) 外測量爪 游標(biāo)尺上還有一個(gè)深度尺 尺身上還有一個(gè)緊固螺釘 圖S7 4 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(gè)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1mm 常見的游標(biāo)卡尺的游標(biāo)尺上小等分刻度分別為10 20 50刻度 可準(zhǔn)確到0 1mm 0 05mm 0 02mm 如下表所示 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(biāo)尺上讀出與主尺上某一刻線對(duì)齊的游標(biāo)的格數(shù) 則記錄結(jié)果表達(dá)為 x K 精確度 mm 典題1 某同學(xué)利用游標(biāo)卡尺和螺旋測微器分別測量一圓柱體工件的直徑和高度 測量結(jié)果如圖S7 5甲和乙所示 該工件的直徑為 cm 高度為 mm 甲 乙 圖S7 5 解析 20分度游標(biāo)卡尺的精確度為0 05mm 主尺讀數(shù)為12mm 游標(biāo)尺讀數(shù)為10 0 05mm 0 50mm 游標(biāo)卡尺的讀數(shù)為12 50mm 1 250cm 螺旋測微器讀數(shù) 固定刻度讀數(shù) 可動(dòng)刻度讀數(shù) 6 5mm 35 0 0 01mm 6 850mm 答案 1 250 6 850 方法技巧 游標(biāo)卡尺的讀數(shù)方法 三看 1 第一看 精確度 2 第二看 游標(biāo)尺上的0刻度線位置 區(qū)分零刻度與標(biāo)尺 最前端 3 第三看 游標(biāo)尺的哪條 第n條 第1條記為0 刻度線與 主尺上的刻度線對(duì)齊 考點(diǎn)2 內(nèi)接法與外接法的誤差分析 甲 乙 圖S7 6 解析 根據(jù)串 并聯(lián)電路的特點(diǎn)解題 根據(jù)題意知 答案 Rx1大于 小于 電壓表的分流作用較顯著 故Rx1更接近待測電阻的真實(shí)值 題圖甲的測量值是Rx與RA串聯(lián)的電阻阻值 故Rx1 Rx真 題圖乙的測量值是Rx與RV并聯(lián)的電阻阻值 故Rx2 Rx真 方法技巧 內(nèi)接法和外接法可簡記為 內(nèi)大大 外小小 即內(nèi)接法適合測量大電阻 測量值偏大 外接法適合測量小電阻 測量值偏小 考點(diǎn)3 基本實(shí)驗(yàn)的考查 典題3 2017年江西九校高三大聯(lián)考 1 某同學(xué)要測量一較粗金屬絲的電阻率 他用螺旋測微器測量其直徑如圖S7 7甲所示 由圖可知其直徑為 mm 甲 乙 圖S7 7 2 為準(zhǔn)確測量金屬絲的電阻 實(shí)驗(yàn)老師提供了以下實(shí)驗(yàn)器材 A 金屬絲Rx 約300 B 電池組 6V 0 05 C 電流表D 電流表E 電壓表 0 30mA 內(nèi)阻約10 0 3A 內(nèi)阻約0 1 0 6V 內(nèi)阻RV 30k F 滑動(dòng)變阻器R1 0 5 2A G 滑動(dòng)變阻器R2 0 25 0 1A H 開關(guān)一個(gè) 導(dǎo)線若干 該同學(xué)根據(jù)所給器材的特點(diǎn) 進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)電路的設(shè)計(jì) 實(shí)驗(yàn)要求通過金屬絲的電流從零開始增加 則電流表應(yīng)選擇 滑動(dòng)變阻器應(yīng)選擇 填器材前的字母標(biāo)號(hào) 如圖乙所示 該同學(xué)只連接了部分導(dǎo)線 請(qǐng)你幫助他完 成實(shí)驗(yàn)電路的連接 該同學(xué)在實(shí)驗(yàn)中測得電壓表的讀數(shù)U 電流表的讀數(shù)I 電阻絲的長度L和直徑D 則用測量量和已知量表示Rx 金屬絲電阻率的表達(dá)式為 答案 1 4 200 2 C F 如圖D31所示 圖D31 考向1 等效法測電阻 如圖S7 8所示 先讓待測電阻與一電流表串聯(lián)后接到電動(dòng)勢恒定的電源上 讀出電流表示數(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 使電流表的示數(shù)仍為I 則電阻箱的讀數(shù)即等于待測電阻的阻值 圖S7 8 典題4 2017年山東威海模擬 為了測量阻值范圍在200 300 的電阻Rx的阻值 實(shí)驗(yàn)室提供了如下器材 A 電阻箱R 阻值范圍0 999 9 B 毫安表 量程0 3mA 內(nèi)阻約100 C 直流電源 電動(dòng)勢約3V 內(nèi)阻不計(jì) D 兩個(gè)單刀單擲開關(guān) 導(dǎo)線足量 1 甲同學(xué)根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮吞峁┑膶?shí)驗(yàn)器材設(shè)計(jì)出如圖S7 9甲所示的實(shí)驗(yàn)電路 設(shè)計(jì)的操作步驟如下 甲 乙 圖S7 9 按電路圖連好電路 閉合開關(guān)S1 記下毫安表的讀數(shù) 斷開S1 閉合開關(guān)S2 調(diào)節(jié)電阻箱R的阻值 使毫安表的讀數(shù)和 中相同 記下此時(shí)電阻箱的示數(shù)R1 假設(shè)該同學(xué)的設(shè)計(jì)合理 則待測電阻Rx 2 另一位同學(xué)根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮吞峁┑膶?shí)驗(yàn)器材設(shè)計(jì)出如 圖乙所示的實(shí)驗(yàn)電路 設(shè)計(jì)的操作步驟如下 按電路圖連好電路 將R調(diào)到最大 然后閉合S1 S2 調(diào)節(jié)R 使毫安表達(dá)到滿偏 記下此時(shí)電阻箱的示數(shù)R2 斷開S2 調(diào)節(jié)R 仍使毫安表滿偏 記下此時(shí)電阻箱的示數(shù)R3 假設(shè)該同學(xué)的設(shè)計(jì)合理 則待測電阻Rx 理由是 解析 1 根據(jù)該同學(xué)的實(shí)驗(yàn)電路 該同學(xué)采用了等效替代法 故待測電阻Rx R1 2 根據(jù)另一位同學(xué)的實(shí)驗(yàn)步驟可知 R2 R3 Rx 則Rx R2 R3 3 甲電路中 毫安表的讀數(shù)最小 答案 1 R1 2 R2 R3 3 甲的設(shè)計(jì) 毫安表超量程 的設(shè)計(jì)不合理 的示數(shù)為 考向2 半偏法測電流表內(nèi)阻 電路圖如圖S7 10所示 圖S7 10步驟 1 斷開S2 閉合S1 調(diào)節(jié)R0 使 的示數(shù)滿偏為Ig 2 保持R0不變 閉合S2 調(diào)節(jié)電阻箱R 使 3 由上可得RA R 特別提醒 當(dāng)R0 RA時(shí) 測量誤差小 此方法比較適合測小阻值的電流表的內(nèi)阻 且測量值偏小 電源電動(dòng)勢應(yīng)選大些 的 這樣 表滿偏時(shí)R0才足夠大 閉合S2時(shí)總電流變化才足 夠小 誤差才小 典題5 2015年新課標(biāo) 卷 電壓表滿偏時(shí)通過該表的電流是半偏時(shí)通過該表電流的兩倍 某同學(xué)利用這一事實(shí)測量電壓表的內(nèi)阻 半偏法 實(shí)驗(yàn)室提供的器材如下 待測電壓表 量程0 3V 內(nèi)阻約為3000 電阻箱R0 最大阻值為99999 9 滑動(dòng)變阻器R1 最大阻值100 額定電流2A 電源E 電動(dòng)勢6V 內(nèi)阻不計(jì) 開關(guān)2個(gè) 導(dǎo)線若干 1 如圖S7 11所示虛線框內(nèi)為該同學(xué)設(shè)計(jì)的測量電壓表內(nèi) 阻的電路圖的一部分 請(qǐng)將電路圖補(bǔ)充完整 圖S7 11 2 根據(jù)設(shè)計(jì)的電路 寫出實(shí)驗(yàn)步驟 3 將這種方法測出的電壓表內(nèi)阻記為RV 與電壓表內(nèi)阻的真實(shí)值RV相比 RV 填 或 RV 主要理由是 答案 1 如圖S7 12所示 圖S7 12 2 移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片 以保證通電后電壓表所在支路分壓最小 閉合開關(guān)S1 S2 調(diào)節(jié)R1 使電壓表的指針滿偏 保持滑動(dòng)變阻器滑片的位置不變 斷開S2 調(diào)節(jié)電阻箱R0 使電壓表的指針半偏 讀取電阻箱的電阻值 此即為測得的電壓表內(nèi)阻 3 斷開S2 調(diào)節(jié)電阻箱R0使電壓表成半偏狀態(tài) 電壓表所在支路總電阻增大 分得的電壓也增大 此時(shí)R0兩端的電壓大于電壓表的半偏電壓 故RV RV