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1、一、实验目的 (1)掌握电流表、电压表和滑动变阻器的使用方法。 (2)掌握螺旋测微器的使用方法和读数方法。 (3)学会利用伏安法测电阻，进一步测出金属丝的电阻率。,(2)用毫米刻度尺测量金属丝的长度l，用螺旋测微器量得金属丝的直径，算出横截面积S。,三、实验器材 被测金属丝、螺旋测微器、毫米刻度尺、电池组、电流表、电压表、滑动变阻器、开关、导线若干。,四、螺旋测微器、游标卡尺的使用 1螺旋测微器的构造原理及读数 (1)螺旋测微器的构造 如图所示是常用的螺旋测微器。它的测砧A和固定刻度B固定在尺架C上。旋钮D、微调旋钮D和可动刻度E、测微螺杆F连在一起，通过精密螺纹套在B上。,(2)螺旋测微器的
2、原理 测微螺杆F与固定刻度B之间的精密螺纹的螺距为0.5 mm，即旋钮D每旋转一周，F前进或后退0.5 mm，而可动刻度E上的刻度为50等份，每转动一小格，F前进或后退0.01 mm，即螺旋测微器的精确度为0.01 mm。读数时估读到毫米的千分位上，因此，螺旋测微器又叫千分尺。 (3)读数：测量时被测物体长度的整毫米数由固定刻度读出，小数部分由可动刻度读出。 测量值(mm)固定刻度数(mm)(注意半毫米刻度线是否露出)可动刻度数(估读一位)0.01(mm),举例：如图所示，固定刻度示数为2.0 mm，不足半毫米而从可动刻度上读的示数为15.0，最后的读数为： 2.0 mm15.00.01 mm
3、2.150 mm。,2游标卡尺 (1)构造：主尺、游标尺(主尺和游标尺上各有一个内外测量爪)、游标尺上还有一个深度尺，尺身上还有一个紧固螺钉。,(2)用途：测量厚度、长度、深度、内径、外径。 (3)原理：利用主尺的最小分度与游标尺的最小分度的差值制成。 不管游标尺上有多少个小等分刻度，它的刻度部分的总长度比主尺上的同样多的小等分刻度少1 mm。常见的游标卡尺的游标尺上小等分刻度有10个的、20个的、50个的，见下表：,(4)读数：若用x表示由主尺上读出的整毫米数，K表示从游标尺上读出与主尺上某一刻线对齐的游标的格数，则记录结果表达为(xK精确度) mm。,五、伏安法测电阻 1电流表的内接法和外
4、接法的比较,电压表分流 I测IxIV,电流表分压 U测UxUA,误差 原因,电路图,外接法,内接法,小阻值电阻,大阻值电阻,适用于测量,RVRx,RARx,适用条件,电阻测量值,外接法,内接法,2两种电路的选择 (1)阻值比较法：先将待测电阻的估计值与电压表、电流表内阻进行比较，若Rx较小，宜采用电流表外接法；若Rx较大，宜采用电流表内接法。简单概括为“大内偏大，小外偏小”。,(3)实验试探法：按图所示接好电路，让电压表一根接线柱P先后与a、b处接触一下，如果电压表的示数有较大的变化，而电流表的示数变化不大，则可采用电流表外接法；如果电流表的示数有较大的变化，而电压表的示数变化不大，则可采用电
5、流表内接法。,六、实验步骤,2电路连接 按如图所示的原理电路图连接好用伏安法测电阻的实验电路。,3长度测量 用毫米刻度尺测量接入电路中的被测金属导线的有效长度，反复测量3次，求出其平均值l。 4U、I测量 把滑动变阻器的滑动片调节到使接入电路中的电阻值最大的位置，电路经检查确认无误后，闭合开关S，改变滑动变阻器滑动片的位置，读出几组相应的电流表、电压表的示数I和U的值，记入表格内，断开开关S。 5拆去实验线路，整理好实验器材。,七、数据处理 1在求Rx的平均值时可用两种方法,(2)用UI图线的斜率求出。,八、注意事项 (1)本实验中被测金属导线的电阻值较小，因此实验电路一般采用电流表外接法。
6、(2)实验连线时，应先从电源的正极出发，依次将电源、开关、电流表、待测金属导线、滑动变阻器连成主干线路(闭合电路)，然后再把电压表并联在待测金属导线的两端。 (3)测量被测金属导线的有效长度，是指测量待测导线接入电路的两个端点之间的长度，亦即电压表两端点间的待测导线长度，测量时应将导线拉直，反复测量三次，求其平均值。,(4)测金属导线直径一定要选三个不同部位进行测量，求其平均值。 (5)闭合开关S之前，一定要使滑动变阻器的滑片处在有效电阻值最大的位置。 (6)在用伏安法测电阻时，通过待测导线的电流强度I不宜过大(电流表用00.6 A量程)，通电时间不宜过长，以免金属导线的温度明显升高，造成其电
7、阻率在实验过程中逐渐增大。 (7)求R的平均值时可用两种方法：第一种是用RU/I算出各次的测量值，再取平均值；第二种是用图象(UI图线)来求出。若采用图象法，在描点时，要尽量使各点间的距离拉大一些，连线时要尽可能地让各点均匀分布在直线的两侧，个别明显偏离较远的点可以不予考虑。,九、误差分析 (1)金属丝的横截面积是利用直径计算而得，直径的测量是产生误差的主要来源之一。 (2)采用伏安法测量金属丝的电阻时，由于采用的是电流表外接法，测量值小于真实值，使电阻率的测量值偏小。 (3)金属丝的长度测量、电流表和电压表的读数等会带来偶然误差。 (4)由于金属丝通电后发热升温，会使金属丝的电阻率变大，造成
8、测量误差。,实验原理与操作,例1 (2011天津高考)某同学测量阻值约为 25 k的电阻 Rx，现备有下列器材： A电流表(量程 100 A，内阻约 2 k)； B电流表(量程 500 A，内阻约 300 )； C电压表(量程 15 V，内阻约 100 k)； D电压表(量程 50 V，内阻约 500 k)；,E直流电源(20 V，允许最大电流 1 A)； F滑动变阻器(最大阻值 1 k，额定功率 1 W)； G电键和导线若干。 电流表应选_，电压表应选_。(填字母代号) 该同学正确选择仪器后连接了以下电路，为保证实验顺利进行，并使测量误差尽量减小，实验前请你检查该电路，指出电路在接线上存在的
9、问题：,_； _。,答案 B C 电流表应采用内接法 滑动变阻器应采用分压式接法,题组演练 1在“探究决定导线电阻的因素”的实验中，以下操作中错误的是 ( ) A用米尺测量金属丝的全长，且测量三次，算出其平均值，然后再将金属丝接入电路中; B用螺旋测微器在金属丝三个不同部位各测量一次直径，算出其平均值; C用伏安法测电阻时采用电流表内接法，多次测量后算出平均值; D实验中应保持金属丝的温度不变;,解析：实验中应测量出金属丝接入电路中的有效长度，而不是全长；金属丝的电阻很小，与电压表内阻相差很大，使金属丝与电压表并联，电压表对它分流作用很小，应采用电流表外接法。故A、C操作错误。 答案：AC,2
10、(1)用游标为50分度的卡尺(测量值可精确到0.02 mm) 测定某圆筒的内径时，卡尺上的示数如图甲所示，可读出圆筒的内径为_mm。 (2)图乙中给出的是用螺旋测微器测量一金属薄板厚度时的示数，此读数应为_mm。,解析：(1)题图甲中，主尺读数为54 mm，游标尺第7格和主尺某一刻度对齐，读数为0.02 mm70.14 mm，故卡尺的读数为54.14 mm。 (2)固定刻度露出的是6 mm，可动部分数值是12.3，则可动部分长度读数为12.30.01 mm0.123 mm。两者相加是6.123 mm。 答案：(1)54.14 (2)6.123(6.1226.124均对),3(2012安徽模拟)
11、待测电阻Rx的阻值约为20 ，现要测量其阻值，实验室提供器材如下： A电流表A1(量程150 mA，内阻约为10 ) B电流表A2(量程20 mA，内阻r230 ) C电压表V(量程15 V，内阻约为3 000 ) D定值电阻R0100 E滑动变阻器R1，最大阻值为5 ，额定电流为1.0 A F滑动变阻器R2，最大阻值为5 ，额定电流为0.5 A G电源E，电动势E4 V(内阻不计) H电键S及导线若干,(2)根据你选择的实验器材，请你在虚线框内画出测量Rx的最佳实验电路图并标明元件符号；,(3)待测电阻的表达式为Rx_，式中各符号的物理意义为_ _。,(2)如图所示。,数据处理与误差分析,例
12、2 在“测定金属的电阻率”实验中，所用测量仪器均已校准。待测金属丝接入电路部分的长度约为50 cm。 (1)用螺旋测微器测量金属丝的直径，其中某一次测量结果如图所示，其读数应为_mm(该值接近多次测量的平均值)。,(2)用伏安法测金属丝的电阻Rx。实验所用器材为：电池组(电动势3 V，内阻约1 )、电流表(内阻约0.1 )、电压表(内阻约3 k)、滑动变阻器R(020 ，额定电流2 A)、开关、导线若干。某小组同学利用以上器材正确连接好电路，进行实验测量，记录数据如下：,0.520,0.460,0.340,0.220,0.160,0.060,0.020,I/A,2.30,1.70,1.50,1
13、.00,0.70,0.30,0.10,U/V,7,6,5,4,3,2,1,次数,由以上实验数据可知，他们测量Rx是采用图中的_图(选填“甲”或“乙”)。,(3)下图是测量Rx的实验器材实物图，图中已连接了部分导线，滑动变阻器的滑片P置于变阻器的一端。 请根据(2)所选的电路图，补充完成图中实物间的连线，并使闭合开关的瞬间，电压表或电流表不至于被烧坏。,(4)这个小组的同学在坐标纸上建立U、I坐标系，如图所示，图中已标出了与测量数据对应的4个坐标点。请在图中标出第2、4、6次测量数据的坐标点，并描绘出UI图线。由图线得到金属丝的阻值Rx_(保留两位有效数字)。 (5)根据以上数据可以估算出金属丝
14、电阻率约为_ (填选项前的符号)。 A1102m B1103m C1106m D1108m,(6)任何实验测量都存在误差。本实验所用测量仪器均已校准。下列关于误差的说法中正确的选项是_(有多个正确选项)。 A用螺旋测微器测量金属丝直径时，由于读数引起的误差属于系统误差 B由于电流表和电压表内阻引起的误差属于偶然误差 C若将电流表和电压表的内阻计算在内，可以消除由测量仪表引起的系统误差 D用UI图象处理数据求金属丝电阻可以减小偶然误差,解析 (1)螺旋测微器的读数为0 mm39.70.01 mm0.397 mm (2)通过给定的数据发现电压接近从0开始，故滑动变阻器采用的是分压式接法。 (3)对
15、滑动变阻器的分压式接法，连线时应使测量电路在开始时分到的电压为0。 (4)图线应过原点，且使大多数点在一条直线上，不在直线上的点均匀分布在直线两侧。图线的斜率反映了金属丝的电阻，所以Rx4.5 。,(5)由Rl/S，S(d/2)2，取d4104m、l0.5 m、R4.5 ，解出1106m。 (6)由于读数引起的误差属于偶然误差，选项A错误；由于电流表、电压表内阻引起的误差为系统误差，若将电流表和电压表的内阻计算在内，则可以消除系统误差，选项B错误，选项C正确；利用UI图象处理数据，相当于多次测量取平均值，可以减小偶然误差，选项D正确。,答案 (1)0.397(0.3950.399均可) (2)甲 (3)如图甲所示,(4)如图乙所示 4.5(4.34.7均可) (5)C (6)CD,题组演练 4
