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1、第二单元 实验与探究第3课 实验：测定金属的电阻率第九章 电 路知能要求与高考展望1掌握电流表、电压表、螺旋测微器和滑动变阻器的使用及读数方法2会用伏安法测电阻，进一步测定金属的电阻率3高考常从连接电路、数据处理及误差分析进行命题课 前 自 修1.实验器材被测金属丝、毫米刻度尺、螺旋测微器、_、_、_、电池组、开关、导线若干电流表电压表滑动变阻器2.电阻率的测定原理把金属丝接入如右图所示的 电路中，用电压表测金属丝两端 的电压，用电流表测金属丝中的 电流，根据Rx 计算金属丝的 电阻Rx.用米尺测量金属丝的长度L，用螺旋测微器测量金属丝的直径d，由S 计算出横截面积S.根据电阻定律_，得出计算
2、金属丝电阻率的公式_ 3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)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.读数时误差出现在毫米的千分位上，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(m
3、m)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)(4)温馨提示螺旋测微器需要估读，最后一位数字为估计数字，读数和记数时估计位为有效数字的最后一位4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，其读数见 下表：刻度格 数(分度)刻
4、度总总 长长度每小格与 1 mm的差值值精确度 (可准确到) 109 mm0.1 mm0.1 mm2019 mm0.05 mm0.05 mm5049 mm0.02 mm0.02 mm(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，则记录结果表示为 (xK精确度)mm.(5)温馨提示游标卡尺的读数应注意下列几点：看清精确度例如:如图所示：易错读成1140.111.40 (mm)正确计数为11.4 mm，游标卡尺不需估读，后面不能随意 加零例如：如图图所示：易错读错读 成10120.0510.6 (mm)，正确读读数为为10.60 mm.主尺上的
5、单位应为厘米主尺上标识的1、2、3等数字通常是指厘米，读数时应 将毫米和厘米分清，游标卡尺主尺上的最小刻度是1 mm.例如如图所示：易错读成540.055.20 (mm)正确计数为5040.0550.20 (mm)区分零刻度与标尺最前端例如：如图所示：易错读成13100.0513.50 (mm)正确读数为14100.0514.50 (mm)重 难 突 破1.伏安法测电阻(1)电流表和电压表的应用.电电流表内接法电电流表外接法电电路图图误误差原因电电流表分压压U测测UxUA电压电压 表分流I测测IxIV电电阻测测量值值R测测 RxRARx测测量值值大于真实值实值R测测 Rx测测量值值小于真实值实
6、值适用条件RARxRVRx口诀诀大内偏大(大电电阻用内接法测测量，测测量值值偏大)小外偏小(小电电阻用外接法测测量，测测量值值偏小)(2)伏安法测电阻的电路选择阻值比较法：先将待测电阻的估计值与电压表、电流表的内阻进行比较，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临界值计算法：Rx 时，采用电流表外接法Rx 时，采用电流表内接法实验试探法：按下图接好电路，让电压表接线柱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，则可采用电流表内接法2控制电路(1)两种控制电路及
7、其作用供电电路一般由电源和滑动变阻器按一定的连接方式组成 ，滑动变阻器在供电电路中有两种连接方式：图(a)叫限流式， 图(b)叫分压式限流式可省一个耗电支路，有节能的作用，分 压式可使测量电路获得从零至很大的电压(或电流)调节范围(2)两种控制电路的选择负载电阻的阻值Rx远大于变阻器的总电阻R，须采用分压式接法要求负载电阻Rx上的电压或电流变化范围从零开始连续可调，须用分压式接法两种电路均可使用的情况下，应优先采用限流式接法，因为其节省电能特殊问题中还要根据电压表和电流表的量程以及滑阻和电源允许通过的最大电流值来计算确定，以保护仪器3测量电阻的新方法替代法测电阻：如右图所示， 开关S1闭合S2
8、断开S2接1，调节滑动变阻器R使 电流表示数超过其量程的1/3，记下 此时电流表的示数为I1.S2接2，滑动变阻器R的滑片不动，调节电阻箱R0，使 电流表的示数仍为I1，记下此时电阻箱的读数为R1.由此可得RxR1.该方法的优点是消除了电流表内阻对测量的影响，缺点 是电阻箱的电阻不能连续变化4伏安法测定金属电阻率的实验步骤(1)用螺旋测微器三次测量金属丝不同位置的直径取平均值d，求出其横截面积Sd2/4.(2)将金属丝两端固定在接线柱上悬空拉直，用毫米刻度尺测量接入电路的金属丝长度，测三次，求出平均值L.(3)根据所选测量仪器和选择电路的原则画好电路图，然后依电路图按顺序给实物连线并将滑动变阻
9、器的阻值调到最大(4)检查线路无误后闭合开关，调节滑动变阻器读出几组I、U值，分别计算电阻R再求平均值，设计表格并把测量的d、L、U、I填入(5)数据处理，将测得的d、L、U、I的值，代入电阻率的计算式 中，计算出金属丝的电阻率(6)拆除电路，整理好实验器材题 型 探 究题型一螺旋测微器、电压表、电流表的读数方法【例1】 (1)如图甲所示的三把 游标卡尺，它们的游标尺自左至右分别 为9 mm长10等分、19 mm长20等分、 49 mm长50等分，它们的读数依次为 _mm，_mm， _mm.(2)使用螺旋测微器测量金属丝的 直径，示数如图乙所示，则金属丝的直 径是_mm.(3)图丙用0.6 A
10、量程时，对应刻度盘上每一小格代表 _A，表针的示数是_A；当使用3 A量程时，对 应刻度盘上每一小格代表_A，图中表针示数为_A.图丁使用较小量程时，每小格表示_V，图中表 针的示数为_V若使用的是较大量程，则这时表盘刻度 每小格表示_ V，图中表针指示的是_V.(4)旋钮式电阻箱如下图所示，电流从接线柱A流入，从 B流出，则接入电路的电阻为_ .今欲将接入电路的 电阻改为2 087 ，最简单的操作方法是 _若用两个这样的电阻 箱，则可得到的电阻值范围为_解析：(1)最上面图读数：整毫米数是17，不足1毫米数是70.10.7 (mm)，最后结果是170.717.7 (mm)中间图读数：整毫米数
11、是23，不足1毫米数是170.050.85 (mm)，最后结果是230.8523.85 (mm)最下面图读数：整毫米数是3，不足1毫米数是50.020.10 (mm)，最后结果是30.103.10 (mm)(2)固定刻度示数为2.0 mm，不足半毫米的从可动刻度上读的示数为15.0，最后的读数为：2.015.00.012.150 (mm)(3)使用0.6 A量程时，刻度盘上的每一小格为0.02 A，表针的示数为0.44 A；当换用3 A量程时，每一小格为0.1 A，表针示数为2.20 A.电压表使用3 V量程时，每小格表示0.1 V，表针示数为1.70 V；使用15 V量程时，每小格为0.5
12、V，表针示数为8.5 V.(4)电阻为1 987 .最简单的操作方法是将“1 k”旋钮调到2，再将“100”旋钮调到0.每个电阻箱的最大阻值是9 999 ，用这样两个电阻箱串联可得到的最大电阻29 99919 998 ()故用两个这样的电阻箱，则可得到的电阻值范围为019 998 .答案：(1)17.7 23.85 3.10 (2)2 150 (3)0.02 0.440.1 2.20 0.1 1.70 0.5 8.5 (4)1 987 将“1 k”旋钮调到2，再将“100”旋钮调到0 019 998 方法点窍：电阻箱与游标卡尺读数时不用估计，其 他测量工具一般要估读.题型二电阻测量的仪器、实验
13、原理图的选择等【例2】 在“测定金属导线的电阻率”的实验中，待测导线的电阻Rx约为5 ，额定电流约为0.6 A实验室备有下列实验器材：A电压表V1(量程3 V，内阻rV115 k)B电压表V2(量程15 V，内阻rV275 k)C电流表A1(量程0.6 A，内阻rA11 )D电流表A2(量程3 A，内阻rA20.2 )E滑动变阻器R1(010 ，2.0 A)F滑动变阻器R2(0200 ，0.1 A)G电池E(电动势为9 V，内阻约为0.2 )H开关、导线若干 (1)为提高实验精确度，减小实验误差，应选用的实验器 材有_(2)为减小实验误差，应选下列两个图中_图为该 实验的电路原理图审题突破：如
14、果没有进行分析计算就会错选限 流式接法，这是同学们要注意的解析：(1)由于待测电阻的额定电流及额定电压较小，故要选择量程小的电压表和电流表；而实验电流要接近0.6 A，高电阻的滑动变阻器耐流小，故要选择低电阻的滑动变阻器故仪器应选择A、C、E、G、H.(2)由于待测电阻为小电阻，故测量电路采用电流表外接法；由于电源电动势为9 V，若控制电路采用限流式接法，当把滑动变阻器的阻值调至最大时，电路的电流I 0.56 A，而电路电流需限制在0.6 A以内，这样电流表示数的可变范围仅为0.56 A0.6 A，实验误差较大，故控制电路不能采用限流式接法，要采用分压式接法故应选乙图答案：(1)A、C、E、G、H (2)乙方法点窍：器材的选取应遵从安全、准确、操作方便的原则.可以先列式估算出电路中的电流强度，然后再选取合适量程的电流表和电压表等器材.题型三测量电阻时实物连图的技巧【例3】 (2012揭阳三模)在“测定金属导体的电阻率”的实验中，待测金属丝的电阻Rx约为5 ，实验室备有下列实验器材：A电压表 (量程03 V，内阻约为15 k)B电压表 (量程015 V，内阻约为75 k)C电流表 (量程03 A，内阻约为0.2 )D电流表 (量程00.6 A，内阻约为11 )E变阻器R1(0100 ，0.6 A)F变阻器R2(02 00
