高中物理 实验七测定金属的电阻率课件 教科版.ppt

实验七测定金属的电阻率 1 掌握螺旋测微器的原理及读数方法 2 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 3 会用伏安法测电阻 并能测定金属的电阻率 1 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 不足半毫米 而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 伏安法测电阻 1 电流表的内接法和外接法的比较 2 两种电路的选择 阻值比较法 先将待测电阻的估计值与电压表 电流表内阻进行比较 若rx较小 宜采用电流表外接法 若rx较大 宜采用电流表内接法 简单概括为 大内偏大 小外偏小 比值法当时 用电流表外接法 当时 用电流表内接法 实验试探法 按如图所示接好电路 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 则可采用电流表外接法 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 则可采用电流表内接法 3 电阻率的测定原理把金属丝接入如图所示的电路中 用电压表测金属丝两端的电压 用电流表测金属丝中的电流 根据计算金属丝的电阻rx 然后用毫米刻度尺测量金属丝的有效长度l 用螺旋测微器测量金属丝的直径d 计算出金属丝的横截面积s 根据电阻定律得出计算金属丝电阻率的公式 毫米刻度尺 螺旋测微器 直流电流表和直流电压表 滑动变阻器 阻值范围0 50 电池组 开关 被测金属丝 导线若干 一 实验步骤1 直径测定 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 计算出金属丝的横截面积2 电路连接 按如图所示的电路原理图连接好用伏安法测电阻的实验电路 3 长度测量 用毫米刻度尺测量接入电路中的被测金属丝的有效长度 反复测量3次 求出其平均值l 4 u i测量 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 记入表格内 断开开关s 5 拆除实验线路 整理好实验器材 二 数据处理1 在求rx的平均值时可用两种方法 1 用分别算出各次的数值 再取平均值 2 用u i图线的斜率求出 2 计算电阻率 将记录的数据u i l d的值代入电阻率计算式 1 金属丝的横截面积是利用直径计算而得的 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均会带来偶然误差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 1 本实验中被测金属丝的电阻值较小 因此实验电路一般采用电流表外接法2 实验连线时 应先从电源的正极出发 依次将电源 开关 电流表 待测金属丝 滑动变阻器连成主干线路 闭合电路 然后再把电压表并联在待测金属丝的两端3 测量被测金属丝的有效长度 是指测量待测导线接入电路的两个端点之间的长度 亦即电压表两端点间的待测金属丝长度 测量时应将金属丝拉直 反复测量三次 求其平均值 4 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5 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6 在用伏安法测电阻时 通过待测金属丝的电流强度i不宜过大 电流表用0 0 6a量程 通电时间不宜过长 以免金属丝的温度明显升高 造成其电阻率在实验过程中逐渐增大7 若采用图像法确定rx 在描点时 要尽量使各点间的距离拉大一些 连线时要尽可能地让各点均匀分布在直线的两侧 个别明显偏离较远的点可以不予考虑 替代法测电阻1 实验器材待测电阻 电阻箱 电流表 单刀双掷开关 电池 导线若干2 实验原理用电阻箱替代待测电阻 按如图连接好电路 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 3 误差分析这样测出的阻值与电表的阻值无关 而取决于两次电流表的读数的准确性 避免了因电表的内阻产生的系统误差 操作步骤也很简捷 仪器的选择和电路的设计 例证1 2011 天津高考 某同学测量阻值约为25k 的电阻rx 现备有下列器材 a 电流表 量程100 a 内阻约2k b 电流表 量程500 a 内阻约300 c 电压表 量程15v 内阻约100k d 电压表 量程50v 内阻约500k e 直流电源 20v 允许最大电流1a f 滑动变阻器 最大阻值1k 额定功率1w g 电键和导线若干 电流表应选 电压表应选 填字母代号 该同学正确选择仪器后连接了以下电路 为保证实验顺利进行 并使测量误差尽量减小 实验前请你检查该电路 指出电路在接线上存在的问题 1 2 规范解答 直流电源的电压为20v 为了提高读数准确度应该选择电压表c 因此待测电阻两端电压不得超过15v 则通过的电流不超过电流表应该选b 为了减小误差电流表应采用内接法 因为滑动变阻器的阻值远小于待测电阻的阻值 若串联 限流效果不明显 应该采用分压接法接入电路 答案 bc 1 电流表应采用内接法 2 滑动变阻器应采用分压式接法 用表格和图像分析实验数据 例证2 2011 浙江高考 在 探究导体电阻与其影响因素的定量关系 实验中 为了探究3根材料未知 横截面积均为s 0 20mm2的金属丝a b c的电阻率 采用如图所示的实验电路 m为金属丝c的左端点 o为金属丝a的右端点 p是金属丝上可移动的接触点 在实验过程中 电流表读数始终为i 1 25a 电压表读数u随op间距离x的变化如表 1 绘出电压表读数u随op间距离x的变化图线 2 求出金属丝的电阻率 并进行比较 规范解答 1 建立u x坐标系 进行描点 连线 得到图线如图所示 2 根据欧姆定律又根据电阻定律所以由 1 中图线可知 从600mm到1000mm为金属丝a ua 6 5 3 9 v 2 6v 1 04 10 6 m从1000mm到2000mm为金属丝b ub 7 1 6 5 v 0 6v从2000mm到2400mm为金属丝c uc 9 7 7 1 v 2 6v 通过计算可知 金属丝a和c电阻率相同 远大于金属丝b的电阻率 答案 1 见规范解答 2 a 1 04 10 6 m 0 96 10 6 1 10 10 6 m b 9 6 10 8 m 8 5 10 8 1 10 10 7 m c 1 04 10 6 m 0 96 10 6 1 10 10 6 m 金属丝a与c电阻率相同 远大于金属丝b的电阻率 1 在 测定金属丝电阻率 的实验中 由可知 对实验结果的准确性影响最大的是 a 金属丝直径d的测量b 电压u的测量c 电流i的测量d 金属丝长度l的测量 解析 选a 四个选项中的四个物理量对金属丝的电阻率均有影响 但影响最大的是直径d 因为在计算式中取直径的平方 2 在测定金属丝的电阻率实验中 用螺旋测微器测量金属丝的直径 示数如图所示 读数为 mm 解析 固定刻度部分读数为0 5mm 可动刻度部分读数为11 7 0 01mm 0 117mm 则螺旋测微器的读数为0 5mm 0 117mm 0 617mm 0 616 0 619mm都对 答案 0 617 0 616 0 619 3 某小组的两位同学采用 伏安法 测金属丝的电阻实验中 根据同一组数据进行正确描点后 甲 乙两位同学根据自己的理解各作出一条图线 如图甲 乙所示 根据你对实验的理解 你认为 同学的图线正确 根据你选择的图线算出该金属丝的电阻为 保留两位有效数字 解析 当金属丝两端电压为零时 通过的电流也为零 因此图线必过原点 故甲同学的图线正确 在甲同学画的图线上距原点较远的地方取一个点 其坐标值为 0 4a 1 52v 故金属丝电阻为 答案 甲3 8 4 2011 新课标全国卷 为了测量一微安表头a的内阻 某同学设计了如图所示的电路 图中 a0是标准电流表 r0和rn分别是滑动变阻器和电阻箱 s和s1分别是单刀双掷开关和单刀开关 e是电池 完成下列实验步骤中的填空 1 将s拨向接点1 接通s1 调节 使待测表头指针偏转到适当位置 记下此时 的读数i 2 然后将s拨向接点2 调节 使 记下此时rn的读数 3 多次重复上述过程 计算rn读数的 此即为待测微安表头内阻的测量值 解析 1 将s拨向接点1 接通s1 通过调节滑动变阻器r0 使待测表头指针偏转到适当位置 记下此时a0 或标准电流表 的读数i 2 然后将s拨向接点2 保持r0不变 调节变阻箱rn 使a0 或标准电流表 的读数仍为i 记下此时rn的读数 在实验期间 用rn代替了a表 而标准电流表a0的读数不变 故此rn的读数就是待测表a的内阻 3 为提高精确度 实验时要多次重复上述过程 计算rn读数的平均值 此即为待测微安表头内阻的测量值 答案 1 r0a0 或标准电流表 2 rna0 或标准电流表 的读数仍为i 3 平均值 5 某同学想要了解导线在质量相同时 电阻与截面积的关系 选取了材料相同 质量相等的5卷导线 进行了如下实验 1 用螺旋测微器测量某一导线的直径如图所示 读得直径d mm 2 该同学经实验测量及相关计算得到如下数据 请你根据以上数据判断 该种导线的电阻r与截面积s是否满足反比关系 若满足反比关系 请说明理由 若不满足 请写出r与s应满足的关系 3 若导线的电阻率 5 1 10 7 m 则表中阻值为3 1 的导线长度l m 结果保留两位有效数字 解析 1 螺旋测微器读数要严格按步骤读取 读数为 1 20 0 0 01 mm 1 200mm 2 由数据可得 r与s不成反比 r与s2成反比 或rs2 恒量 3 根据电阻定律公式所以答案 1 1 200 2 不满足 r与s2成反比 或rs2 恒量 3 19 6 某电流表的内阻在0 1 0 2 之间 现要测量其内阻 可选用的器材如下 a 待测电流表a1 量程0 6a b 电压表v1 量程3v 内阻约2k c 电压表v2 量程15v 内阻约10k d 滑动变阻器r1 最大电阻10 e 定值电阻r2 阻值5 f 电源e 电动势4v g 电键s及导线若干 1 电压表应选用 2 画出实验电路图 3 如测得电压表的读数为u 电流表的读数为i 则电流表a1内阻的表达式为 ra 解析 由于电源电动势为4v 在量程为15v的电压表中有约的刻度没有利用 测量误差较大 因而不能选 量程为3v的电压表其量程虽然小于电源电动势 但可在电路