《2013届高考物理一轮复习课件第7单元恒定电流第3讲测定金属的电阻率(描绘小电珠的伏安特性曲线》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2013届高考物理一轮复习课件第7单元恒定电流第3讲测定金属的电阻率(描绘小电珠的伏安特性曲线（98页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第3讲 实验:测定金属的电阻率(同时练习使用螺旋,测微器) 描绘小电珠的伏安特性曲线,知识建构,技能建构,1.掌握电流表、电压表和滑动变阻器的使用方法及电流表和电压表 的读数方法.,一、实验目的,(一)测定金属的电阻率(同时练习使用螺旋测微器),知识建构,技能建构,3.会用伏安法测电阻,进一步测定金属的电阻率.,二、实验原理,2.掌握螺旋测微器及游标卡尺的原理及读数方法.,知识建构,技能建构,(1)螺旋测微器的构造,如图所示是常用的螺旋测微器.它的小砧A和固定刻度S固定在框架 F上.旋钮K、微调旋钮K和可动刻度H、测微螺杆P连在一起,通过 精密螺纹套在S上.,1.螺旋测微器的构造原理及读数,知
2、识建构,技能建构,(2)螺旋测微器的原理,测微螺杆P与固定刻度S之间的精密螺纹的螺距为0.5 mm,即旋钮K 每旋转一周,P前进或后退0.5 mm,而可动刻度H上的刻度为50等份, 每转动一小格,P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.,知识建构,技能建构,(3)读数:测量时被测物体长度的整数毫米数由固定刻度读出,小数部 分由可动刻度读出.,测量值(毫米)=固定刻度数(毫米)(注意半毫米刻线是否露出)+可动 刻度数(估读一位)0.01(毫米),知识建构,技能建构,(1)电流表的内接法和外接法的比较,2.伏安法测电
3、阻,知识建构,技能建构,知识建构,技能建构,(2)伏安法测电阻两种电路的选择,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”.,临界值计算法:,Rx 时,用电流表内接法.,知识建构,技能建构,3.电阻率的测定原理,知识建构,技能建构,三、实验器材,毫米刻度尺,螺旋测微器,直流电流表和直流电压表,滑动变阻器,直 流电源,开关,被测金属丝,导线若干.,知识建构,技能建构,1.求导线横截面积S,在准备好的金属丝上三个不同位置用螺旋测微 器各测一次直径,求出其平均值d,S= .,四、实验
4、步骤,2.按照原理图(如图所示)连好用伏安法测电阻的实验电路.,知识建构,技能建构,4.把滑动变阻器调到接入电路中的电阻值最大的位置,检查无误后, 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值 和电压值记录在表格中,断开S,求出导线电阻Rx的平均值.,3.用毫米刻度尺测量接入电路的金属丝长度(即有效长度),反复测量 三次,求出平均值l.,知识建构,技能建构,1.在求Rx的平均值时可用两种方法,5.整理仪器.,五、数据处理,(1)第一种是用Rx= 算出各次的数值,再取平均值.,知识建构,技能建构,2.计算电阻率:将记录的数据Rx、l、d的值,代入电阻率计算公式=Rx = .,六、
5、误差分析,(2)第二种是用U-I图线的斜率求出.,知识建构,技能建构,2.测量电路中电流表及电压表对电阻测量的影响,因为电流表外接, 所以R测R真,由R= ,知测真.,1.金属丝直径、长度的测量带来误差.,3.通电电流过大,时间过长,致使电阻丝发热,电阻率随之变化带来误 差.,七、注意事项,知识建构,技能建构,(1)测量前须校对零点:先使小砧A与测微螺杆P并拢,观察可动刻度零刻度线与固定刻度的轴向线是否重合,以及可动刻 度的边缘与固定刻度的零刻度线是否重合,不重合时,用存放螺旋测 微器盒中的工具调节,直到完全重合为止.,1.螺旋测微器的使用,知识建构,技能建构,(2)测量时,当测微螺杆P将要接
6、触被测物体时,要停止使用旋钮K,改 用微调旋钮K,以避免P和被测物体间产生过大的压力.这样,既可以 保护仪器,又能保证测量结果准确.当听到“咔、咔”声后,止动, 即可读数.,(3)螺旋测微器应估读一位,即以mm作单位,应读到小数点后面第三 位.,知识建构,技能建构,2.测定金属的电阻率,(4)为防止读出的数据出现差错.可在读数前估计大概读数值,若发现 最后读数与开始估计数值相差较大,立即检查出错原因,如半毫米刻 线是否露出.,(1)为了方便,测量直径应在导线连入电路前进行,为了准确测量金属 丝的长度,应该在连入电路之后在拉直的情况下进行.,知识建构,技能建构,(3)开关S闭合前,滑动变阻器的阻
7、值要调至最大.,(2)本实验中被测金属丝的电阻值较小,故须采用电流表外接法.,(4)电流不宜太大(电流表用00.6 A量程),通电时间不宜太长,以免金 属丝温度升高,导致电阻率在实验过程中变大.,知识建构,技能建构,(5)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 测金属丝,滑动变阻器连成干路,然后再把电压表并联在待测金属丝 的两端.,八、实验改进,在本实验中，由于电表内电阻的影响，从而使金属导线电阻测量值偏小，可以改进实验电路，消除由于电表内阻的影响而带来的实验差。,知识建构,技能建构,1.等效替换法,连接电路如图甲所示,R为电阻箱,Rx为待测电阻,通过调节电阻箱R,使单
8、刀双掷开关S分别 接1和2时,若电流表中的电流示数相同,就表明Rx=R,即可测出Rx.,知识建构,技能建构,2.附加电阻法,连接电路如图乙所示,R1为一阻值较大的固定电阻,Rx为待测电阻.,(1)S2断开,闭合S1调节变阻器R,使电流表、电压表都有一个适当读 数,记下两表读数I1、U1.,(2)保持变阻器R不变,再闭合S2,记下两表的读数I2、U2.,(3)待测电阻Rx= - .,知识建构,技能建构,一、仪器的选取和实物图的连接,知识建构,技能建构,例1 在“测定金属丝电阻率”实验中,若粗测金属丝的电阻Rx 约为3 ,为尽可能减小误差,要求金属丝发热功率P0.75 W,知识建构,技能建构,(1
9、)下述器材中应选用的是 (用字母代替).,A.6 V电池组,B.电流表(00.6 A,内阻0.5 ),C.电流表(03 A,内阻0.01 ),D.电压表(03 V,内阻1 k),E.电压表(015 V,内阻5 k),F.滑动变阻器(0100 ,额定电流1 A),G.滑动变阻器(020 ,额定电流1 A),知识建构,技能建构,(2)实验中用螺旋测微器测量导线直径时,可估读到 mm,用 毫米刻度尺测量导线长度时,可估读到 mm.,(3)在框内画出电路图;,知识建构,技能建构,(4)在图甲中,将各器材连成实验电路.,甲,知识建构,技能建构,【名师点金】本题考查实验仪器的选择、螺旋测微器的读数、实 验
10、原理和实物图的连接及作图能力.使用刻度尺与螺旋测微器等测 量时,要首先确定仪器的精度,确定是否估读;电学实验中,根据实验 和题目给定的已知数据来选择合适的电流表和电压表以及确定电 流表的内外接法;滑动变阻器的限流与分压,依据读数准确原则和操 作方便的原则.,知识建构,技能建构,【规范全解】(1)P0.75 W,Rx3 ,所以金属丝两端的电压应小于 V=1.5 V,故电压表应选D;,流过的电流应小于 A=0.5 A,故电流表应选B;,滑动变阻器从方便调节角度考虑选G;其他有A.,知识建构,技能建构,(3)注意电流表外接,滑动变阻器分压式接法.,(2)螺旋测微器可估读到0.001 mm;毫米刻度尺
11、估读到最小刻度的下 一位,即0.1 mm.,知识建构,技能建构,(4)如图乙所示,乙,【答案】(1)A、B、D、G (2)0.001 0.1,(3)如图丙所示,(4)如图乙所示,知识建构,技能建构,例2 某实验小组利用实验室提供的器材探究一种金属丝的电 阻率,所用器材包括:输出电压为3 V的直流稳压电源、电流表、待 测金属丝、螺旋测微器(千分尺)、米尺、电阻箱、开关和导线等.,二、实验数据的处理,知识建构,技能建构,(1)他们截取了一段金属丝,拉直后固定在绝缘的米尺上,并在金属丝 上夹一个小金属夹,金属夹可在金属丝上移动.请根据现有器材,设计 实验电路,并连接电路实物图(如图甲所示).,知识建
12、构,技能建构,(2)实验的主要步骤如下:,正确连接电路,设定电阻箱的阻值,开启电源,合上开关;,读出电流表的示数,记录金属夹的位置;,断开开关, ,合上开关,重复的操作.,知识建构,技能建构,(3)该小组测得电流与金属丝接入长度关系的数据,并据此绘出了图 乙的关系图线,其斜率为 A-1m-1(保留三位有效数字);图线纵 轴截距与电源电动势的乘积代表了 的电阻之和.,知识建构,技能建构,(4)他们使用螺旋测微器测量金属丝的直径,示数如图丙所示.金属丝 的直径是 .图乙中图线的斜率、电源电动势和金属丝横截 面积的乘积代表的物理量是 ,其数值和单位为 (保 留三位有效数字).,【名师点金】在物理学图
13、象问题中,图线的斜率往往是解决问题的 突破口.解决此类问题,要通过物理规律和数学方法推导,寻找斜率的 物理意义.根据欧姆定律和电阻定律推导可知:题中图线的斜率k= .,知识建构,技能建构,【规范全解】本题考查学生对测定电阻率实验的了解和基本仪器 的使用,考查实验数据的处理、数字运算和实验误差的理解,考查分 析能力、实验与探究能力.,知识建构,技能建构,(1)实验电路如图丁所示,实物图连接如图戊所示.,丁 戊,知识建构,技能建构,(3)根据E=I(R0+RA)+IR,其中R0为电阻箱的电阻值,R为电阻丝接入电 路的阻值.由公式变形得: = + .所以图线纵轴截距为 , 纵轴截距与电动势的乘积代表
14、了电阻箱和电流表的内阻之和.,(2)实验需要进行多次测量取平均值,因此,需要改变金属丝上金属夹 的位置.,知识建构,技能建构,(4)根据螺旋测微器的读数规则可得金属丝的直径为,d=20.00.01 mm=0.200 mm,因为R= ,所以 = + L,斜率与SE的乘积表示电阻率,=kSE=,= m,=9.8910-7 m.,【答案】如图丁、戊所示,(2)改变金属丝上金属夹的位置,(3)10.510.6 金属丝接入长度为零时全电路(或电阻箱和电流表),知识建构,技能建构,(4)0.198 mm0.202 mm 金属丝的电阻率 9.6910-7 m1.011 0-6 m,知识建构,技能建构,一、实
15、验目的,(二)描绘小电珠的伏安特性曲线,知识建构,技能建构,2.分析伏安特性曲线的变化规律.,二、实验原理,1.描绘小电珠的伏安特性曲线.,知识建构,技能建构,2.电流表外接:因为小电珠(3.8 V,0.3 A)电阻很小,如果电流表内接, 电流表分压明显,误差明显较大.为较为准确测出电压、电流,电流表 采用外接法.,滑动变阻器采用分压式:使电压能从0开始连续变化.,1.用电流表测出流过小电珠的电流,用电压表测出小电珠两端的电 压,测出多组(U,I)值,在U-I坐标系中描出各对应点,用一条平滑的曲 线将这些点连接起来,即得到小电珠的伏安特性曲线.,3.滑动变阻器的限流接法和分压接法,知识建构,技
16、能建构,(1)两种接法比较,知识建构,技能建构,(2)限流电路、分压电路的选择原则,限流式适合测量阻值小的电阻(跟滑动变阻器的总电阻相比相差不 多或比滑动变阻器的总电阻还小).分压式适合测量阻值较大的电阻 (一般比滑动变阻器的总电阻要大).因为Rx很小,限流式中滑动变阻 器分得电压很大,调节范围越大.Rx很大,分压式中Rx几乎不影响电压 的分配,触头移动时,电压变化接近线性关系,便于调节.,若采用限流式不能控制电流满足实验要求,即若滑动变阻器阻值 调到最大时,待测电阻上的电流(或电压)仍超过电流表(或电压表)的 量程,或超过待测电阻的额定电流,则必须选用分压式.,若待测电阻的阻值比滑动变阻器总电阻大得多,以致在限流电路 中,滑动变阻器的滑动触头从一端滑到另一端时,待测电阻上的电流,
