2019_20学年高考物理主题2电路及其应用实验：测定金属的电阻率课件（必修）.pptx

,主题2 电路及其应用,实验：测定金属的电阻率,学科素养与目标要求,物理观念： 掌握测定金属电阻率的实验原理、实验器材. 科学探究： 了解本实验需要测的物理量及所用的器材和方法；能进行分组分层、自主合作探究，能综合信息进行数据处理. 科学思维： 进一步掌握用伏安法测电阻的电路的设计思想，会根据不同情况设计电路图. 科学态度与责任： 在实验过程中保持很好地交流、合作，准确记录数据，认真进行数据处理.,NEIRONGSUOYIN,内容索引,技能储备,达标检测,课时对点练,明确原理 提炼方法,检测评价 达标过关,注重双基 强化落实,题型演练,学以致用 实训演练,技能储备,1.实验原理 (1)把金属丝接入电路中，用伏安法测金属丝的电阻R(R ).电路原理图如图1所示.,图1,(2)用 测出金属丝的长度l，用 测出金属丝的直径d，算出 横截面积S,毫米刻度尺,2.实验器材 螺旋测微器、 、电压表、电流表、开关及导线、待测金属丝、电池、 .,螺旋测微器,毫米刻度尺,滑动变阻器,3.实验步骤 (1)测直径：用螺旋测微器在待测金属丝上三个不同位置 各测一次直径，并记录. (2)连电路：按如图1所示的电路图连接实验电路. (3)量长度：用 测量接入电路中的待测金属丝的有效长度，重复测量3次，并记录. (4)求电阻：把滑动变阻器的滑动触头调节到使接入电路中的电阻值 的位置，电路经检查确认无误后，闭合开关S.改变滑动变阻器滑动触头的位置，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)拆除实验电路，整理好实验器材.,毫米刻度尺,最大,4.数据处理 电阻R的数值可用以下两种方法确定： (1)计算法：利用每次测量的U、I值分别计算出电阻，再求出电阻的 作为测量结果. (2)图象法：可建立IU坐标系，将测量的U、I值描点作出图象，利用图象的 来求出电阻值R.,平均值,斜率,5.注意事项 (1)因一般金属丝电阻较小，为了减少实验的系统误差，必须选择电流表 法； (2)本实验若用限流式接法，在接通电源之前应将滑动变阻器调到阻值 状态. (3)测量l时应测接入电路的金属丝的 长度(即两接线柱之间的长度，且金属丝伸直)；在金属丝的3个不同位置上用螺旋测微器测量直径d. (4)电流不宜过 (电流表用00.6 A量程)，通电时间不宜 ，以免电阻率因温度升高而变化.,外接,有效,最大,大,太长,题型演练,(1)从图中读出金属丝的直径为_mm.,0.649(0.6470.651均可),一、实验原理及操作,例1 在“探究电阻与长度、横截面积的关系”的实验中，用刻度尺测量金属丝直径时的刻度位置如图2所示，金属丝的匝数为39，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，然后用控制变量法探究电阻与导体长度、横截面积的关系.,图2,解析 从题图中可读出紧密绕制的金属丝的宽度为2.53 cm，故直径为 0.064 9 cm0.649 mm(0.6470.651 mm均可).,(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，内阻约10 k B.电压表015 V，内阻约50 k C.电流表00.6 A，内阻约0.05 D.电流表03 A，内阻约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),A,C,E,解析 因为两节干电池的电动势是3 V，故用3 V量程的电压表A； 因为金属丝的电阻大约为5 ，如果把3 V的电动势全加在金属丝上，电流才是0.6 A，因此用量程是0.6 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.,错误a：_； 错误b：_.,导线连接在滑动变阻器的滑片上,实验中某同学的实物连线如图3所示，请指出该同学实物连线中的两处明显错误.,图3,采用了电流表内接法,(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4所示，其读数应为_ mm(该值接近多次测量的平均值).,0.398(0.3950.399均正确),二、实验数据处理,例2 在“测定金属的电阻率”实验中，所用测量仪器均已校准.待测金属丝接入电路部分的长度约为50 cm.,图4,解析 螺旋测微器的读数为0 mm39.80.01 mm0.398 mm.,(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3 V)、电流表(内阻约0.1 )、电压表(内阻约3 k)、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：,由以上实验数据可知，他们测量Rx是采用图5中的_图(选填“甲”或“乙”).,图5,甲,解析 由实验记录的数据可知Rx的阻值大约为5 . 由题知RxRV，故电流表外接. 若滑动变阻器接为限流式接法，电路中最小电流值Imin 0.12 A， 则Rx两端的电压最小值UminIminRx0.6 V， 而从实验数据可知Rx两端电压可为0.10 V， 因此滑动变阻器应采用分压式接法.,(3)图6是测量Rx的实验器材实物图，图中已连接了部分导线，滑动变阻器的滑片P置于变阻器的一端.请根据(2)所选的电路图，补充完成图中实物间的连线，并使闭合开关的瞬间，电压表或电流表不至于被烧坏.,图6,答案 见解析图,解析 实物图如图甲所示,甲,(4)这个小组的同学在坐标纸上建立U、I坐标系，如图7所示，图中已标出了与测量数据对应的4个坐标点.请在图中标出第2、4、6次测量数据的坐标点，并描绘出UI图线.由图线得到金属丝的阻值Rx_ (保留两位有效数字).,图7,4.4(4.34.7均可),答案 见解析图,解析 图线应过原点，选尽可能多的点连成一条直线，不在直线上的点均匀分布在直线两侧，明显偏离的点应舍去，如图乙所示. 图线的斜率反映了金属丝的电阻，因此金属丝的电阻值Rx4.4 .,乙,(5)根据以上数据可以估算出金属丝电阻率约为_. A.1102 m B.1103 m C.1106 m D.1108 m,C,故选项C正确.,(6)任何实验测量都存在误差，本实验所用测量仪器均已校准，下列关于误差的说法中正确的是_(有多个正确选项). A.用螺旋测微器测量金属丝直径时，由读数引起的误差属于系统误差 B.由电流表和电压表内阻引起的误差属于偶然误差 C.若将电流表和电压表的内阻计算在内，可以消除由测量仪表引起的系统误差 D.用UI图象处理数据求金属丝电阻可以减小偶然误差,CD,解析 系统误差是由仪器的某些不完善或实验方法不够完善等产生的，其测量结果总是偏大或偏小；偶然误差具有随机性，可以通过多次测量取平均值或图象法来减小偶然误差.,达标检测,现在要测量一段电阻丝的电阻率，其阻值Rx约为0.5 ，允许通过的最大电流为0.5 A.现有如下器材可供选择： 电流表A(量程0.6 A，内阻约为0.6 ) 电压表V(量程3 V，内阻约为3 k) 待测电阻丝Rx(阻值约为0.5 ) 标准电阻R0(阻值5 ) 滑动变阻器R1(5 ，2 A) 滑动变阻器R2(200 ，1.5 A) 直流电源E(E6 V，内阻不计) 开关S、导线若干,(1)图为四位同学分别设计的测量电路的一部分，你认为合理的是_；,C,需要在待测电阻Rx两端串联分压电阻，即串联标准电阻R0，,(2)实验中滑动变阻器应该选择_(选填“R1”或“R2”)，并采用_接法；,R1,分压式,解析 滑动变阻器若选用R2并采用限流式接法，调控范围小，操作不便，而电源内阻不计，不用考虑大电流时电源电动势的变化，因而选择R1，并采用分压式接法.,(3)根据你在(1)(2)中的选择，在图8甲上完成实验电路的连接；,答案 见解析图,图8,解析 根据测量电路图和滑动变阻器的分压式接法，实物连线如图所示.,(4)实验中，如果两电表的读数分别为U和I，测得拉直后电阻丝的长度为L、直 径为D，则待测电阻丝的电阻率的计算式为_；,(5)用螺旋测微器测量待测电阻丝的直径时读数如图乙所示，则该电阻丝的直径D_.,1.205(0.002) mm,解析 螺旋测微器的读数为1 mm0.0120.5 mm1.205 mm.,课时对点练,1.(多选)在“测定金属的电阻率”的实验中，以下操作中正确的是 A.用米尺测量金属丝的全长，且测量三次，算出其平均值，然后再将金属丝接 入电路中 B.用螺旋测微器在金属丝三个不同部位各测量一次直径，算出其平均值 C.用伏安法测电阻时，采用电流表内接法，多次测量后算出平均值 D.实验中应保持金属丝的温度不变,1,2,3,4,5,6,7,2.(多选)在“测定金属的电阻率”实验中，下列关于误差的说法中正确的是 A.电流表采用外接法，将会使测真 B.电流表采用外接法，由于电压表的并联引起了电阻丝分压的减小而引起测量 误差 C.由 可知，I、d、U、l中每一个物理量的测量都会引起的测量误差 D.由 可知对实验结果准确性影响最大的是直径d的测量,1,2,3,4,5,6,7,虽然电压表的并联引起电阻丝分的电压减小，但是计算电阻丝的电阻用的是电压和电流的瞬时对应关系，由于电压表的分流会使电流I的测量值偏大，电阻测量值偏小，引起误差，B错；,1,2,3,4,5,6,7,由 可知I、d、U、l每一个物理量的测量都会引起的误差，但由于直径的指数为2，所以对结果影响最大的是d的测量，C、D对.,3.在“测定金属的电阻率”的实验中，待测金属丝的电阻Rx约为5 ，实验室备有下列实验器材： A.电压表 (量程03 V，内阻约为15 k)； B.电压表 (量程015 V，内阻约为75 k)； C.电流表 (量程03 A，内阻约为0.2 )； D.电流表 (量程00.6 A，内阻约为1 )； E.滑动变阻器R1(010 ，0.6 A)； F.滑动变阻器R2(02 000 ，0.1 A)； G.电池组E(电动势为3 V)； H.开关S，导线若干. (1)为减小实验误差，应选用的实验器材有_(填器材前面的序号).,1,2,3,4,5,6,7,ADEGH,解析 由于电源的电动势为3 V，所以电压表应选A；,1,2,3,4,5,6,7,根据滑动变阻器允许通过的最大电流可知，滑动变阻器应选E； 还要选用电池组和开关，导线若干. 故应选用的实验器材有A、D、E、G、H.,(2)为减小实验误差，应选用如图1中_(选填“甲”或“乙”)为该实验的电路原理图，并按所选择的电路原理图把如图2中的实物图用线连接起来.,乙,1,2,3,4,5,6,7,答案 见解析图,图1,图2,解析 由于 应采用电流表外接法，应选题图乙所示电路， 实物连接如图所示.,1,2,3,4,5,6,7,(3)若用毫米刻度尺测得金属丝长度为60.00 cm，用螺旋测微器测得金属丝的直径及两电表的示数如图3所示，则金属丝的直径为_ mm，电阻值为_ .,0.636(0.6340.638均可),解析 从螺旋测微器可以读出金属丝的直径为0.636 mm， 从电压表可以读出电阻两端电压为1.20 V， 从电流表可以读出流过电阻的电流为0.50 A，,图3,2.4,1,2,3,4,5,6,7,4.用伏安法测量电阻R的阻值，并求出电阻率. 给定电压表(内阻约为50 k)、电流表(内阻约为40 )、滑动变阻器、电源、开关、待测电阻(约为250 )及导线若干(要求测量电流、电压能从0开始调节). (1)在虚线框中画出测量R的电路图.,1,2,3,4,5,6,7,答案 见解析图,解析 由于R ，应采用电流表外接法，要求测量电流、电压从0开始调节，滑动变阻器采用分压式接法. 如图所示.,1,2,3,4,5,6,7,(2)图4中的6个点表示实验中测得的6组电流I、电压U的值，试写出根据此图求R值的步骤：_.,答案 见解析,1,2,3,4,5,6,7,图4,解析 作UI图线，图线应为过原点的直线，使直线过尽可能多的点，不在直线上的点均匀分布在直线两侧，偏离直线较远的点(左起第2个点)应舍弃； 求该直线的斜率k，则Rk.,1,2,3,4,5,6,7,(3)求出的电阻值R_.(保留3位有效数字),229 (221237 均正确),1,2,3,4,5,6,7,解析 在图象中的直线上取两点，求出R229 .,(4)待测电阻是一均匀材料制成的圆柱体，用50分度的游标卡尺测量其长度与直径，结果分别如图5甲、乙所示.由图可知其长度为_，直径为_.,0.800 cm 0.190 cm,1,2,3,4,5,6,7,解析 题图甲读数l8 mm00.02 mm8.00 mm0.800 cm 题图乙读数d1 mm450.02 mm1.90 mm0.190 cm,图5,(5)由以上数据可求出_.(保留3位有效数字),8.11102 m,1,2,3,4,5,6,7,1,2,3,4,5,6,7,5.一根细长而均匀的金属管线样品，长约60 cm，电阻大约6 ，截面图如图6所示. (1)用螺旋测微器测量金属管线的外径，示数如图7所示，金属管线的外径为_ mm.,1.1250.001,图6 图7,(2)实验室有如下器材： A.电流表(量程0.6 A，内阻约0.1 ) B.电流表(量程3 A，内阻约0.03 ) C.电压表(量程3 V，内阻约3 k) D.滑动变阻器(1 750 ，0.3 A) E.滑动变阻器(15 ，3 A) F.蓄电池(6 V，内阻很小) G.开关一个，带夹子的导线若干 要进一步精确测量金属管线样品的阻值，电流表应选_，滑动变阻器应选_.(只填代号字母).,A,1,2,3,4,5,6,7,E,(3)将如图8所示的实物电路补充完整.,答案 如图所示,1,2,3,4,5,6,7,图8,(4)金属管线样品材料的电阻率为，通过多次测量得出金属管线的电阻为R，金属管线的外径为d，要想求得金属管线内形状不规则的中空部分的截面积S，在前面实验的基础上，还需要测量的物理量是_.计算中空部分截面积的 表达式为S_.,管线长度L,1,2,3,4,5,6,7,6.某同学要测量一均匀新材料制成的圆柱体的电阻率.步骤如下： (1)用20分度的游标卡尺测量其长度如图9甲所示，由图可知其长度为_mm；,50.15,1,2,3,4,5,6,7,图9,(2)用螺旋测微器测量其直径如图乙所示，由图可知其直径为_ mm；,4.700,1,2,3,4,5,6,7,(3)现已知圆柱体的电阻大约是200 ，该同学用伏安法精确测量其电阻R，现有的器材及其代号和规格如下： 待测圆柱体电阻R 电流表A1(量程04 mA，内阻约50 ) 电流表A2(量程010 mA，内阻约30 ) 电压表V1(量程03 V，内阻约10 k) 电压表V2(量程015 V，内阻约25 k) 直流电源E(电动势4 V，内阻不计) 滑动变阻器R1(阻值范围015 ，允许通过的最大电流2.0 A) 滑动变阻器R2(阻值范围02 k，允许通