2018-2019高中物理 第二章 恒定电流 2.12 实验 测定金属的电阻率课件 新人教版选修3-1.ppt

12实验：测定金属的电阻率,【实验目的】1.掌握游标卡尺和螺旋测微器的原理及读数方法。2.练习使用电流表、电压表及伏安法测电阻。3.测定金属的电阻率。,【实验原理】1.电阻率的测量原理：(1)把金属丝接入电路中，用伏安法测金属丝的电阻R(R=)。电路原理如图所示。,(2)用毫米刻度尺测出金属丝的长度l，用螺旋测微器测出金属丝的直径d，算出横截面积S(S=)。(3)由电阻定律R=，得=求出电阻率。,2.螺旋测微器：(1)构造：如图，S为固定刻度，H为可动刻度。(2)原理：可动刻度H上的刻度为50等份，则螺旋测微器的精确度为0.01mm。,(3)读数。测量时被测物体长度的半毫米数由固定刻度读出，不足半毫米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)。,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+15.00.01mm=2.150mm。,3.游标卡尺：(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(如图所示)。,(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1mm。,常见的游标卡尺的游标尺上小等分刻度有10格的、20格的、50格的，其读数见下表：,(4)读数：若用x表示从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线对齐的游标的格数，则记录结果表示为(x+K精确度)mm。,【实验器材】毫米刻度尺，螺旋测微器或游标卡尺，直流电流表和直流电压表，滑动变阻器(阻值范围050)，电池组，开关，被测金属丝，导线若干。,【实验过程】一、实验步骤1.测直径：用螺旋测微器或游标卡尺在金属丝的三个不同位置上各测一次，并记录数据。,2.测长度：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，并记录。,3.连电路：依照图中所示的电路图用导线把器材连好，并把滑动变阻器的阻值调至最大。,4.测U、I：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，记入记录表格内，断开开关S。5.整理：拆除实验电路，整理好实验器材。,二、数据处理1.金属丝直径的读数：(1)利用螺旋测微器测金属丝直径，读数时应特别小心半刻度是否露出。(2)因螺旋测微器的精确度为0.01mm，可动刻度上对齐的格数需要估读。所以，若以毫米为单位的话，最后一位应出现在小数点后的第三位上。(3)把三个不同位置的测量值求平均值作为直径d。,2.金属丝长度的测量：(1)应测量接入电路中的有效长度。(2)因为用的是毫米刻度尺，读数时要读到毫米的下一位(别忘记估读)。(3)把三次测量值求平均值作为长度l。,3.电阻R的测量值的确定：方法一、平均值法：可以将每次测量的U、I分别计算出电阻，再求出电阻的平均值，作为测量结果。方法二、图象法：可建立U-I坐标系，将测量的对应U、I值描点作出图象，利用图象斜率来求出电阻值R。,4.计算出金属丝的电阻率：将测得的R、l、d的值，代入电阻率计算公式=,【注意事项】1.测量金属丝的长度时应当测量连入电路的金属丝的有效长度(而不是金属丝的总长度)。2.由于被测金属丝的阻值较小，为了减小测量误差，应选用电流表外接法。3.闭合开关S之前，一定要使滑动变阻器的滑片处在有效电阻值最大的位置。,4.为准确求出R的平均值，应采用U-I图象法求电阻。5.在用伏安法测电阻时，通过待测金属丝的电流I的值不宜过大(电流表用00.6A量程)，通电时间不宜过长，以免金属丝的温度过高，造成其电阻率在实验过程中增大。6.测金属丝直径一定要选三个不同部位进行测量，求其平均值。,热点一仪器读数和实验原理【典例1】现有一合金制成的圆柱体。为测量该合金的电阻率，现用伏安法测量圆柱体两端之间的电阻，用螺旋测微器测量该圆柱体的直径，用游标卡尺测量该圆柱体的长度。螺旋测微器和游标卡尺的示数如图甲和乙所示。,(1)由图读得圆柱体的直径为_mm，长度为_cm。(2)若流经圆柱体的电流为I，圆柱体两端之间的电压为U，圆柱体的直径和长度分别用D、L表示，则用D、L、I、U表示的电阻率的关系式为=_。,【正确解答】(1)圆柱体的直径为1.5mm+34.50.01mm=1.845mm；长度为42mm+80.05mm=42.40mm=4.240cm。(2)由欧姆定律R=和电阻定律R=联立得=答案：(1)1.845(1.8421.846均可)4.240(2),热点二实验数据处理和误差分析【典例2】某同学在一次“测定金属的电阻率”的实验中，用米尺测出接入电路部分的金属丝长度为l=0.720m，用螺旋测微器测出金属丝直径(刻度位置如图所示)，用伏安法测出金属丝的电阻(阻值大约为5)，然后计算出该金属材料的电阻率。在用伏安法测定金属丝的电阻时，除被测金属丝外，还有如下实验器材：,A.直流电源(输出电压为3V)B.电流表A(量程00.6A，内阻约0.125)C.电压表V(量程03V，内阻3k)D.滑动变阻器(最大阻值20)E.开关、导线等,(1)从图中读出金属丝的直径为_mm。(2)根据所提供的器材，在虚线框中画出实验电路图。(3)若根据伏安法测出金属丝的阻值为Rx=4.0，则这种金属材料的电阻率为_m(保留两位有效数字)。,【正确解答】(1)螺旋测微器读数为0.5mm+10.00.01mm=0.600mm。(2)由于电阻丝电