【文档说明】高考物理一轮复习实验课课件11测定金属的电阻率含长度测量及测量工具的使用(含解析).ppt，共(48)页，1.633 MB，由MTyang资料小铺上传

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实验课11测定金属的电阻率(含长度测量及测量工具的使用)-2-一、实验目的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。2.掌握螺旋测微器和游标卡尺的原理及读数方法。3.会用伏安法测电阻,进一步测定金属的电阻率。-3-二、实验原理1.游标卡尺的构造、原理及读数(1)构

造(如图所示)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。-4-(2)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个的、20个的、50个的,见下表:(3)读数若用l0表示由主尺上读出的整毫米数,x表示从游标尺上读出与主尺上某一刻线对齐的游标的刻度数,则其读数为l=l0+kx,其中k为精确度。-5-2.螺旋测微器的构造、原理及读数(1)螺旋测微器的

构造下图是常用的螺旋测微器。它的测砧A和固定刻度S固定在尺架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。(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0.01mm。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。-6-(3)读数测量时被测物体长度的整毫米数由固定刻度读出,小数部分由可动刻度

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)。例: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+15.0×0.01mm=2.150mm。-7-3.伏

安法测电阻(1)电流表的内接法和外接法的比较-8-(2)两种电路的选择①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。③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。-9-(3)滑动变阻器的限流式接法和分压式接法-10-(4)仪器选择的三个原则

①安全性原则:通过电源、电阻、电流表、电压表等的电流不能超过其允许的额定电流。②精确性原则:根据实验的需要,选取精度合适的仪器,以尽可能减小实验误差。电压表、电流表指针的偏角要大于满偏的三分之一。③操作方便:实验时要调节方便,

易于操作,比如对滑动变阻器,如果是用分压法连入电路的,应选用小量程的滑动变阻器。移动滑片时,用电器上电压接近均匀变化,易于操作,反之,则会出现移动滑片时,刚开始时用电器上的电压几乎不变,过了某位置后又突

然增大的现象,不易操作。-11-4.电阻率的测定原理-12-三、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(阻值范围0~50Ω)、电池组、开关、被测金属丝、导线若干。四、实验步骤1.求金属丝横截面积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,则横截面积。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(即有效长度),反复测量三次,求出平均值l。-13-3.按照原理图(如图所示)连好电路。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,断开开关S,求出金属丝电阻Rx的平均值。5.整理仪器。-14-五、数据处理六、误差分析1.金属丝直径、长度的测量带来误差。2.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ρ测<ρ真。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。-15-七、注意事项1.螺旋测微器的使用(1)测量前须校对零点: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',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,停止转动,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。-16-(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,如半毫米刻度线是否露出。-17-2.测定金属的电阻率(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,测量应该在金属丝连入电路之后在拉直的情况下进行,测量待测导线接入电路的两个端

点之间的长度。(2)本实验中被测金属丝的电阻值较小,故须采用电流表外接法。(3)开关S闭合前,滑动变阻器的阻值要调至最大。(4)电流不宜太大(电流表用0~0.6A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。-18-考向1考向2考向3实验原理与操作例1(1)如图1所示的三把游标卡尺,它们的游标卡尺从上至下分别为9mm长10等分、19mm长20等分、49mm长50等分,它们的读数依次为mm,mm,mm。-19-考向

1考向2考向3(2)使用螺旋测微器测量金属丝的直径,示数如图2所示,则金属丝的直径是mm。图2-20-考向1考向2考向3(3)①图甲使用0.6A量程时,对应刻度盘上每一小格代表A,图中表针示数是A;当使用3A量程时,对应刻度盘上每一小格代表A,

图中表针示数为A。②图乙使用较小量程时,每小格表示V,图中表针的示数为V。若使用的是较大量程,则这时表盘刻度每小格表示V,图中表针示数为V。图3-21-考向1考向2考向3(4)旋钮式电阻箱如图4所示,电流从接线柱A流入,从B流出,则接入电路的电阻为Ω。今欲将接入电路的

电阻改为2087Ω,最简单的操作方法是。若用两个这样的电阻箱,即可得到的电阻值范围为。图4-22-考向1考向2考向3解析(1)图1甲读数:整毫米是17,不足1毫米数是7×0.1mm=0.7mm,最后结果是17mm+0.7mm=17.7mm。图

1乙读数:整毫米是23,不足1毫米数是17×0.05mm=0.85mm,最后结果是23mm+0.85mm=23.85mm。图1丙读数:整毫米是3,不足1毫米数是9×0.02mm=0.18mm,最后结果是3mm+0.18mm=3.18mm

。(2)固定刻度示数为2.0mm,不足半毫米的从可动刻度上读,其示数为15.0,最后的读数是2.0mm+15.0×0.01mm=2.150mm。(3)①使用0.6A量程时,刻度盘上的每一小格为0.02A,表针示数为0.44A;

当使用3A量程时,每一小格为0.1A,表针示数为2.20A。②电压表使用3V量程时,每小格表示0.1V,表针示数为1.70V;使用15V量程时,每小格表示0.5V,表针示数为8.5V。-23-考向1考向2考向3(4)电阻为198

7Ω。最简单的操作方法是将“×1k”旋钮调到2,再将“×100”旋钮调到0。每个电阻箱的最大阻值是9999Ω,用这样的两个电阻箱串联可得到的最大电阻是2×9999Ω=19998Ω。故用两个这样的电阻箱,可得到的电阻值范围为0~19998Ω。答案(1)17.723.853.18(2)2.150(3)

①0.020.440.12.20②0.11.700.58.5(4)1987将“×1k”旋钮调到2,再将“×100”旋钮调到00~19998Ω-24-考向1考向2考向3例2(1)某实验小组在测定金属电阻率的实验过程中,正确操作获得金属丝的直

径以及电流表、电压表的读数如图所示,则它们的读数依次是mm、A、V。-25-考向1考向2考向3(2)已知实验中所用的滑动变阻器阻值范围为0~10Ω,电流表内阻约为几欧,电压表内阻约为20kΩ,电源为干电池(不宜在长时间、大功率状况下使用),电源电动势E=4.5

V,内阻较小。则以下电路图中,(填字母代号)电路为本次实验应当采用的最佳电路,但用此最佳电路测量的金属丝电阻仍然会比真实值偏(选填“大”或“小”)。-26-考向1考向2考向3(3)若已知实验所用的电流表内阻的准确值RA=2.0Ω,那么测量金属丝电阻Rx的最佳电

路应是上图中的(填字母代号)电路。此时测得电流为I、电压为U,则金属丝电阻Rx=(用题中字母代号表示)。-27-考向1考向2考向3答案(1)0.9990.422.25(2)甲小(3)乙-28-考向1考向2考向3实验数据处理与误差分析例3实验室购买了一捆标称长度为100

m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1.7×10-8Ω·m,再利用图甲所示的电路测出铜导线的电阻Rx,从而确定导线的实际长度。可供使用的器材有:电流

表:量程0.6A,内阻约0.2Ω;电压表:量程3V,内阻约9kΩ;滑动变阻器R1:最大阻值5Ω;滑动变阻器R2:最大阻值20Ω;定值电阻:R0=3Ω;电源:电动势6V,内阻可不计;开关、导线若干。-29-考向1考向2考向3回答下列问题:(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。丙-30-考向1考向2考向3(

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位有效数字)。解析(1)由得,铜导线电阻Rx约1.7Ω,电路中Rx+R0约4.7Ω,若选R1=5Ω的滑动变阻器,则电路中电流将超过电流表量程,故滑动变阻器选R2。为

保护电路,闭合开关S前应将滑动变阻器的滑片移至a端,使其电阻为最大。(2)连接图见答案。(3)电压表量程3V,指针在2后第3条刻度线,故读数为2.30V。-31-考向1考向2考向3答案(1)R2a(2)如图所示(3)2.30(4)94-32-考向1考

向2考向3实验探究拓展电阻测量的特殊方法1.伏伏法测电阻(电压表的灵活选用)已知内阻的电压表可做电流表使用,在缺少合适的电流表的情况下,常用电压表代替电流表使用,这是设计电路中的高频考点。-33-考向1考向2考

向3例4用以下器材可测量电阻Rx的阻值。待测电阻Rx,阻值约为600Ω;电源E,电动势约为6.0V,内阻可忽略不计;电压表V1,量程为0~500mV,内阻r1=1000Ω;电压表V2,量程为0~6V,内阻r2约为10k

Ω;电流表A,量程为0~0.6A,内阻r3约为1Ω;定值电阻R0,R0=60Ω;滑动变阻器R,最大阻值为150Ω;单刀单掷开关S一个,导线若干。-34-考向1考向2考向3(1)测量中要求两只电表的读数都

不小于其量程的,并能测量多组数据,请在虚线框中画出测量电阻Rx的实验电路图。(2)若选择测量数据中的一组来计算Rx,则由已知量和测量物理量计算Rx的表达式为Rx=,式中各符号的意义是。(所有物理量用题

中代表符号表示)-35-考向1考向2考向3-36-考向1考向2考向3答案(1)电路图见解析(2)U1为电压表V1的读数,U2为电压表V2的读数,r1为电压表V1的内阻,R0为定值电阻-37-考向1考向2考向32.安安法测电阻已知内阻的电流表可做电压表使用,在缺少合适的电压表的

情况下,常用电流表代替电压表使用,这是电学设计电路的高频考点。-38-考向1考向2考向3例5用伏安法测定一个待测电阻Rx的阻值(阻值约为200Ω),实验室提供如下器材:电池组E:电动势3V,内阻不计;电流表A1:量程0~15mA,内阻约为

100Ω;电流表A2:量程0~300μA,内阻为1000Ω;滑动变阻器R1:阻值范围0~20Ω,额定电流2A;电阻箱R2,阻值范围0~9999Ω,额定电流1A;开关S、导线若干。要求实验中尽可能准确地测量Rx的阻值,请回答下列问题:(1)

为了测量待测电阻两端的电压,可以将电流表(填写器材代号)与电阻箱串联,并将电阻箱阻值调到Ω,这样可以改装成一个量程为3.0V的电压表。-39-考向1考向2考向3(2)在图甲中画完整测量Rx阻值的电路图,并在图中标明器

材代号。甲-40-考向1考向2考向3(3)调节滑动变阻器R1,两表的示数如图乙所示,可读出电流表A1的示数是mA,电流表A2的示数是μA,测得待测电阻Rx的阻值是。本次测量存在一定的系统误差,考虑这个原

因测量值比真实值(选填“偏大”或“偏小”)。乙-41-考向1考向2考向3-42-考向1考向2考向3答案(1)A29000(2)电路如图(3)8.0150187.5Ω偏小-43-考向1考向2考向33.半偏法测电表内阻(1)半偏法近似测量电流表内阻。甲方

法一:如图甲所示,测量电流表G的内阻,操作步骤如下:①将电阻箱R的电阻调到零;②闭合S,调节R0,使G表达到满偏I0;③保持R0不变,调节R,使G表示数为;④由上可得RG=R。-44-考向1考向2考向3方法二:如

图乙所示,测量电流表A的内阻,操作步骤如下:乙①断开S2、闭合S1,调节R0,使A表满偏为I0;②保持R0不变,闭合S2,调节R,使A表读数为;③由上得RA=R。-45-考向1考向2考向3(2)半偏法近似测量电压表内阻

。丙如图丙所示,测量电压表V的内阻,操作步骤如下:①滑动变阻器的滑片滑至最右端,电阻箱的阻值调到最大;②闭合S1、S2,调节R0,使V表示数指到满偏刻度;③断开S2,保持R0不变,调节R,使V表指针指到满刻度的一

半;④由上可得RV=R。-46-考向1考向2考向3例6电压表满偏时通过该表的电流是半偏时通过该表电流的两倍。某同学利用这一事实测量电压表的内阻(半偏法),实验室提供的器材如下:待测电压表V(量程3V,内

阻约为3000Ω),电阻箱R0(最大阻值为99999.9Ω),滑动变阻器R1(最大阻值100Ω,额定电流2A),电源E(电动势6V,内阻不计),开关2个,导线若干。-47-考向1考向2考向3(1)虚线框内为该同学设计的测量电压表内阻的电路图的一部分,将电

路图补充完整。(2)根据设计的电路,写出实验步骤:。(3)将这种方法测出的电压表内阻记为RV',与电压表内阻的真实值RV相比,RV'(选填“>”“=”或“<”)RV,主要理由是。-48-考向1考向2考向3答案(1)实验电路图如图所示。

(2)移动滑动变阻器的滑片,以保证通电后电压表所在支路分压最小;闭合开关S1、S2,调节R1,使电压表的指针满偏;保持滑动变阻器滑片的位置不变,断开S2,调节电阻箱R0使电压表的指针半偏;读取电阻箱所示的电阻值,此即为测得的电压表内阻(3)>断开S2,调节电阻箱使电压表成半偏状态,电压

表所在支路总电阻增大,分得的电压也增大;此时R0两端的电压大于电压表的半偏电压,故RV'>RV