实验(1)测量电阻 测定金属丝的电阻率.pptx

按Esc键退出返回目录 第三节 实验(1):测量电阻 测定金属丝的电阻率 按Esc键退出返回目录 基础梳理整合 核心理解深化 方法探究突破 按Esc键退出返回目录 基础梳理整合 构建能力大厦的奠基石 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.掌握螺旋测微器及游标卡尺的原理及读数方法。 3.会用伏安法测电阻,进一步测定金属丝的电阻率。 二、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、开 关、滑动变阻器、导线等。 根据欧姆定律和电阻定律,用毫米刻度尺测一段金属丝的长度l,用螺 旋测微器测金属丝的直径d,用伏安法测金属丝的电阻R,由R= ,所 以金属丝的电阻率= R。 三、实验原理 四、实验步骤 1.用螺旋测微器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。 2.依照电路图(如图)用导线将器材连好,将滑动变阻器的阻值调至最 大。 3.用毫米刻度尺测量接入电路中的被测金属丝的长度,即有效长度,反 复测量3次,求出其平均值l。 4.电路经检查确认无误后,闭合开关S,改变滑动变阻器滑动片的位置, 读出几组相应的电流值和电压值,记入表格内;断开开关S,求出金属 丝电阻R的平均值。 5.将测得的R、l、d值,代入电阻率计算公式= = ,计算出金属 丝的电阻率。 6.拆去实验线路,整理好实验器材。 五、误差分析 1.金属丝直径、长度测量带来误差。 2.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;外接法的误差是由于电压表的分流作 用,使得电流表的测量值大于通过待测电阻电流的实际值,导致待测 电阻的测量值小于实际值。这时测量值为电压表与待测电阻并联阻 值R测= = R0,则采用电流表内接法。如果 Rx、RA、RV的阻值关系不知道,也无法粗略估计时,可应用试触法判 定。具体做法是:在如图所示的电路中,改变电表的连接方式,拿电压 表的一个接线柱分别接触M、N两点,观察电流表和电压表的示数变 化,如果电流表示数变化明显,说明电压表内阻对电路影响较大,应采 用电流表内接法。如果电压表示数变化明显,说明电流表内阻对电 路影响较大,应采用电流表外接法。 2.滑动变阻器的两种接法 (1)两种电路的比较 分压电路限流电路 电路图 电压变化范围0U UU 续表 分压电路限流电路 功率P=UI总=U(I+I)P=UI 滑动 变阻 器的 选择 一般选用滑动变阻器的全 电阻小于用电器的电阻,在 0.10.5倍之间为好。即阻 值小些,以获得较大的电流 输出 一般选用滑动变阻器的全电阻和 用电器的电阻相差不多或大几倍, 在25倍为好,这样既便于调节用 电器两端电压,变化范围又比较大 。若过大,则不能有效地控制电流 ;过小,则控制电流不平稳,会造成 电流值跳跃太大 (2)选用限流电路还是选用分压电路的一般原则 用电器两端电压要求变化范围较大,或从零开始连续可调,应选分 压电路。 如果采用限流电路时,电路中最小电流等于或大于用电器的额定电 流,应选分压电路。 如果滑动变阻器的全阻值比用电器的阻值小得多,为了能使用电器 两端电压有较大变化,应选分压电路。 如果滑动变阻器的全阻值与用电器的阻值相差不多,两种电路都可 以对用电器的电压(电流)进行有效方便的控制,从节省电能和电路简 单考虑,应选限流电路。 二、螺旋测微器和游标卡尺的使用 【自主探究2】 (1)有一游标卡尺,主尺的最小分度是1 mm,游标上有2 0个小的等分刻度。用它测量一小球的直径,如图甲所示的读数是 mm。 (2)如图乙,用螺旋测微器测量一根金属丝的直径,如图所示的读数是 mm。 甲 乙 答案:(1)13.55 (2)0.680(或0.681) 解析:(1)主尺读数为13 mm,游标尺读数为110.05 mm=0.55 mm,所以 图甲的读数为13.55 mm。(2)固定刻度半毫米线已经露出,读数为0.5 mm,而从可动刻度上读的示数为18.0,最后的读数为(0.5+18.00.01) mm=0.680 mm。 按Esc键退出返回目录 归纳要点：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0.5 mm,即旋钮每 旋转一周,P前进或后退0.5 mm,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0.01 mm,即螺旋测微器的精确度为0.01 mm。 读数时估算到毫米的千分位上,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)0.01(毫米) 如图所示,固定刻度示数为2.0 mm,不足0.5毫米的部分从可动刻度上 读的示数为15.5格,最后的读数为2.0 mm+15.50.01 mm=2.155 mm。 2.游标卡尺构造原理和读数 (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,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。 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1 mm。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: 刻度格 数(分度) 1090.10.1 20190.050.05 50490.020.02 (4)读数:若用x表示由主尺上读出的整毫米数;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,则记录结果表达为(x+K精确 度)mm。 按Esc键退出返回目录 方法探究突破 提升应用技巧的突破口 【例1】用伏安法测量一个定值电阻的阻值,所需器材及规格如下: (1)待测电阻Rx(约100 ) (2)直流毫安表A(量程010 mA,内阻50 ) (3)直流电压表V(量程03 V,内阻5 k) (4)直流电源(输出电压4 V,内阻不计) (5)滑动变阻器(最大阻值为15 ,允许最大电流1 A) (6)开关一个,导线若干条 思路点拨:(1)怎样比较Rx、RA、RV,以确定测量电路的接法? (2)滑动变阻器能否用限流接法,为什么? 实物图上连线。 为了较准确地测量电阻阻值,根据器材的规格和实验要求,在本题的 解析:本题的电路选择有两种:一是滑动变阻器两种电路的选择;二是 伏安法两种电路的选择。 若采用限流电路,由题给条件,电路中干路最小电流为I干min = A=24 mA。显然,超出了直流毫安表的量程。且由变阻 器阻值R=15 Rx知,应选择外接法。 最后画出电路图如图甲所示,实物连线如图乙所示。 甲 乙 答案:见解析 拓展链接 在“测定金属丝的电阻率”的实验中,用螺旋测微器测量金属丝 直径时的刻度位置如图所示,用米尺测出金属丝的长度l,金属丝的电阻大 约为5 ,先用伏安法测出金属丝的电阻R,然后根据电阻定律计算出该金 属材料的电阻率。 (1)从图中读出金属丝的直径为 mm。 (2)为此取来两节新的干电池、开关和若干导线及下列器材: A.电压表03 V,内阻10 k B.电压表05 V,内阻50 k C.电流表00.6 A,内阻0.05 D.电流表03 A,内阻0.01 E.滑动变阻器,010 F.滑动变阻器,0100 要求较准确地测出其阻值,电压表应选 ,电流表应选 ,滑动 变阻器应选 (填序号)。 实验中某同学的实物接线如图所示,请指出该同学实物接线中的 两处明显错误。 错误1 错误2 答案:(1)0.680(或0.679) (2)A C E 错误1:导线连接在滑动变阻器的滑片上 错误2:采用了电流表内接法 解析:(1)从螺旋测微器的固定刻度上可以看出,半毫米刻度线已经露 出来,因此主尺上应读0.5 mm,可动刻度上接近第18个刻度线,可以估 读0.180 mm(或0.179 mm),所以该金属丝直径应为0.5 mm+0.180 mm (或0.179 mm)=0.680 mm(或0.679 mm)。 (2)由电路图知电源是两节干电池,电动势是3 V,选用03 V量程的 电压表A;因为电阻丝的电阻大约为5 ,如果把3V的电动势全加在电 阻丝上,电流为0.6 A,因此选用量程为00.6 A的电流表C;此题中金属 丝的电阻大约为5 ,为了减小实验误差,应选10 的滑动变阻器E。 【例2】 在物理兴趣小组活动中,一同学利用下列器材设计并完成了 “探究导体阻值与长度的关系”的实验。 电压表V1 量程03 V 内阻约为900 电压表V2 量程010 V 内阻约为3 k 电流表A 量程060 mA 内阻约为5 电源E1 电动势1.5 V 内阻约为0.2 电源E2 电动势4.5 V 内阻约为0.4 滑动变阻器(最大阻值为10 ) 粗细均匀的同种电阻丝,开关、导线和刻度尺 其主要实验步骤如下: A.选取图中器材,按示意图连接电路 B.用伏安法测定电阻丝的阻值R C.用刻度尺量出电阻丝的长度L D.依次减小电阻丝的长度,保持电路其他部分不变,重复步骤B、C。 E.处理数据,根据下列测量结果,找出电阻丝值与长度的关系 为使实验尽可能准确,请你对上述步骤中画线处加以改进。 (1) (2) L/m0.995 60.804 90.598 10.402 10.195 8 R/104.885.365.246.627.1 解析:(1)根据电动势的大小和电压表的量程不能选择10 V,电路图选 择V1当然正确。为减小测量误差,要求电压表的指针偏转过半,故1.5 V的电动势太小,电源E1应换为E2。 (2)由于 = 67 ,第一组测量值104.8 为大电阻,用 内接伏安法,第五组测量值27.1 为小电阻,用外接伏安法,这说明选 择内、外接法应先用试触法判断调整后再测量。 (2