《2018届高三物理一轮复习实验八测定金属的电阻率课件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2018届高三物理一轮复习实验八测定金属的电阻率课件（76页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、实验八 测定金属的电阻率,【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.掌握螺旋测微器和游标卡尺的使用和读数方法。 3.会用伏安法测电阻,进一步测定金属的电阻率。,【实验原理】 1.螺旋测微器: (1)构造:如图,螺旋测微器的测砧A和固定刻度B固定在尺架C上,可动刻度E、旋钮D、微调旋钮D是与测微螺杆F连在一起的,通过精密螺纹套在B上。,(2)原理:可动刻度E上的刻度为50等份,则螺旋测微器的精确度为0.01mm。 (3)读数。 测量时被测物体长度的半毫米数由固定刻度读出,不足半毫米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
2、度数(估读一位)0.01(mm)。,如图所示,固定刻度示数为2.0mm,而从可动刻度上读的示数为15.0,最后的读数为2.0mm+15.00.01mm =2.150mm。,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(如图所示)。,(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的总长度少1mm。常见的游标卡尺的游标尺上小等分刻度有10格的、20格的、50格的,其精确度见下表:,(4)读数:若用x表
3、示从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(x+K精确度)mm。需要注意的是,不管是哪种卡尺,K值均不需要估读。 (5)如图所示,有一游标卡尺,主尺的最小分度是1mm,游标上有20个小的等分刻度。用它测量一工件的长度,图示的读数为104mm+0.050mm=104.00mm。,3.伏安法测电阻:电流表内接法和外接法的比较。,4.电阻率的测定原理: (1)把金属丝接入电路中,用伏安法测金属丝的电阻,Rx= ,电路原理如图所示。,(2)用毫米刻度尺测金属丝接入电路部分的长度l,用螺 旋测微器测得金属丝的直径d,算出横截面积S= (3)根据电阻定
4、律R= ,得金属丝电阻率=,【实验器材】 被测金属丝,直流电源(4 V),电流表(00.6 A),电压表(03 V),滑动变阻器(50),开关,导线若干,螺旋测微器,毫米刻度尺。,【实验过程】 1.直径测定:用螺旋测微器(或游标卡尺)在被测金属丝 上的三个不同位置各测一次直径,求出其平均值d,计算 出金属丝的横截面积S=,2.电路连接:按如图所示的电路原理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丝的有效长度,反复测量3次,求出其平均值l。 4.U、I测量:把滑动变阻器的滑片调节到使接入电路中的电阻值最大位置,电路经检查确认无误后,闭合开关S,改变滑
5、动变阻器滑片位置,读出几组相应的电流表和电压表示数I和U的值,填入表格中,断开开关S。,5.拆除实验线路,整理好实验器材。,【数据处理】 1.求Rx: (1)计算法:用Rx= 分别算出各次的数值,再取平均值。 (2)图象法:画出U-I图象,U-I图象的斜率等于Rx。,2.计算电阻率:将记录的数据U、I、l、d的值代入电 阻率计算式=,【误差分析】 1.系统误差: (1)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。 (2)由于金属丝通电后发热升温,会使金属丝的电阻率变大,造成测量误差。,2.偶然误差: (1)金属丝的横截面积是利用直径计算而得到
6、的,直径的测量是产生误差的主要来源之一。 (2)金属丝的长度测量、电流表和电压表的读数等均会带来偶然误差。,【注意事项】 1.螺旋测微器的使用: (1)测量前应校对零点:使测砧A与测微螺杆P并拢,观察可动刻度零刻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线是否重合。 (2)测量时,当测微螺杆P将要接触被测物体时,要停止使用旋钮K,改用微调旋钮K,当听到“咔、咔”声时,停止转动,以避免P和被测物体间产生过大的压力。,(3)螺旋测微器应估读一位,即以mm作单位,读到小数点后面第三位。,2.测定金属的电阻率: (1)测量被测金属导线的有效长度,即电压表两端点间的待测导线长度,测
7、量时应将导线拉直,反复测量三次,求其平均值。 (2)闭合开关S之前,一定要使滑动变阻器的滑片处在有效阻值最大的位置。 (3)电流不宜太大(电流表用00.6A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。,热点一 实验仪器的读数和实验原理 【典例1】(2017鹤壁模拟)在“测定圆柱形材料的电阻率”的实验中, 世纪金榜导学号42722179,(1)某同学用螺旋测微器测样品直径时,结果如图所示,则该样品的直径为_mm。 (2)给样品通电,用量程为3V的电压表和量程为0.6A的电流表测样品两端的电压和通过样品的电流时读数如图所示,则电流表的读数为_A。,(3)用米尺测量样品
8、的长度L=0.810m。利用以上测量数据,可得这种材料的电阻率为_m(结果保留两位有效数字)。,【解析】(1)螺旋测微器的读数: 2.5mm+43.50.01mm=2.935mm。 (2)电流表量程为0.6A,每一小格为0.02A,所以电流表读数:0.52A。 (3)由R= 得:= 代入数据得:=4.210-5m。 答案:(1)2.935 (2)0.52 (3)4.210-5,【强化训练】 (2017孝感模拟)在测量金属丝电阻率的实验中,可供选用的器材如下:待测金属丝:Rx(阻值约4,额定电压约2 V); 电压表:V(量程3V,内阻约3k); 电流表:A1(量程0.6A,内阻约0.2); A2
9、(量程3A,内阻约0.05);,电源:E1(电动势3V,内阻不计); E2(电动势12V,内阻不计); 滑动变阻器:R1(最大阻值约20); R2(最大阻值约1k); 螺旋测微器、毫米刻度尺、开关、导线。,(1)用螺旋测微器测量金属丝的直径,示数如图所示,读数为_mm。 (2)为使测量尽量精确,需要多组测量,电流表应选_、电源应选_、滑动变阻器应选_(均填器材代号),在虚线框中完成电路原理图。,【解析】(1)由图可读出螺旋测微器的示数为1.5mm+27.30.01mm=1.773mm。 (2)由于电压表量程为03V,待测金属丝 两端的电压最大为3V,电源选E1。实验中 待测电流的最大值Im=
10、=0.75 A,电流 表选量程较小的A1,测量精度较高。,滑动变阻器R2全电阻较大,实验中会使电流过小,应选全电阻较小的R1。由于R1的全电阻大于待测金属丝电阻,应采用分压式接法。由于电流表电阻小于待测电阻而电压表电阻远大于待测电阻,电流表外接,实验电路如图所示。 答案:(1)1.773(1.7711.775均正确) (2)A1 E1 R1 电路图见解析图,热点二 实验数据的分析和处理 【典例2】实验室购买了一捆标称长度为100m的铜导线,某同学想通过实验测定其实际长度。该同学首先测得导线横截面积为1.0mm2,查得铜的电阻率为1.7 10-8m,再利用图甲所示电路测出铜导线的电阻Rx,从而确
11、定导线的实际长度。,可供使用的器材有: 电流表:量程0.6A,内阻约0.2; 电压表:量程3V,内阻约9k; 滑动变阻器R1:最大阻值5; 滑动变阻器R2:最大阻值20; 定值电阻:R0=3 电源:电动势6V,内阻可不计;开关、导线若干。,回答下列问题: 世纪金榜导学号42722180 (1)实验中滑动变阻器应选_(选填“R1”或“R2”),闭合开关S前应将滑片移至_(选填“a”或“b”)端。 (2)在实物图丙中,已正确连接了部分导线,请根据图甲电路完成剩余部分的连接。,(3)调节滑动变阻器,当电流表的读数为0.50A时,电压表示数如图乙所示,读数为_V。 (4)导线实际长度为_m(保留2位有
12、效数字)。,【解析】(1)被测电阻的阻值约为Rx= =1.710-8 =1.7,而电路中最大电流为Im=0.6A,所以电路中总电阻的最小值为R= =10,则滑动变阻器的阻值最小为R动=R-Rx-R0=5.3,故滑动变阻器应选择R2;在电路中滑动变阻器为限流接法,闭合开关之前,其阻值应置于最大值处,即a处。,(2)电路连接如图所示,(3)电压表的读数为2.30V。 (4)被测电阻的测量值为Rx= -R0,Rx= ,代入数据,解得导线的实际长度为l=94m。 答案:(1)R2 a (2)见解析 (3)2.30 (4)94,【强化训练】 (2017武汉模拟)某学习小组用伏安法测量一未知电阻Rx的阻值
13、,给定器材及规格为: 电流表A(量程为05mA,内阻约为10); 电压表V(量程为03V,内阻约为3k); 最大阻值约为100的滑动变阻器; 电源E(电动势约3V);开关S、导线若干。,(1)由于不知道未知电阻的阻值范围,先采用如图甲所示电路试测,读得电压表示数大约为2.5V,电流表示数大约为5mA,则未知电阻的阻值Rx大约为_。,(2)经分析,该电路测量误差较大,需改进。请直接在图甲上改画:在不需要的连线上画“”表示,补画上需要添加的连线。 (3)对改进的电路进行测量,并根据测量数据画出了如图乙所示的U-I图象,得Rx=_(保留三位有效数字)。,【解析】(1)根据用图甲测量的数据和欧姆定律可
14、得Rx= =500。 (2)待测电阻Rx约为500,而电压表的内阻约为3k,是待测电阻的6倍左右,电流表的内阻约为10,待测电阻是电流表内阻的50倍左右,所以用电流表外接法电压表的分流作用比较大,应改为电流表内接法。,(3)待测电阻Rx的大小就等于图乙中图线的斜率,即 Rx= =500。 答案:(1)500 (2)见解析图 (3)500,热点三 实验拓展与创新 【典例3】(2017福州模拟)国标(GB/T)规定自来水在15时电阻率应大于13m。某同学利用图甲电路测量15自来水的电阻率,其中内径均匀的圆柱形玻璃管侧壁连接一细管,细管上加有阀门K以控制管内自来水,的水量,玻璃管两端接有导电活塞(活
15、塞电阻可忽略),右活塞固定,左活塞可自由移动。实验器材还有:电源(电动势约为3V,内阻可忽略),电压表V1(量程为3V,内阻很大),电压表V2(量程为3V,内阻很大),定值电阻R1(阻值4k),定值电阻R2(阻值2k),电阻箱R(最大阻值9999),单刀双掷开关S,导线若干,游标卡尺,刻度尺。,实验步骤如下: A.用游标卡尺测量玻璃管的内径d; B.向玻璃管内注满自来水,并用刻度尺测量水柱长度L; C.把S拨到1位置,记录电压表V1示数; D.把S拨到2位置,调整电阻箱阻值,使电压表V2示数与电压表V1示数相同,记录电阻箱的阻值R;,E.改变玻璃管内水柱长度,重复实验步骤C、D,记录每一次水柱长度L和电阻箱阻值R; F.断开S,整理好器材。 世纪金榜导学号42722181 (1)测玻璃管内径d时游标卡尺示数如图乙,则d=_mm。,(2)玻璃管内水柱的电阻Rx的表达式为Rx=_(用R1、R2、R表示)。 (3)利用记录的多组水柱长度L和对应 的电阻箱阻值R的数据,绘制出如图丙 所示的R- 关系图象。自来水的电 阻率=_m(保留两位有效数字)。,【解析】(1)根据游标卡尺的读数规则,玻璃管内径 d=30mm+00.05mm=30.00mm。 (2)把S拨到1位置,记录电压表V1示数,得到通过水柱的 电流I1= 。由闭合电路欧姆定律,E
