高考物理一輪復習 第七章實驗8測定金屬的電阻率(同時練習使用螺旋測微器)課件 新人教版（安徽 北京專版）

三、實驗器材三、實驗器材 被測金屬絲、螺旋測微器、毫米刻度尺、電池組、電被測金屬絲、螺旋測微器、毫米刻度尺、電池組、電流表、電壓表、滑動變阻器、開關、導線若干。流表、電壓表、滑動變阻器、開關、導線若干。四、螺旋測微器、游標卡尺的使用四、螺旋測微器、游標卡尺的使用1螺旋測微器的構造原理及讀數螺旋測微器的構造原理及讀數(1)螺旋測微器的構造螺旋測微器的構造 如圖實如圖實82所示是常用的螺旋測微器。它的測砧所示是常用的螺旋測微器。它的測砧A和固定刻度和固定刻度S固定在尺架固定在尺架F上。旋鈕上。旋鈕K、微調旋鈕、微調旋鈕K和可動和可動刻度刻度H、測微螺桿、測微螺桿P連在一起，通過精密螺紋套在連在一起，通過精密螺紋套在S上。上。圖實圖實82(2)螺旋測微器的原理螺旋測微器的原理測微螺桿測微螺桿P與固定刻度與固定刻度S之間的精密螺紋的螺距為之間的精密螺紋的螺距為0.5 mm，即旋鈕，即旋鈕K每旋轉一周，每旋轉一周，P前進或后退前進或后退0.5 mm，而，而可動刻度可動刻度H上的刻度為上的刻度為50等份，每轉動一小格，等份，每轉動一小格，P前前進或后退進或后退0.01 mm，即螺旋測微器的精確度為，即螺旋測微器的精確度為0.01 mm。讀數時估讀到毫米的千分位上，因此，螺旋測。讀數時估讀到毫米的千分位上，因此，螺旋測微器又叫千分尺。微器又叫千分尺。(3)讀數：測量時被測物體長度的整毫米數由固定刻度讀讀數：測量時被測物體長度的整毫米數由固定刻度讀出，小數部分由可動刻度讀出。出，小數部分由可動刻度讀出。測量值測量值(mm)固定刻度數固定刻度數(mm)(注意半毫米刻度線注意半毫米刻度線是否露出是否露出)可動刻度數可動刻度數(估讀一位估讀一位)0.01(mm)如圖實如圖實83所示，固定刻度示數為所示，固定刻度示數為2.0 mm，不足，不足半毫米而從可動刻度上讀的示數為半毫米而從可動刻度上讀的示數為15.0，最后的讀數，最后的讀數為：為：2.0 mm15.00.01 mm2.150 mm。圖實圖實83圖實圖實84(2)用途：測量厚度、長度、深度、內徑、外徑。用途：測量厚度、長度、深度、內徑、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。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總長度比主尺上的同樣多的小等分刻度少1 mm。常見。常見的游標卡尺的游標尺上小等分刻度有的游標卡尺的游標尺上小等分刻度有10個的、個的、20個的、個的、50個的，見下表：個的，見下表：刻度格數刻度格數(分度分度)刻度總刻度總長度長度每小格與每小格與 的差值的差值精確度精確度(可準確到可準確到)109 mm0.1 mm0.1 mm2019 mm0.05 mm0.05 mm5049 mm0.02 mm0.02 mm(4)讀數：若用讀數：若用x表示由主尺上讀出的整毫米數，表示由主尺上讀出的整毫米數，K表示從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，游標尺上讀出與主尺上某一刻線對齊的游標的格數，則記錄結果表達為則記錄結果表達為(xK精確度精確度) mm。五、伏安法測電阻五、伏安法測電阻1電流表的內接法和外接法的比較電流表的內接法和外接法的比較內接法內接法外接法外接法電路圖電路圖誤差原因誤差原因電流表分壓電流表分壓U測測UxUA電壓表分流電壓表分流I測測IxIV2兩種電路的選擇兩種電路的選擇(1)阻值比較法：先將待測電阻的估計值與電壓表、電阻值比較法：先將待測電阻的估計值與電壓表、電流表內阻進行比較，若流表內阻進行比較，若Rx較小，宜采用電流表外接較小，宜采用電流表外接法；若法；若Rx較大，宜采用電流表內接法。簡單概括為較大，宜采用電流表內接法。簡單概括為“大內偏大，小外偏小大內偏大，小外偏小”。2電路連接電路連接按如圖實按如圖實86所示的原理電路圖連接好用伏安法測所示的原理電路圖連接好用伏安法測電阻的實驗電路。電阻的實驗電路。 圖實圖實863長度測量長度測量用毫米刻度尺測量接入電路中的被測金屬導線的有效長用毫米刻度尺測量接入電路中的被測金屬導線的有效長度，反復測量度，反復測量3次，求出其平均值次，求出其平均值l。4U、I測量測量把滑動變阻器的滑動片調節(jié)到使接入電路中的電阻值最把滑動變阻器的滑動片調節(jié)到使接入電路中的電阻值最大的位置，電路經檢查確認無誤后，閉合開關大的位置，電路經檢查確認無誤后，閉合開關S，改變，改變滑動變阻器滑動片的位置，讀出幾組相應的電流表、電滑動變阻器滑動片的位置，讀出幾組相應的電流表、電壓表的示數壓表的示數I和和U的值，記入表格內，斷開開關的值，記入表格內，斷開開關S。八、誤差分析八、誤差分析(1)金屬絲的橫截面積是利用直徑計算而得，直徑的測量金屬絲的橫截面積是利用直徑計算而得，直徑的測量 是產生誤差的主要來源之一。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。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等會帶來金屬絲的長度測量、電流表和電壓表的讀數等會帶來 偶然誤差。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。大，造成測量誤差。九、注意事項九、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。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)，依次將電源、開關、實驗連線時，應先從電源的正極出發(fā)，依次將電源、開關、 電流表、待測金屬導線、滑動變阻器連成主干線路電流表、待測金屬導線、滑動變阻器連成主干線路(閉合電閉合電 路路)，然后再把電壓表并聯在待測金屬導線的兩端。，然后再把電壓表并聯在待測金屬導線的兩端。(3)測量被測金屬導線的有效長度，是指測量待測導線接入電路測量被測金屬導線的有效長度，是指測量待測導線接入電路 的兩個端點之間的長度，亦即電壓表兩端點間的待測導線長的兩個端點之間的長度，亦即電壓表兩端點間的待測導線長 度，測量時應將導線拉直，反復測量三次，求其平均值。度，測量時應將導線拉直，反復測量三次，求其平均值。(4)測金屬導線直徑一定要選三個不同部位進行測量，求測金屬導線直徑一定要選三個不同部位進行測量，求 其平均值。其平均值。(5)閉合開關閉合開關S之前，一定要使滑動變阻器的滑片處在有效之前，一定要使滑動變阻器的滑片處在有效 電阻值最大的位置。電阻值最大的位置。(6)在用伏安法測電阻時，通過待測導線的電流強度在用伏安法測電阻時，通過待測導線的電流強度I不宜不宜過大過大(電流表用電流表用00.6 A量程量程)，通電時間不宜過長，以，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。程中逐漸增大。(7)求求R的平均值時可用兩種方法：第一種是用的平均值時可用兩種方法：第一種是用RU/I算出算出各次的測量值，再取平均值；第二種是用圖像各次的測量值，再取平均值；第二種是用圖像(UI圖圖線線)來求出。若采用圖像法，在描點時，要盡量使各點間來求出。若采用圖像法，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，個別明顯偏離較遠的點可以不予考慮。直線的兩側，個別明顯偏離較遠的點可以不予考慮。十、實驗改進十、實驗改進 在本實驗中，由于電表內電阻的影響，從而使金屬導在本實驗中，由于電表內電阻的影響，從而使金屬導線電阻測量值偏小，可以改進實驗電路，消除由于電表內線電阻測量值偏小，可以改進實驗電路，消除由于電表內阻的影響而帶來的實驗誤差。阻的影響而帶來的實驗誤差。1等效替換法等效替換法 連接電路如圖實連接電路如圖實87所示，所示，R為電為電阻箱，阻箱，Rx為待測電阻，通過調節(jié)電阻箱為待測電阻，通過調節(jié)電阻箱R，使單刀雙擲開關，使單刀雙擲開關S分別接分別接1和和2時，電時，電流表中的電流示數相同，則表明流表中的電流示數相同，則表明RxR，即可測出即可測出Rx。2附加電阻法附加電阻法連接電路如圖實連接電路如圖實88所示，所示，R1為為一阻值較大的固定電阻，一阻值較大的固定電阻，Rx為待測為待測電阻。電阻。圖實圖實88圖實圖實87例例1用螺旋測微器測圓柱體的直徑時，用螺旋測微器測圓柱體的直徑時，示數如圖實示數如圖實89所示，此示數為所示，此示數為_mm。用游標為。用游標為50分度的卡尺分度的卡尺(測量值可測量值可 圖實圖實89準確到準確到0.02 mm)測定某圓柱的直徑時，卡尺上的示數如測定某圓柱的直徑時，卡尺上的示數如圖實圖實810所示，可讀出圓柱的直徑為所示，可讀出圓柱的直徑為_mm。圖實圖實810解析解析螺旋測微器讀數時，首先要明確其精確度為螺旋測微器讀數時，首先要明確其精確度為0.01 mm，讀取固定刻度上的數值時，要看半毫米刻度線是否，讀取固定刻度上的數值時，要看半毫米刻度線是否露出；游標卡尺讀數時應注意精確度、單位，讀法為主尺露出；游標卡尺讀數時應注意精確度、單位，讀法為主尺讀數加游標卡尺讀數。讀數加游標卡尺讀數。對于圖實對于圖實89，讀數是，讀數是(811.60.01)mm8.116 mm，對于圖實對于圖實810，讀數是，讀數是(4260.02) mm42.12 mm。答案答案8.11642.12例例2如圖實如圖實811所示是一些準備用來測量待測電阻所示是一些準備用來測量待測電阻Rx阻值的實驗器材，器材及其規(guī)格列表如下阻值的實驗器材，器材及其規(guī)格列表如下 圖實圖實811器材器材規(guī)格規(guī)格待測電阻待測電阻Rx阻值在阻值在900 1000 之間之間電源電源E具有一定內阻，電動勢約具有一定內阻，電動勢約9.0 V電壓表電壓表V1量程量程2.0 V，內阻，內阻r11 000 電壓表電壓表V2量程量程5.0 V，內阻，內阻r22 500 電流表電流表A量程量程3.0 V，內阻，內阻r0.10 滑動變阻器滑動變阻器R最大阻值約最大阻值約100，額定電流，額定電流0.5A 開關開關S、導線若干、導線若干為了能正常進行測量并盡可能減少測量誤差，實驗要求為了能正常進行測量并盡可能減少測量誤差，實驗要求測量時電表的讀數大于其量程的一半，而且調節(jié)滑動變測量時電表的讀數大于其量程的一半，而且調節(jié)滑動變阻器能使電表讀數有較明顯的變化。請用實線代表導線，阻器能使電表讀數有較明顯的變化。請用實線代表導線，在所給的實驗器材圖中選擇若干合適的器材，連成滿足在所給的實驗器材圖中選擇若干合適的器材，連成滿足要求的測量要求的測量Rx阻值的電路。阻值的電路。解析解析由于待測電阻約為由于待測電阻約為1 000 ，滑動變阻器阻，滑動變阻器阻值為值為100 ，且要使電表讀數有較明顯的變化，因此，且要使電表讀數有較明顯的變化，因此滑動變阻器應采用分壓接法，由于加在待測電阻的滑動變阻器應采用分壓接法，由于加在待測電阻的最大電流約為最大電流約為10 mA，顯然，顯然3 A的電流表不能用，因的電流表不能用，因此將此將V1當作電流表使用。由于當作電流表使用。由于V1表的電壓能夠測量，表的電壓能夠測量，故采用故采用V1表內接法。表內接法。答案答案測量測量Rx阻值的電路如圖所示阻值的電路如圖所示例例3冬季和春季降水量小，廣東沿海附近江河水位較冬季和春季降水量小，廣東沿海附近江河水位較低，漲潮時海水倒灌，出現所謂的低，漲潮時海水倒灌，出現所謂的“咸潮咸潮”現象，使沿海地現象，使沿海地區(qū)的城市自來水的離子濃度增高，水質受到影響。為了研區(qū)的城市自來水的離子濃度增高，水質受到影響。為了研究究“咸潮咸潮”出現的規(guī)律，某同學設計了一個監(jiān)測河水電阻率出現的規(guī)律，某同學設計了一個監(jiān)測河水電阻率的實驗。他在一根均勻的長玻璃管兩端裝上兩個橡膠塞和的實驗。他在一根均勻的長玻璃管兩端裝上兩個橡膠塞和鉑電極，如圖實鉑電極，如圖實812甲所示。兩電極相距甲所示。兩電極相距L0.314 m，其間充滿待測的河水。安裝前他用如圖乙所示的游標其間充滿待測的河水。安裝前他用如圖乙所示的游標卡尺測量玻璃管的內徑，結果如圖丙所示。他還選用了以卡尺測量玻璃管的內徑，結果如圖丙所示。他還選用了以下儀器：量程為下儀器：量程為15 V、內阻約為、內阻約為300 k的電壓表，量程為的電壓表，量程為300 A、內阻約為、內阻約為50 的電流表，最大阻值為的電流表，最大阻值為1 k的滑動的滑動變阻器，電動勢變阻器，電動勢E12 V、內阻、內阻r6 的電池組、開關各一的電池組、開關各一個以及導線若干。圖丁所示坐標系中包括坐標為個以及導線若干。圖丁所示坐標系中包括坐標為(0,0)的點在的點在內的內的9個點表示他測得的個點表示他測得的9組電流組電流I、電壓、電壓U的值。的值。圖實圖實812根據以上材料完成下列問題。根據以上材料完成下列問題。(1)測量玻璃管的內徑時，應用圖乙所示的游卡尺的測量玻璃管的內徑時，應用圖乙所示的游卡尺的A、B、C三部分中的三部分中的_部分與玻璃管內壁接觸。部分與玻璃管內壁接觸。(填代號填代號)(2)由圖丙可知，玻璃管的內徑由圖丙可知，玻璃管的內徑d_mm。(3)待測河水的電阻率待測河水的電阻率為多大？為多大？(寫出推導和計算過程，寫出推導和計算過程，結果保留兩位有效數字結果保留兩位有效數字)(4)如圖實如圖實813所示的儀器已部分連線，請將其他部所示的儀器已部分連線，請將其他部分連接成能測出圖丁中數據的實物連接圖。分連接成能測出圖丁中數據的實物連接圖。(5)開關閉合前滑動變阻器的滑片應先滑至開關閉合前滑動變阻器的滑片應先滑至_端。端。圖實圖實813(4)如圖所示如圖所示(5)閉合開關時應保證測量電路的電壓為零，故滑動觸頭應閉合開關時應保證測量電路的電壓為零，故滑動觸頭應 滑至最左端滑至最左端(A端端)答案答案(1)A(2)56.6(3)見解析見解析(4)見解析圖見解析圖(5)最左最左(A)