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1、三教上人（A+版-Applicable Achives）物理总复习：电学实验：探究导体的电阻与材料的关系 描绘小灯泡的伏安特性曲线编稿：李传安 审稿：张金虎【考纲要求】1、会使用游标卡尺、螺旋测微器；2、知道测定金属的电阻率所使用的仪器，理解实验原理；会根据实验需要选择合适的器材，能设计出合适的电路，能正确连接实验器材；3、对实验误差有一定的认识；4、知道“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验原理和器材，能按规范的步骤进行操作；5、理解实验过程中合适器材的选择原则；6、会根据需要选择选择不同的电路。【考点梳理】考点一、测定金属的电阻率 实验目的1、学会使用各种常用电学仪器以及正确读数；2、学会使用
2、螺旋测微器并掌握正确读数方法；3、学会用伏安法测量电阻的阻值，测定出金属的电阻率。实验器材被测金属丝、米尺、螺旋测微器、电压表、电流表、直流电源、电键、滑动变阻器和导线若干实验原理 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。它的小砧A和固定刻度S固定在框架F上。旋钮K、微调旋钮和可动刻度H、测微螺杆P连在一起，通过精密螺纹套在S上。 （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0.5mm，即旋钮K每旋转一周，P前进或后退0.5mm，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0.01mm。即螺旋测微器的精确度为0.01
3、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）001（毫米）2游标卡尺（1）构造（如图）：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的一种测量长度的工具。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l mm。常见的游
4、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度线对齐的游标的格数，则记录结果表达为（xKx精确度）mm。3电阻率的测定原理欧姆定律和电阻定律，用毫米刻度尺测一段金属丝导线的长度L，用螺旋测微器测导线的直径d，用伏安法测导线的电阻R，由，得。实验步骤（1）用螺旋测微器在导线的三个不同位置上各测一次，取直径d的平均值，然后计算出导线的横截面积S；（2）将金属丝两端固定在接线柱上悬空挂直，用毫米刻度尺测量接入电路的金属丝长度L（即有效长度），反复测量三次，求出平均值L；（3）依照图中所示的电路图用导
5、线把器材连好，并把滑动变阻器的阻值调至最大；（4）电路经检查无误后，闭合电键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，记入记录表格内，断开电键S，求出电阻R的平均值；（5）将测得R、L、d的值，代入电阻率计算公式，计算出金属丝的电阻率；（6）整理好实验器材，实验结束。注意事项 1、螺旋测微器的使用（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。（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
6、钮K，改用微调旋钮，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。（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。 2测定金属的电阻率要点诠释：（1）本实验中被测金属导线的电阻值较小，为了减少实验的系统误差，必须采用电流表外接法；（2）实验连线时，应先从电源的正极出发，依次将电源、电键、电流表、待测金属丝、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
7、丝的两端；（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，即电压表两并入点间的部分待测导线长度，测量时应将导线拉直；（4）闭合电键S之前，一定要使滑动变阻器的滑动片处在有效电阻值最大的位置；（5）在用伏安法测电阻时，通过待测导线的电流I的值不宜过大（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过高，造成其电阻率在实验过程中增大；（6）求R的平均值可用两种方法：第一种是用算出各次的测量值，再取平均值；第二种是用图象U一I（图线）的斜率来求出若采用图象法，在描点时，要尽量使点间的距离拉大一些，连线时要让各点均匀分布在直线两侧，个别明显偏离较远的点
8、可以不予考虑；（7）连接实物图时，所连的导线不要交叉，且接到接线柱上；（8）电流表与电压表的读数，注意有效数字的位数。误差分析误差来源1直径测量；2长度测量；3测量电路中电流表及电压表对电阻测量的影响；4通电电流大小，时间长短，致使电阻丝发热，电阻率随之变化；由于本实验采用电流表外接法，所以 ，由，所以 。考点二、描绘小灯泡的伏安特性曲线 实验目的1、描绘小灯泡的伏安特性曲线；2、分析曲线的变化规律并得出结论。实验器材小灯泡、46 V学生电源、滑动变阻器、电压表、电流表、开关和导线若干实验原理在纯电阻电路中，电阻两端的电压与通过电阻的电流是线性关系，但在实际电路中，由于各种因素的影响，UI图象
9、不再是一条直线读出若干组小灯泡两端的电压U和电流I，然后在坐标纸上以U为纵轴，以I为横轴画出U一I曲线。实验步骤要点诠释：1、适当选择电流表、电压表的量程，采用电流表的外接法，按图所示的原理电路图连接好实验电路图； 2、滑动变阻器采用分压接法。把滑动变阻器的滑动片调至滑动变阻器的A端，电路经检查无误后，闭合电键S；3、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，记入记录表格内，断开电键S；4、在坐标纸上建立一个直角坐标系，纵轴表示电流I，横轴表示电压U，用平滑曲线将各数据点连接起来，便得到伏安特性曲线；5、拆去实验线路，整理好实验器材。注意事项1、因本实验要作出I一U
10、图线，要求测出一组包括零在内的电压、电流值，因此，变阻器要采用分压接法；2、本实验中，因被测小灯泡电阻较小，因此实验电路必须采用电流表的外接法；3、电键闭合后，调节变阻器滑片的位置，使灯泡的电压逐渐增大，可在电压表读数每增加一个定值（如0. 5 V）时，读取一次电流值；调节滑片时应注意使电压表的示数不要超过小电珠的额定电压；4、电键闭合前变阻器滑片移到图中的A端；5、在坐标纸上建立坐标系，横纵坐标所取的分度比例应该适当，尽量使测量数据画出的图线占满坐标纸连线一定要用平滑的曲线，不能画成折线。误差分析1、测量电路存在系统误差，未考虑电压表的分流，造成测得的I值比真实值偏大；2、描绘U一I线时作图
11、不准确造成的偶然误差。【典型例题】类型一、游标卡尺、螺旋测微器的读数例1、(20XX 海南卷)某同学利用游标卡尺和螺旋测微器分别测量一圆柱体工件的直径和高度，测量结果如图（a）和（b）所示。该工件的直径为_cm，高度为_mm。【答案】1.220cm 6.861mm【解析】游标卡尺读数为：d=12mm+4(1/20)mm=1.220cm螺旋测微器的读数为：h=6.5mm+36.10.01mm=6.861mm举一反三【变式】某同学用螺旋测微器测量一铜丝的直径时，测微器的示数如图所示，该铜丝的直径为_mm。【答案】（1） 4.593 ( 4.592 或4.594 也同样给分）例2、读出下列游标卡尺的
12、读数：（1）_mm = _cm；（2）_mm = _cm；（3）_mm = _cm。【思路点拨】理解游标卡尺的原理，精度有三种0.1 mm（10分度）、0.05 mm（20分度）、0.02 mm（50分度），选刻度线对的最正的，没有估读，保留位数要对。【答案】（1）29.8mm = 2.98cm；（2）61.70mm = 6.170cm；（3）10.48mm = 1.048cm。【解析】（1）是十分度的游标卡尺，精确度为0.1mm。读数时从游标的0刻度线对上去读毫米的整数是29mm，再看游标与主尺的刻度线哪条对得最齐，游标的第8条，就是0.8mm，因此读数是29.8mm，再换成cm，即2.98
13、cm。（2）是二十分度的游标卡尺，精确度为0.05mm。读数时从游标的0刻度线对上去读毫米的整数是61mm，再看游标与主尺的刻度线哪条对得最齐，游标的第14条，就是0.70mm，因此读数是61.70mm，再换成cm，即6.170cm。要习惯以mm为单位读数，这样能保证有效位数不会错。（3）是五十分度的游标卡尺，精确度为0.02mm。读数时从游标的0刻度线对上去读毫米的整数是10mm，再看游标与主尺的刻度线哪条对得最齐，游标上的4后面第4条，就是0.48mm，（本图没有给放大图，很不好读数，要读准。若4后第1条线对得最齐，小数读数为0.42，若4后第2条线对得最齐，小数读数为0.44，依次类推）
14、因此读数是10.48mm，再换成cm，即1.048cm。【总结升华】以mm为单位读数较好，能够保证得分，工业上也是以mm为单位的。以cm为单位时不要丢掉后面的0。举一反三【变式】（1）从图中读出小球的直径是_mm。（2）在用“单摆测定重力加速度”的实验中：用主尺最小分度为1mm，游标上有20个分度的卡尺测量金属球的直径，结果如图（2）所示，可以读出此金属球的直径为_mm。【答案】（1）11.70 mm；（2）19.40 mm。类型二、测定金属的电阻率 例3、在“测定金属的电阻率”实验中，所用测量仪器均已校准，待侧金属丝接入电路部分的长度约为50cm。（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1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3V，内阻约1）、电流表（内阻约0.1）、电压表（内阻约3k）、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：次数1234567U/V0.100.300.701.001.501.702.30I/A0.0200.0600.1600.2200.3400.4600.520
