高考物理总复习 实验七 测定金属的电阻率课件.ppt

实验七测定金属的电阻率 预备知识 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实 1所示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 图实 1 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 3 读数 测量时被测物体长度的整数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 2 游标卡尺的构造原理及读数 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 图实 2 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个的 20个的 50个的 见下表 4 读数 若用x表示由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 则记录结果表达为 x k 精确度 mm 3 伏安法测电阻 1 电流表的内接法和外接法的比较 实验试探法 按图实 3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 则采用电流表内接法 图实 3 4 电压表 电流表的读数对于电压表和电流表的读数问题 首先要弄清电表量程 即指针指到最大刻度时电表允许通过的最大电压或电流值 然后根据表盘总的刻度数确定精确度 按照指针的实际位置进行读数即可 1 0 3v的电压表和0 3a的电流表读数方法相同 此量程下的精确度是0 1v或0 1a 看清楚指针的实际位置 读到小数点后面两位 2 对于0 15v量程的电压表 精确度是0 5v 在读数时只要求读到小数点后面一位 即读到0 1v 3 对于0 0 6a量程的电流表 精确度是0 02a 在读数时只要求读到小数点后面两位 这时要求 半格估读 即读到最小刻度的一半0 01a 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 会用伏安法测电阻 并能测定金属的电阻率 实验原理 图实 4 4 把滑动变阻器的滑片调节到使接入电路中的电阻值最大的位置 电路经检查确认无误后 闭合开关s 改变滑动变阻器滑片的位置 读出几组相应的电流表 电压表的示数i和u的值 填入记录表格内 断开开关s 求出导线电阻rx的平均值 5 整理仪器 误差分析 1 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 2 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小 3 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 4 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 注意事项 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 应该在连入电路之后在拉直的情况下进行 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 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 1 如图实 5所示的三把游标卡尺 它们的游标尺从上至下分别为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 2 使用螺旋测微器测量金属丝的直径 示数如图实 6所示 则金属丝的直径是 mm 考点一测量仪器的读数 图实 5图实 6 3 图实 7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 图实 8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 图实 7图实 8 4 旋钮式电阻箱如图实 9所示 电流从接线柱a流入 从b流出 则接入电路的电阻为 今欲将接入电路的电阻改为2087 最简单的操作方法是 若用两个这样的电阻箱 则可得到的电阻值范围为 图实 9 解析 1 最上面图读数 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 中间图读数 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 最下面图读数 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 2 0mm 15 0 0 01mm 2 150mm 3 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 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 每小格为0 5v 表针示数为8 5v 4 电阻为1987 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9999 用这样的两个电阻箱串联可得到的最大电阻是2 9999 19998 故用两个这样的电阻箱 可得到的电阻值范围为0 19998 答案 1 17 723 853 18 2 2 150 3 0 020 440 12 20 0 11 700 58 5 4 1987将 1k 旋钮调到2 再将 100 旋钮调到00 19998 规律总结游标卡尺的读数应注意以下几点 1 看清精确度 例如易错成 11 4 0 1 mm 11 40mm正确的应为11 4mm 游标卡尺不需估读 后面不能随意加零 例如易错成 10 12 0 05 mm 10 6mm 正确的应为10 60mm 2 主尺上的单位应为厘米主尺上标识的1 2 3等数字通常是指厘米 读数时应将毫米和厘米分清 游标卡尺主尺上的最小刻度是1mm 例如易错成 5 4 0 05 mm 5 20mm正确的应为 50 4 0 05 mm 50 20mm 3 区分零刻度与标尺最前端例如易错成 13 9 0 05 mm 13 45mm正确读数为 14 9 0 05 mm 14 45mm 考点二仪器的选择和电路的设计 滑动变阻器 r 最大阻值约20 图实 10螺旋测微器 毫米刻度尺 开关s 导线 1 用螺旋测微器测量金属丝的直径 示数如图实 10所示 读数为 mm 2 若滑动变阻器采用限流接法 为使测量尽量精确 电流表应选 电源应选 均填器材代号 在虚线框内完成电路原理图 解析 1 螺旋测微器主尺读数为1 5mm 螺旋刻度每小格读数为0 01mm 读数为27 3 0 01mm 0 273mm 读数应为 1 5 0 273 mm 1 773mm 2 由于待测电阻rx阻值约为4 额定电流约为0 5a 电流表量程选0 6a 即 根据欧姆定律可得待测金属丝两端最大电压约为u irx 2v 所以电源选e1 答案 1 1 773 1 771 1 775均正确 2 e1电路图见解析 规律总结 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50cm 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实 11所示 其读数应为 mm 该值接近多次测量的平均值 考点三实验操作及实验数据的处理 图实 11 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3v 内阻约1 电流表 内阻约0 1 电压表 内阻约3k 滑动变阻器r 0 20 额定电流2a 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是采用图实 12中的 图 选填 甲 或 乙 图实 12 3 图实 13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 请根据图所选的电路图 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 图实 13 4 这个小组的同学在坐标纸上建立u i坐标系 如图实 14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u i图线 由图线得到金属丝的阻值rx 保留两位有效数字 图实 14 5 根据以上数据可以估算出金属丝电阻率约为 填选项前的符号 a 1 10 2 mb 1 10 3 mc 1 10 6 md 1 10 8 m 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选项是 有多个正确选项 a 用螺旋测微器测量金属丝直径时 由于读数引起的误差属于系统误差 b 由于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u i图象处理数据求金属丝电阻可以减小偶然误差 解析 1 千分尺读数 固定刻度值 旋转刻度格数 0 01mm 0 39 7 0 01mm 0 397mm 2 由记录数据知 rx约为5 若采用乙图限流电路 则当u 0 10v i 0 020a时 滑动变阻器须串入的电阻约为144 大于滑动变阻器的最大值20 所以实验中滑动变阻器r应采用分压式连接 故他们采用甲图电路 3 实物连接图见答案 连线时要注意 电压表的正 负极不要接反 滑动变阻器中滑片p的位置应使最初rx两端电压为零 6 系统误差是实验原理 实验方法不完善 测量工具不精密等因素造成的误差 偶然误差是人为 环境等偶然因素造成的误差 故读数引起的误差属偶然误差 而电表的内阻引起的误差是系统误差 a b选项错误 把电表内阻计算在内 完善了实验方案 可消除这一因素引起的系统误差 c选项正确 用多次测量求平均值的方法 可减小偶然误差 d选项正确 答案 1 0 397 0 395 0 399均正确 2 甲 3 如图 a 所示 4 如图 b 所示4 5 4 3 4 7均对 5 c 6 cd 本实验的关键是电阻的测量 除用伏安法测电阻外 还可用替代法或比例法进行测量 1 替代法 替代法的测量思路是等效的思想 可以是利用电流等效 也可以是利用电压等效 替代法测量电阻精度高 不需要计算 方法简单 但必须有可调的标准电阻 一般给定的仪器中要有电阻箱 替代法是用与被测量的某一物理性质等效 从而加以替代的方法 如图实 15所示 先把双刀双掷开关s2扳到1 闭合s1 调整滑动变阻器 使电流表指针指到某一位置 记下此时的示数i 最好为一整数 再把开关s2扳到2 调整电阻箱r0 使得电流表指针仍指到示数i 读出此时电阻箱的阻值r 则未知电阻rx的阻值等于r 图实 15 2 比例法 如果有可以作为标准的已知电阻的电表 可以采用比例法测电表的电阻 用比例法测电表内阻时 两个电流表一般是并联 据并联分流原理 两个电压表一般是串联 据串联分压原理 例如 测电流表和电压表的内阻 如果有可以作为标准的已知电阻的电表 都可以使用比例法 采用比例法测电阻的依据是 串联电路电压与电阻成正比 并联电路电流与电阻成反比 电压表可显示电阻两端的电压值 电流表可显示电阻中通过的电流 所以测电流表内阻应把两电流表并联 测电压表内阻应把两电压表串联 电路图分别如图实 16甲 乙所示 图实 16 2014 潍坊模拟 利用图实 17所示电路测量量程为3v的电压表内阻rv rv约为8k 某同学的实验步骤如下 图实 17 a 按电路图连接电路 将变阻器r1的滑片移到最右端 电阻箱的阻值调为零 b 合上s并调节r1 使电压表的指针指到满刻度 c 保持r1的滑片位置不变 调整电阻箱r的阻值大小 使电压表的指针指到满刻度的一半 d 读出电阻箱的阻