高考物理新一轮复习 实验专题 测定金属的电阻率课件.ppt

实验七测定金属的电阻率 第七章恒定电流 实验目的1 掌握电流表 电压表和滑动变阻器的使用方法 2 掌握螺旋测微器和游标卡尺的使用和读数方法 3 会用伏安法测电阻 进一步测定金属的电阻率 实验原理1 螺旋测微器 1 构造 如图甲 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 甲乙 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 估读一倍 0 01 mm 如图乙所示 固定刻度示数为2 0mm 不足半毫米 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 2 游标卡尺 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 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 伏安法测电阻电流表的内接法和外接法的比较 电流表分压u测 ux ua 电压表分流i测 ix iv 实验步骤1 在被测金属丝的三个不同位置各测一次直径 求出其平均值 2 按下图所示的原理电路图连接好用伏安法测电阻的实验电路 3 用毫米刻度尺测量接入电路中的被测金属导线的有效长度 反复测量3次 求出其平均值l 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 闭合电键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 断开电键s 求出导线电阻rx的平均值 5 整理仪器 误差分析1 金属丝直径 长度的测量带来误差 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 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 电键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 拓展创新 替代法测电阻1 原理 用电阻箱替代待测电阻 按右图连接好电路 调节电阻箱 使两次电流相等 则电阻箱的阻值就等于待测电阻的阻值 2 误差分析 电阻的测量值不受电表内阻的影响 而取决电表的灵敏度 电阻箱的精度和读数的准确性 测量仪器 仪表的读数 1 如图甲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 示数如图乙所示 则金属丝的直径是 mm 17 7 23 85 3 18 2 150 3 图丙使用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 对应刻度盘中每一小格代表 a 图中表针示数为 a 图丁使用较小量程时 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 0 02 0 44 0 1 2 20 0 1 1 70 0 5 8 5 3 旋钮式电阻箱如图戊所示 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 即可得到的电阻值范围为 1987 将 1k 旋钮调到2 再将 100 旋钮调到0 0 19998 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 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 每小格表示0 5v 表针示数为8 5v 3 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 总结提升 电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 仪器的选择和电路的设计 2012 高考山东卷 在测量金属丝电阻率的实验中 可供选用的器材如下 待测金属丝 rx 阻值约4 额定电流约0 5a 电压表 v 量程3v 内阻约3k 电流表 a1 量程0 6a 内阻约0 2 a2 量程3a 内阻约0 05 电源 e1 电动势3v 内阻不计 e2 电动势12v 内阻不计 滑动变阻器 r 最大阻值约20 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 示数如图所示 读数为 mm 1 773 1 771 1 775均正确 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 答案 电路如图所示 a1 e1 解析 1 螺旋测微器主尺读数为1 5mm 螺旋刻度读数为27 3 0 01mm 0 273mm 读数应为 1 5mm 0 273mm 1 773mm 2 由于待测电阻rx阻值约为4 额定电流约为0 5a 故电流表选a1 电源选e1 方法总结 在选择电表时 要先估算测量电路中最大电压和电流 或明确元件的额定电压或电流 然后根据电表量程略大于或等于最大值的原则选择合适的电表 对电路连接及实验数据处理的考查 2012 高考北京卷 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所示 其读数应为 mm 该值接近多次测量的平均值 0 398 0 395 0 399均正确 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是采用下图中的 图 选填 甲 或 乙 甲 3 下图是测量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 图见解析 4 这个小组的同学在坐标纸上建立u i坐标系 如图所示 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 4 4 4 3 4 7均正确 图见解析 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 c 3 实物连线如图所示 4 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 误差较大的舍去 如图所示 图线的斜率反映了金属丝的电阻 因此金属丝的电阻值rx 4 4 范例 2012 高考广东卷 某同学测量一个圆柱体的电阻率 需要测量圆柱体的尺寸和电阻 1 分别使用游标卡尺和螺旋测微器测量圆柱体的长度和直径 某次测量的示数如图甲和乙所示 长度为 cm 直径为 mm 5 01 5 316 5 310 5 320 2 按图丙连接电路后 实验操作如下 将滑动变阻器r1的阻值置于最 处