《复习方略2018高考物理一轮复习 7实验七 测定金属的电阻率课件 沪科版选修3-1》由会员分享，可在线阅读，更多相关《复习方略2018高考物理一轮复习 7实验七 测定金属的电阻率课件 沪科版选修3-1（33页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、实 验 七 测定金属的电阻率,【实验目的】 1.掌握螺旋测微器和游标卡尺的原理及读数方法。 2.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。 3.会用伏安法测电阻,并能测定金属的电阻率。,【实验原理】 1.螺旋测微器： (1)构造：如图,S为固定刻度,H为可动刻度。 (2)原理：可动刻度H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)+可动刻度数(估读一位)0.01(mm)。 如图所示,固定刻度示数为2.0m
2、m,而从可动刻度上读的示数为15.0,最后的读数为2.0mm+15.00.01 mm=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(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,其读数见下表：,(4)读数：若用x表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
3、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值均不需要向后估读一位。 (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： (1)电流表的内接法和外接法的比较。,(2)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。 比值法。 a.当 时，即Rx 时,用电流表内接法。,实验试探法：按如图所示接好电路,让电压表一根接线柱P先后与a、b处接触
4、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。,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= d2。 (3)根据电阻定律R= 得金属丝电阻率=,【实验器材】 毫米刻度尺,螺旋测微器(或游标卡尺),直流电流表和直流电压表,滑动变阻器(阻值范围050),电池组,开关,被测金属丝,导线若干。,【实验过程】 一、实验步骤 1.直径测定
5、：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.拆除实验线路,整理好实验器材。,二、数据处理 1.在求Rx的平均值时可用两种方法： (1)用Rx= 分别算
6、出各次的数值,再取平均值。 (2)用U -I图线的斜率求出。 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.金属丝的横截面积是利用直径计算而得的,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均会带来偶然误差。 4.由于金属丝通电后发热升温,会使金属丝的电阻率变大,造成测量误差。,【注意事项】 1.螺旋测微器的使用： (1)测量前必须校对零点：先使测砧A与测微螺杆P并拢,观察可动刻度的零刻度线与固定刻度的轴向线是否重
7、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,用存放在螺旋测微器盒中的工具调节,直到完全重合为止。 (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”声后,停止转动,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。,(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。,2.测定金属的电阻率： (1)为了方便,测量直径应在金属丝连入电路前进行,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,测量待测金属丝接入电路的两个端点之间的长度。 (2)本实验中被测金属丝的电阻值较小,故
8、应采用电流表外接法。 (3)开关S闭合前,滑动变阻器的阻值要调到最大。,(4)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。 (5)实验连线时,应先从电源的正极出发,依次将开关、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。,【实验改进】 替代法测电阻 1.实验原理：用电阻箱替代待测电阻,按如图所示连接好电路,调节电阻箱,使两次电流表示数相等,则电阻箱的示数就等于待测电阻的阻值。,2.本方案的优缺点： (1)优点：电路结构简单,调节方便,便于读数,同时可以避免因电表的内阻产生的系统误差。 (2)缺点：由
9、于电阻箱不能连续调节,从而导致测量值与真实值之间存在误差。,热点1 实验原理图的理解及实物图连接 【典题1】(2013安徽高考)(1)在测定一根粗细均匀合金丝电阻率的实验中,利用螺旋测微器测定合金丝直径的过程如图所示,校零时的读数为 mm,合金丝的直径为 mm。,(2)为了精确测量合金丝的电阻Rx,设计出如图甲所示的实验电路图,按照该电路图完成图乙中的实物电路连接。,【解题探究】 (1)螺旋测微器的读数公式及重要的注意事项有哪些？ 提示：螺旋测微器的读数=固定刻度(注意半刻度线是否露出)+可动刻度0.01，注意估读和单位。 (2)实物连线的一般方法是什么？ 提示：按照实验原理图，一般从电源正极
10、出发，按顺序先连接完串联的主干部分再连接剩余的并联支路部分。,【解析】(1)校零时的读数为(0+0.70.01)mm=0.007 mm,测量时的读数为(0+0.5+14.50.01)mm=0.645 mm,故合金丝的直径为(0.645-0.007)mm=0.638 mm。 (2)先从电源正极出发,经过电键,再经过滑动变阻器的下边两个接线柱,回到电源负极;再由滑动变阻器的右上接线柱经过电流表的正、负接线柱,连接并联的合金丝与电压表到电源的负极,如图所示： 答案：(1)0.007 0.638 (2)见解析图,热点2 仪器的选择和电路的设计 【典题2】(2012山东高考)在测量金属丝电阻率的实验中,
11、可供选用的器材如下： 待测电阻丝：Rx(阻值约4,额定电流约0.5A); 电压表：V(量程3 V,内阻约3 k); 电流表：A1(量程0.6 A,内阻约0.2); A2(量程3 A,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：R(最大阻值约20); 螺旋测微器;毫米刻度尺;开关S;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)若滑动变阻器采用限流接法,为使测量尽量精确,电流表应选 、电源应选 (均填器材代号),在虚线框内完成电路原理图。,【解题探究】 (1)选取电流表的依据是什么? 提示：待测的最大电
12、流越接近(要小于)电流表量程最大值时,误差越小。 (2)如何选取电源? 提示：在满足最大电压的情况下,选取电动势较小的电源。,【解析】(1)螺旋测微器的固定刻度上显示为1.5mm,可动刻度 读数为0.273 mm,二者相加就是测量值,1.5mm+0.273mm= 1.773mm。 (2)待测电阻丝的额定电流约为0.5 A,为了减小实验误差,应 选量程为0.6 A的电流表A1;待测电阻丝的电阻约为4,额定 电流约为0.5 A,故由欧姆定律得额定电压 约为2 V,所以电源应选E1。由于待测电阻 丝的电阻较小,故电流表应选外接法。电路 原理图如图所示。 答案：(1)1.773(1.7711.775均正确) (2)A1 E1 电路图见解析,
