《高考物理创新案例(人教)实验八 测定金属的电阻率（同时练习使用螺旋测微器）》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高考物理创新案例(人教)实验八 测定金属的电阻率（同时练习使用螺旋测微器）（61页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、一、一、实验目的目的1掌握螺旋掌握螺旋测微器的原理及微器的原理及读数方法数方法2掌握掌握电流表、流表、电压表和滑表和滑动变阻器的使用方法及阻器的使用方法及电流表和流表和电压表的表的读数方法数方法3会用伏安法会用伏安法测电阻，并能阻，并能测定金属的定金属的电阻率阻率二、二、实验原理原理1螺旋螺旋测微器的构造原理及微器的构造原理及读数数(1)螺旋螺旋测微器的构造微器的构造图实81如如图实81所示是常用的螺旋所示是常用的螺旋测微器它的小砧微器它的小砧A和固定刻度和固定刻度S固定在框架固定在框架F上旋上旋钮K、微、微调旋旋钮K和和可可动刻度刻度H、测微螺杆微螺杆P连在一起，通在一起，通过精密螺精密螺纹
2、套套在在S上上(2)螺旋螺旋测微器的原理微器的原理测微螺杆微螺杆P与固定刻度与固定刻度S之之间的精密螺的精密螺纹的螺距的螺距为0.5 mm，即旋，即旋钮K每旋每旋转一周，一周，P前前进或后退或后退0.5 mm，而，而可可动刻度刻度H上的刻度上的刻度为50等份，每等份，每转动一小格，一小格，P前前进或后退或后退0.01 mm，即螺旋，即螺旋测微器的精确度微器的精确度为0.01 mm.读数数时误差出差出现在毫米的千分位上，因此，螺旋在毫米的千分位上，因此，螺旋测微器又叫千分尺微器又叫千分尺(3)读数：数：测量量时被被测物体物体长度的整数毫米数由固定刻度度的整数毫米数由固定刻度读出，小数部分由可出，
3、小数部分由可动刻度刻度读出出测量量值(mm)固定刻度数固定刻度数(mm)(注意半毫米刻度注意半毫米刻度线是是否露出否露出)可可动刻度数刻度数(估估读一位一位)0.01(mm)2伏安法伏安法测电阻阻(1)电流表的内接法和外接法的比流表的内接法和外接法的比较内接法内接法外接法外接法电路路图误差原因差原因电流表分流表分压U测UxUA电压表分流表分流I测IxIV试触法：如触法：如图实82所示，所示，将将电压表分表分别接在接在a、c和和b、c两点两点间时，若，若电流表示数流表示数变化化较大，大，说明明电压表分流表分流较大，大，应选用内接法，若用内接法，若电压表示数表示数变化化较大，大，则选用外用外接法接
4、法图实82三、实验器材三、实验器材 被测金属丝，螺旋测微器，毫米刻度尺，电池组，被测金属丝，螺旋测微器，毫米刻度尺，电池组，电流表，电压表，滑动变阻器，开关，导线若干电流表，电压表，滑动变阻器，开关，导线若干四、四、实验操作操作1实验步步骤(1)用螺旋用螺旋测微器在被微器在被测金属金属导线上上的三个不同位置各的三个不同位置各测一次直径，一次直径，求出其平均求出其平均值d，计算出算出导线的的横截面横截面积S.(2)按如按如图实83所示的原理所示的原理电路路图连接好用伏安法接好用伏安法测电阻的阻的实验电路路图实83(3)用毫米刻度尺用毫米刻度尺测量接入量接入电路中的被路中的被测金属金属导线的有效的
5、有效长度，反复度，反复测量量3次，求出其平均次，求出其平均值L.(4)把滑把滑动变阻器的滑阻器的滑动片片调节到使接入到使接入电路中的路中的电阻阻值最大的位置，最大的位置，电路路经检查确确认无无误后，后，闭合开关合开关S，改改变滑滑动变阻器滑阻器滑动片的位置，片的位置，读出几出几组相相应的的电流表、流表、电压表的示数表的示数I和和U的的值，记入表格内，断开入表格内，断开开关开关S.(5)拆去拆去实验线路，整理好路，整理好实验器材器材2数据数据处理理测量数据填入下表中：量数据填入下表中：五、注意事五、注意事项1测量直径量直径应在在导线连入入电路前路前进行，行，测量金属量金属丝的的长度，度，应该在在
6、连入入电路之后在拉直的情况下路之后在拉直的情况下进行行2本本实验中被中被测金属金属丝的的电阻阻值较小，故小，故须采用采用电流表流表外接法外接法3开关开关S闭合前，滑合前，滑动变阻器的阻阻器的阻值要要调至最大至最大4电流不宜太大流不宜太大(电流表用流表用00.6 A量程量程)，通，通电时间不不宜太宜太长5实验连线时，应先从电源的正极出发，依次将电源、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，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然后再把电压表并联在待测金属丝的两端六、误差分析六、误差分析1金属丝的横截面
7、积是利用直径计算而得，直径的测量金属丝的横截面积是利用直径计算而得，直径的测量是产生误差的主要来源之一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表外接法，测量值小于真实值，使电阻率的测量值偏小小3金属丝的长度测量、电流表和电压表的读数等会带来金属丝的长度测量、电流表和电压表的读数等会带来偶然误差偶然误差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，造成测量误差大，造成测量误差例例1在在“测定金属的定金属的电阻率阻率”的的实
8、验中，用螺旋中，用螺旋测微器微器测量金属量金属丝直径直径时的刻度位置如的刻度位置如图实84所示，用米尺所示，用米尺测出金属出金属丝的的长度度L，金属，金属丝的的电阻大阻大约为5 ，先，先用伏安法用伏安法测出金属出金属丝的的电阻阻R，然，然后根据后根据电阻定律阻定律计算出算出该金属材料金属材料的的电阻率阻率图实84(1)从从图中中读出金属出金属丝的直径的直径为_mm.(2)为此取来两此取来两节新的干新的干电池、池、电键和若干和若干导线及下列器及下列器材：材：A电压表表03 V，内阻，内阻10 kB电压表表015 V，内阻，内阻50 kC电流表流表00.6 A，内阻，内阻0.05 D电流表流表03
9、 A，内阻，内阻0.01 E滑滑动变阻器，阻器，010 F滑滑动变阻器，阻器，0100 要求较准确地测出其阻值，电压表应选要求较准确地测出其阻值，电压表应选_，电流，电流表应选表应选_，滑动变阻器应选，滑动变阻器应选_(填序号填序号)实验中某同学的实物接线如图实实验中某同学的实物接线如图实85所示，请指出该所示，请指出该同学实物接线中的两处明显错误同学实物接线中的两处明显错误错误错误1：_；错误错误2：_.图实85解析解析(1)从螺旋从螺旋测微器的主尺上可以看出，半毫米刻度微器的主尺上可以看出，半毫米刻度线已已经露出来，因此主尺上露出来，因此主尺上应读0.5 mm，螺旋上正，螺旋上正对第第18
10、个刻度个刻度线，可以估，可以估读0.180 mm，所以，所以该金属金属丝直径直径应为0.5 mm0.180 mm0.680 mm.(2)因因为两两节干干电池的池的电动势是是3 V，用，用3 V量程的量程的电压表表A；因；因为金属金属丝的的电阻大阻大约为5 ，如果把，如果把3 V的的电动势全全加在金属加在金属丝上，上，电流才是流才是0.6 A，因此用量程是，因此用量程是0.6 A的的电流表流表C；此；此题中金属中金属丝的的电阻大阻大约为5 ，为了减小了减小实验误差，差，应选10 的滑的滑动变阻器阻器E.答案答案(1)0.680(2)ACE错误1：导线连接接在滑在滑动变阻器的滑片上阻器的滑片上错误
11、2：采用了：采用了电流表内接法流表内接法例例2做做测一金属一金属电阻阻丝的的电阻阻Rx的的实验(1)某某实验小小组要用要用“伏安法伏安法”测量量电阻阻丝的的电阻阻Rx，已知，已知电压表内阻表内阻约3 k，电流表内阻流表内阻约1 ，若采用，若采用图实86甲甲电路路测量，量，则Rx的的测量量值比真比真实值_(填填“偏大偏大”或或“偏小偏小”)若若Rx约为10 应采用采用图_(选“甲甲”或或“乙乙”)的的电路，路，误差会比差会比较小小图实86(2)若若该实验小小组实验时，某次，某次测量量时电压表和表和电流表的流表的示示数如如图实87所示，所示，则电流表示流表示数为_ A，电压表表读数为_ V.图实8
12、7(3)该实验小组经过讨论，发现无论该实验小组经过讨论，发现无论是用图甲或图乙测量，都不可避免是用图甲或图乙测量，都不可避免产生由电表内阻引起的系统测量误产生由电表内阻引起的系统测量误差，于是该实验小组又设计了如图差，于是该实验小组又设计了如图实实88所示的实验方案，利用该所示的实验方案，利用该方案测量的主要实验步骤如下：方案测量的主要实验步骤如下：图实87第一步：将电键第一步：将电键S2接接2，闭合电键，闭合电键S1，调节滑动变阻器，调节滑动变阻器RP和和RW，使电表读数接近满量程，但不超过量程，记录此时电，使电表读数接近满量程，但不超过量程，记录此时电压表和电流表的示数为压表和电流表的示数
13、为U1、I1.请你根据实验原理为该实验小组写出接下的第二步操作，请你根据实验原理为该实验小组写出接下的第二步操作，并说明需要记录的数据：并说明需要记录的数据：_；由以上记录的数据计算出被测电阻由以上记录的数据计算出被测电阻Rx的表达式为的表达式为Rx_；简要分析此实验方案为何能避免电表内阻引起的实验简要分析此实验方案为何能避免电表内阻引起的实验误差：误差：_.1在在“探究决定探究决定导线电阻的因素阻的因素”的的实验中，以下操作中中，以下操作中错误的是的是 ()A用米尺用米尺测量金属量金属丝的全的全长，且，且测量三次，算出其量三次，算出其平均平均值，然后再将金属，然后再将金属丝接入接入电路中路中
14、B用螺旋用螺旋测微器在金属微器在金属丝三个不同部位各三个不同部位各测量一次量一次直径，算出其平均直径，算出其平均值C用伏安法用伏安法测电阻阻时采用采用电流表流表外外接法，多次接法，多次测量量后算出平均后算出平均值D实验中中应保持金属保持金属丝的温度不的温度不变解析：解析：实验中应测量出金属丝接入电路中的有效长度，实验中应测量出金属丝接入电路中的有效长度，而不是全长；金属丝的电阻很小，与电压表内阻相差而不是全长；金属丝的电阻很小，与电压表内阻相差很大，使金属丝与电压表并联，电压表对它分流作用很大，使金属丝与电压表并联，电压表对它分流作用很小，应采用电流表外接法故很小，应采用电流表外接法故A操作错
15、误操作错误答案：答案：A2分别用图实分别用图实89所示的所示的(a)、(b)两种电路测量同一未两种电路测量同一未知电阻的阻值图知电阻的阻值图(a)中两表的示数分别为中两表的示数分别为3 V、4 mA，图图(b)中两表的示数分别为中两表的示数分别为4 V、3.9 mA，则待测电阻，则待测电阻Rx的真实值为的真实值为 ()A略小于略小于1 kB略小于略小于750 C略大于略大于1 k D略大于略大于750 图实89答案：答案：D3某小某小组的两位同学采用的两位同学采用“伏安伏安法法”测金属金属丝的的电阻的阻的实验中，中，根据同一根据同一组数据数据进行正确描行正确描点后，甲、乙两位同学根据点后，甲、
16、乙两位同学根据自己的理解各作出一条自己的理解各作出一条图线，如如图实810甲、乙所示，甲、乙所示，根据你根据你对实验的理解，你的理解，你认为_同学的同学的图线正确，根据你正确，根据你选择的的图线算出算出该金属金属丝的的电阻阻为_.(保留两位有效数字保留两位有效数字)图实810答案：答案：甲甲3.8(3.73.9均可均可)4(2010福建高考福建高考)如图实如图实811所示是一些准备用来测所示是一些准备用来测量待测电阻量待测电阻Rx阻值的实验器材，器材及其规格列表如下：阻值的实验器材，器材及其规格列表如下：器材器材规格格待待测电阻阻Rx电源源E电压表表V1电压表表V2电流表流表A滑滑动变阻器阻器
17、R开关开关S、导线若干若干阻阻值在在9001000 之之间具有一定内阻，具有一定内阻，电动势约9.0 V量程量程2.0 V，内阻，内阻r11000 量程量程5.0 V，内阻，内阻r22500 量程，内阻量程，内阻r0.10 最大阻最大阻值约100 ，额定定电流流0.5 A图实811为了能正常进行测量并尽可能减小测量误差，实验要为了能正常进行测量并尽可能减小测量误差，实验要求测量时电表的读数大于其量程的一半，而且调节滑求测量时电表的读数大于其量程的一半，而且调节滑动变阻器能使电表读数有较明显的变化请用实线代动变阻器能使电表读数有较明显的变化请用实线代替导线，在所给的实验器材中选择若干合适的器材，
18、替导线，在所给的实验器材中选择若干合适的器材，连成满足要求的测量连成满足要求的测量Rx阻值的电路阻值的电路解析：解析：因因为电源源电动势为9 V，而待，而待测电阻阻约为1000 ，所以不可能使量程，所以不可能使量程为3.0 A的的电流表流表读数超数超过量量程的一半，故程的一半，故电流表舍弃不用；滑流表舍弃不用；滑动变阻器阻器总阻阻值小于待小于待测电阻阻阻阻值，只能采用分，只能采用分压式式电路接法由路接法由于于电压表内阻已知，故可将表内阻已知，故可将电压表当做表当做“电流表流表”来来使用使用答案：答案：连线如图连线如图5某学习小组为测量一铜芯电线的电阻率，他们截取了某学习小组为测量一铜芯电线的电
19、阻率，他们截取了一段电线，用米尺测出其长度为一段电线，用米尺测出其长度为L，用螺旋测微器测得，用螺旋测微器测得其直径为其直径为D，用多用电表测得其电阻值约为，用多用电表测得其电阻值约为2 ，为提，为提高测量的精度，该小组的人员从下列器材中挑选了一高测量的精度，该小组的人员从下列器材中挑选了一些元件，设计了一个电路，重新测量这段导线些元件，设计了一个电路，重新测量这段导线(用用Rx表表示示)的电阻的电阻A电源电源E(电动势为电动势为3.0 V，内阻不计，内阻不计)B电压表电压表V1(量程为量程为03.0 V，内阻约为，内阻约为2 k)C电压表电压表V2(量程为量程为015.0 V，内阻约为，内阻
20、约为6 k)D电流表电流表A1(量程为量程为00.6 A，内阻约为，内阻约为1 )E电流表电流表A2(量程为量程为03.0 A，内阻约为，内阻约为0.1 )F滑动变阻器滑动变阻器R1(最大阻值最大阻值10 ，额定电流，额定电流2.0 A)G滑动变阻器滑动变阻器R2(最大阻值最大阻值1 k，额定电流，额定电流1.0 A)H定值电阻定值电阻R0(阻值为阻值为3 )I开关开关S一个，导线若干一个，导线若干(1)如图实如图实812是该实验小组用螺旋是该实验小组用螺旋测微器对铜芯电线直径的某次测量，测微器对铜芯电线直径的某次测量，其读数是其读数是_ mm.(2)为提高实验的精确度，请你为该实为提高实验的
21、精确度，请你为该实验小组设计电路图，并画在下面的方验小组设计电路图，并画在下面的方框中框中图实812(3)实验时电压表选实验时电压表选_，电流表选，电流表选_，滑动，滑动变阻器选变阻器选_(只填代号只填代号)(4)某次测量时，电压表示数为某次测量时，电压表示数为U，电流表示数为，电流表示数为I，则该，则该铜芯电线材料的电阻率的表达式为：铜芯电线材料的电阻率的表达式为：_.解析：解析：(1)螺旋测微器读数时要注意固定螺旋测微器读数时要注意固定刻度上刻度上0.5刻度是否已露出，对可动尺读刻度是否已露出，对可动尺读数时要注意估读到小数点后第三位，单数时要注意估读到小数点后第三位，单位为位为mm，读数
22、为，读数为0.700 mm.(2)比较电压表内阻、电流表内阻和待测电阻的大小关系，比较电压表内阻、电流表内阻和待测电阻的大小关系，可得测量电路必须用电流表外接法，滑动变阻器采用分可得测量电路必须用电流表外接法，滑动变阻器采用分压式接法和限流式接法均可压式接法和限流式接法均可(如图所示如图所示)6在在“测定金属定金属丝的的电阻率阻率”的的实验中，某同学中，某同学进行了如行了如下下测量：量：(1)用毫米刻度尺用毫米刻度尺测量接入量接入电路中的被路中的被测金属金属丝的有效的有效长度度测量量3次，求出其平均次，求出其平均值l.其中一次其中一次测量量结果如果如图实813甲所示，金属甲所示，金属丝的另一端
23、与刻度尺的零的另一端与刻度尺的零刻刻线对齐，图中中读数数为_cm.用螺旋用螺旋测微器微器测量金属量金属丝的直径，的直径，选不同的位置不同的位置测量量3次，求出其次，求出其平均平均值d.其中一次其中一次测量量结果如果如图实813乙所示，乙所示，图中中读数数为_mm.图实813(2)采用如采用如图实814所示的所示的电路路测量金属量金属丝的的电阻阻电阻的阻的测量量值比真比真实值_(填填“偏大偏大”或或“偏小偏小”)最后由公式最后由公式_计算出金属算出金属丝的的电阻率阻率(用直接用直接测量的物理量表示量的物理量表示)图实814(3)请你根据图实请你根据图实814所示电路图在图实所示电路图在图实815中进行中进行实物连线实物连线(电流表选电流表选0.6 A量程，电压表选量程，电压表选3 V量程量程)图实815(3)实物连接如下图所示实物连接如下图所示同学们来学校和回家的路上要注意安全同学们来学校和回家的路上要注意安全
