重庆市万州区龙宝中学高考物理总复习 第7章 第3讲 实验七 测定金属的电阻率课件.ppt

第3讲实验七测定金属的电阻率 5 测定金属的电阻率 1 螺旋测微器2 游标卡尺 4 伏安法测电阻 电表内阻的测量方法 1 半偏法 2 伏安法 3 等效替代法 拓展创新实验 抓住五个考点 备选视频展台 3 常用电表的读数 1 考查读数问题 2 伏安法测电阻 或电阻率 聚焦三个热点 随堂基础演练 3 替代法 测电阻 第七章恒定电流备选多媒体展台1 电源内部的能量转化2 类比抽水机体会电源的功能3 利用电势升降图理解闭合电路的电势升降4 用电流表改装电压表5 电流表量程的扩大6 与逻辑电路7 晶体二极管 与 门电路8 或逻辑电路9 晶体二极管 或 门电路10 非逻辑电路 01抓住五个考点 一 螺旋测微器的使用 1 螺旋测微器的构造如图所示是常用的螺旋测微器 它的测砧a和固定刻度b固定在尺架c上 旋钮d 微调旋钮d 和可动刻度e 测微螺杆f连在一起 通过精密螺纹套在b上 01抓住五个考点 2 螺旋测微器的原理测微螺杆f与固定刻度b之间的精密螺纹的螺距为0 5mm 即旋钮d每旋转一周 f前进或后退0 5mm 而可动刻度e上的刻度为50等份 每转动一小格 f前进或后退0 01mm 即螺旋测微器的精确度为0 01mm 读数时误差出现在毫米的千分位上 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毫米数由固定刻度读出 小数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 温馨提示螺旋测微器需要估读最后一位数字为估计数字 读数和记数时估计位为有效数字的最后一位 例如如图所示 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 01抓住五个考点 2 用途 测量厚度 长度 深度 内径 外径 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 二 游标卡尺 01抓住五个考点 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 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 其读数见下表 01抓住五个考点 游标卡尺的读数应注意以下几点 1 看清精确度右图示 示数为多少 易错读成11 4 0 1mm 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 右图示 示数为多少 易错读成10 12 0 05mm 10 6mm 正确的应为10 60mm 2 区分零刻度与标尺最前端右图示 示数为多少 易错读成13 10 0 05mm 13 50mm正确读数为14 10 0 05mm 14 50mm 01抓住五个考点 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 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 三 常用电表的读数 01抓住五个考点 四 伏安法测电阻 电流表 电压表的应用 01抓住五个考点 方法指导 伏安法测电阻的电路选择 01抓住五个考点 根据电阻定律公式知道只要测量出金属导线的长度和它的直径d 计算出导线的横截面积s 并用伏安法测出金属导线的电阻r 即可计算出金属导线的电阻率 实验目的 1 掌握螺旋测微器及游标卡尺的原理及计数方法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 实验原理 实验器材 被测金属导线 直流电源 4v 电流表 0 0 6a 电压表 0 3v 滑动变阻器 50 开关 导线若干 螺旋测微器 米尺 实验方法 伏安法 01抓住五个考点 实验步骤 数据处理 01抓住五个考点 注意事项 1 先测直径 再连电路 为了方便 测量直径时应在金属丝连入电路之前测量 2 电流表外接法 本实验中被测金属丝的阻值较小 故采用电流表外接法 3 电流控制 电流不宜过大 通电时间不宜过长 以免金属丝温度过高 导致电阻率在实验过程中变大 误差分析 误差来源 若为内接法 电流表分压 若为外接法 电压表分流 长度和直径的测量 图3 图2 02聚焦三个热点 典例1 1 如图所示的三把游标卡尺 它们的游标尺自左至右分别为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 17 7 23 85 3 18 图1 审题视角1 先由主尺上读出整毫米数x 2 再从游标尺上读出与主尺上某一刻线对齐的游标的格数k 3 记录结果表达为 x k 精确度 mm 17mm 7 0 1mm 17 7mm 17mm 7格 02聚焦三个热点 2 使用螺旋测微器测量两个金属丝的直径 示数如图所示 则金属丝a b的直径分别为 mm mm 2 150 0 048 审题视角1 测量时被测物体长度的整毫米数由固定刻度读出 2 小数部分由可动刻度读出 3 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 2 0mm 15 0 2 0mm 15 0 0 01mm 2 150mm 02聚焦三个热点 3 图甲用0 6a量程时 对应刻度盘上每一小格代表 a 表针的示数是 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 图乙使用较小量程时 每小格表示 v 图中指针的示数为 v 若使用的是较大量程 则这时表盘刻度每小格表示 v 图中表针指示的是 v 0 02 0 44 0 1 2 20 1 70 0 1 0 5 8 5 审题视角 1 0 3v电压表 0 3a电流表读数方法相同 精确度0 1v或0 1a 读到小数点后两位 2 0 6a量程的电流表 精确度0 02a 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 3 0 15v量程的电压表 精确度0 5v 读数时只要求读到小数点后面一位 即读到0 1v 02聚焦三个热点 4 旋钮式电阻箱如图所示 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 1987 0 19998 将 1k 旋钮调到2 再将 100 旋钮调到0 解析电阻为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 用这样两个电阻箱串联可得到的最大电阻2 9999 19998 故两个这样的电阻箱 则可得到的电阻值范围为0 19998 答案 4 1987 将 1k 旋钮调到2 再将 100 旋钮调到0 0 19998 02聚焦三个热点 变式跟踪1 完成下列读数 1 电流表量程一般有两种 0 0 6a 0 3a 电压表量程一般有两种 0 3v 0 15v 如图所示 接0 3v量程时读数为 v 接0 15v量程时读数为 v 接0 3a量程时读数为 a 接0 0 6a量程时读数为 a 1 88 0 16 9 4 0 82 02聚焦三个热点 a mmb mmc mmd mme mm 2 0 484 3 578 0 032 5 665 11 14 典例2 2012 北京卷 21 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直径 其中某次测量结果如下图所示 其读数应为 mm 该值接近多次测量的平均值 02聚焦三个热点 解析 1 固定刻度读数为0 可动刻度读数为39 7 所测长度为0 39 7 0 01 0 397mm 结果取0 395 0 399均正确 0 397 02聚焦三个热点 2 用伏安法测金属丝的电阻rx 实验所用器材为 电池组 电动势为3v 内阻约为1 电流表 内阻约为0 1 电压表 内阻约为3k 滑动变阻器r 0 20 额定电流为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 审题视角 1 由已知条件判定电流表的内 外接法 2 判定滑动变阻器是分压式还是限流式接法 02聚焦三个热点 3 下图是测量rx的实验器材实物图 图中已经连接了部分导线 滑动变阻器的滑片p置于变阻器的一端 请根据前题图中所选的电路图 补充完成下图中实物间的连线 并使闭合开关的瞬间 电压表或电流表不至于被烧坏 审题视角 1 注意连图时连线起点和终点在接线柱上并且不能交叉 2 结合上题结论 应连接成外接分压接法 甲 在连线前断开关 使rx两端的电压为0 把滑片p置于变阻器的左端 3 先连电流表外接方式 4 再连变阻器分压方式 02聚焦三个热点 4 这个小组的同学在坐标纸上建立u i坐标系 如下图所示 图中已经标出了与测量数据对应的4个坐标点 请在下图中标出第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 审题视角 1 在坐标系中标出2 4 6对应的三个坐标点 2 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 第6次测量数据的坐标点误差太大 应舍去 3 图线的斜率反映了金属丝的电阻 因此金属丝的电阻值rx 1 00 0 220 4 5 4 5 5 根据以上数据可以估算出金属丝电阻率约为 填选项前的序号 a 1 10 2 mb 1 10 3 mc 1 10 6 md 1 10 8 m 02聚焦三个热点 审题视角 1 系统误差是由于仪器本身不精确 或实验方法粗略 或实验原理不完善而产生的 特点是在多次重做同一实验时 误差总是同样的偏大或偏小 减小系统误差 必须校准测量仪器 改进实验方法 设计在原理上更为完善的实验 2 偶然误差是由各种偶然因素对实验者 测量仪器 被测物理量的影响而产生的 总是有时偏大 有时偏小 并且偏大偏小的概率相同 可以多进行几次测量 求出其平均值 这个平均值比一次测得的数值更接近于真实值 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图像处理数据求金属丝电阻可以减小偶然误差 02聚焦三个热点 解析 6 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偶然误差 由于电流表和电压表内阻引起的误差属于系统误差 答案cd 仪器选择的基本思路 1 优先考虑安全因素 各电表的实际读数不能超过其量程 电阻类元件中的实际电流 或电压 不能超过其允许的最大电流 或电压 2 考虑读数误差因素 一般要求各电表的实际读数不小于其量程的1 3 以减小读数误差 3 仪器选择的一般步骤 首先选择唯一性的器材 粗画电路图 暂不接电流表和电压表 估算回路中电流和电压的最大值 在电表的指针有较大幅度的偏转但不超过其量程的情况下 结合已知器材的规格 确定实验电路和实验器材 02聚焦三个热点 借题发挥 02聚焦三个热点 控制电路的选择 1 滑动变阻器两种接法的对比 02聚焦三个热点 2 分压和限流电路的选择原则在下列情况下应选用分压式接法 待测电阻的阻值远大于滑动变阻器的最大阻值 题中要求待测电阻上电压变化范围大 且要求从零开始连续调节 若选用限流式接法 电路中的最小电流仍超过用电器的额定电流 02聚焦三个热点 02聚焦三个热点 典例3 2011 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单掷开关 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 02聚焦三个热点 r0 标准电流表 或a0 rn 标准电流表 或a0 的读数仍为i 平均值 解析本题为用替代法测未知电流表的内阻 其实验步骤为 1 将s拨向接点1 接通s1 调节r0 使待测表头指针偏转到适当位置 记下此时标准电流表 或a0 的读数i 2 然后将s拨向接点2 调节rn 使标准电流表 或a0 的读数仍为i 记下此时rn的读数 3 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 r0标准电流表 或a0 2 rn标准电流表 或a0 的读数仍为i 3 平均值 02聚焦三个热点 变式跟踪3 科学实验是人们认识自然的重要手段 电学实验中经常需要测量某负载的电阻 1 测电阻的方法有多种 现在有一只标有 220v 100w 的灯泡 它正常工作时的电阻为 若用多用电表的欧姆挡来测量这只灯泡的电阻 则测出的电阻应 灯泡正常工作时的电阻 填 大于 等于 或 小于 这是因为 2 请你用下列器材设计一个实验 测定灯泡正常工作时的电阻 a 220v交流电源b 单刀双掷开关一个c 电阻箱一个 0 999 额定电流1a d 交流电流表一个 0 0 6a e 导线若干请画出电路原理图 484 小于 灯泡电阻随温度变化而变化 温度越高电阻越大 02聚焦三个热点 典例4 某同学要测电压表v1的内阻rv 测量的电路如图a所示 供选择的器材如下 待测电压表v1 0 3v 内阻约3k 电压表v2 0 6v