江苏省高考物理大一轮复习（自主学习+考点突破+随堂验收）实验六 测定金属的电阻率课件.pptVIP

第八章恒定电流 实验六 测定金属的电阻率 1 会使用游标卡尺和螺旋测微器 2 学会逻辑推理探究导体的电阻与导体长度 横截面积的关系 3 知道测定金属丝的电阻率的步骤和误差分析 4 知道测电阻的一般方法及误差分析 实验目的 1 掌握螺旋测微器及游标卡尺的原理及读数方法 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 并进一步探究决定导线电阻的因素 实验原理 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 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 mm 注意半毫米刻度线是否露出 估读一位 0 01 mm 固定刻度数 可动刻度数 2 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 尺身上还有一个紧固螺钉 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个的 20个的 50个的 其读数见下表 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 按图接好电路 让电压表的一根接线柱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 4 滑动变阻器的限流式接法和分压式接法 1 两种接法比较 由上表可以看出 滑动变阻器的分压式接法中 电压和电流的调节范围大 限流式接法较节能 2 两种接法的选择 选择不同接法的原则 两种接法的适用条件 限流式接法适合测量阻值小的电阻 跟滑动变阻器的总电阻相比相差不多或比滑动变阻器的总电阻还小 分压式接法适合测量阻值较大的电阻 一般比滑动变阻器的总电阻要大 如果r很小 限流式接法中滑动变阻器分得电压较大 调节范围也比较大 r很大时 分压式接法中r几乎不影响电压的分配 滑片移动时 电压变化接近线性关系 便于调节 a 若采用限流式接法不能控制电流满足实验要求 即若滑动变阻器阻值调到最大时 待测电阻上的电流 或电压 仍超过电流表 或电压表 的量程 或超过待测电阻的额定电流 或电压 则必须选用分压式接法 b 若待测电阻的阻值比滑动变阻器总电阻大得多 以致在限流电路中 滑动变阻器的滑片从一端滑到另一端时 待测电阻上的电流或电压变化不明显 此时 应改用分压式接法 c 若实验中要求电压从零开始调节 则必须采用分压式接法 d 两种电路均可使用的情况下 应优先采用限流式接法 因为限流式接法电路简单 耗能低 电压表 电流表 毫米刻度尺 螺旋测微器 实验器材 金属丝 电流表 电压表 直流电源 开关一个 导线若干 刻度尺 实验步骤 1 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s 2 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 螺旋测微器 滑动变阻器 3 按如图所示的原理电路图连接好用伏安法测电阻的实验电路 把滑动变阻器的滑片调节到使接入电路中的电阻值 的位置 4 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 断开开关s 求出金属丝电阻rx的平均值 最大 注意事项 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 是指测量待测金属丝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大小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 1 游标卡尺 1 不管是10分度的游标卡尺 还是20分度 50分度的游标卡尺 在读数时均不需要向后估读一位 2 读数时要使视线与尺垂直 避免产生视差 3 使用卡尺时应防止撞击 切不可用游标卡尺量度毛坯 以免损伤测量爪 4 测量爪必须紧靠工件 用紧固螺钉把游标尺固定后再读数 游标卡尺 螺旋测微器的读数 2 螺旋测微器 1 读数时 要注意固定刻度上表示半毫米的刻度线是否已经露出 2 读数时要准确到0 01mm 估读到0 001mm 即测量结果若用mm为单位 则小数点后面必须保留三位 如在测量中发现可动刻度中某刻度线正好与固定刻度的水平线对齐 则最后一位读数要补上一个零 典题演示1某同学要测量一个由新材料制成的均匀圆柱体的电阻率 步骤如下 1 用20分度的游标卡尺测量其长度如图甲所示 可知其长度为 mm 2 用螺旋测微器测量其直径如图乙所示 可知其直径为 mm 甲 乙 50 20 4 698 解析 1 游标卡尺的固定刻度数为50 0mm 可动刻度数为第4个刻线 读数为0 20mm 所以圆柱体的长度为50 0mm 0 20mm 50 20mm 2 从螺旋测微器的主尺上可以看出 半毫米刻线已经露出来 因此主尺上应读4 5mm 可动刻度为第19 8个刻线 读数为0 198mm 所以该圆柱体直径应为4 5mm 0 198mm 4 698mm 典题演示2 原创 某同学现要测量一段导线的电阻 当他用多用电表粗测该导线的电阻时 发现其电阻较小 为了较精确地测量该导线的电阻 他设计了如图甲所示的电路原理图 其中定值电阻阻值为r0 5 0 其余可供器材如下 电流表 量程 0 0 6a 内阻约为0 2 电压表 量程 0 3v 内阻约9k 滑动变阻器r 阻值 0 20 电源 电动势3 0v 内阻可不计 开关 导线若干 定值电阻阻值的测量 甲 试分析下列问题 1 在本实验中在闭合开关s前应将滑动变阻器的滑片移至 端 填 a 或 b 2 在图乙所示实物图中 已正确连接了部分导线 请根据实验原理图将图乙所示的实物图连接好 a 乙 3 在某次实验中电压表示数如图丙所示 读数为 v 2 30 2 29 2 31均正确 丙 4 实验中将多次测量出来的数据已经描入了如图丁所示的ui坐标中 请根据所描的点作出u i图象 5 根据以上分析求得该导线的电阻为r 保留两位有效数字 1 1 丁 图1 图2 典题演示3 原创 某同学现要测定某种金属丝的电阻率 所用的实验器材如下所示 电流表a 量程 0 200ma 内阻为12 待测金属丝 定值电阻r0 电源 e 3 0v 开关一个 导线若干 金属电阻率的测定 1 该同学发现电流表量程比较小 于是他设置了如图1所示的电路原理图 如果实验时要求流过图1中定值电阻r0的电流是电流表a流过电流的两倍 则图1中定值电阻的阻值r0 6 图1 图2 2 请根据图1连接好实物图图2 3 其实验步骤如下 用螺旋测微器测出金属丝的直径d 测量结果如图3所示 按原理图安装好电路图 将电阻箱r的阻值调到最大值 闭合开关s 图3 适当调节滑片c 直到电流表有较明显的示数 然后分别记下电流表的读数i和接入实验电路中金属丝的长度l 多次调节滑片c从而改变接入实验电路中的金属丝长度l 并记下每次实验中电流表的示数i和电接入实验电路中金属丝的长度l 图5 4 某次实验中电流表读数如图4所示 则此次实验中电流表的读数i ma 步骤 中测得金属丝的直径d mm 5 根据所作的图象求得该金属丝的电阻率为 m 110 0 612 2 687 10 6 图4 4 电流表的读数i 110ma 金属丝的直径为d 0 612mm 典题演示4 2015 重庆卷 同学们测量某电阻丝的电阻rx 所用电流表的内阻与rx相当 电压表可视为理想电压表 1 若使用图甲所示电路图进行实验 要使得rx的测量值更接近真实值 电压表的a端应连接到电路的 填 b 或 c 点 实验拓展与创新 甲 c 2 测得电阻丝的u i图如图乙所示 则为 保留两位有效数字 乙 4 1 4 0 4 2 3 实验中 随电压进一步增加 电阻丝逐渐进入炽热状态 某同学发现对炽热电阻丝吹气 其阻值会变化 他们对此现象进行探究 在控制电阻丝两端的电压为10v的条件下 得到电阻丝的电阻rx随风速v 用风速计测 的变化关系如图丙所示 由图可知当风速增加时 rx会 填 增大 或 减小 在风速增加过程中 为保持电阻丝两端电压为10v 需要将滑动变阻器rw的滑片向 填 m 或 n 端调节 减小 m 丙 4 为了通过电压表的示数来显示风速 同学们设计了如图丁所示的电路 其中r为两只阻值相同的电阻 rx为两根相同的电阻丝 一根置于气流中 另一根不受气流影响 v为待接入的理想电压表 如果要求在测量中 风速从零开始增加 电压表的示数也从零开始增加 则电压表的 端和 端应分别连接到电路中的 点和 点 在 a b c d 中选填 b d 丁 1 2016 南通一模 小明用如图甲所示的电路测量电阻rx的阻值 约几百欧 r是滑动变阻器 ra是电阻箱 s2是单刀双掷开关 部分器材规格图乙中已标出 1 根据图甲实验电路 在图乙中用笔画线代替导线将实物图连接完整 甲 乙 2 正确连接电路后 断开s1 s2接1 调节好多用电表 将两表笔接触rx两端的接线柱 粗测其阻值 此过程中存在的问题是 正确操作后 粗测出rx的阻值为r0 3 小明通过下列步骤 较准确测出rx的阻值 将滑动变阻器的滑片p调至图甲中的 填 a 或 b 端 闭合s1 将s2拨至 1 调节变阻器的滑片p至某一位置 使电压表的示数满偏 待测电阻未与其他元件断开 a 调节电阻箱ra 使其阻值 填 大于r0 或 小于r0 将s2拨至 2 保持变阻器滑片p的位置不变 调节电阻箱的阻值 使电压表再次满偏 此时电阻箱的示数为r1 则rx 4 实验中 滑动变阻器有两种规格可供选择 分别是 r2 0 10 r3 0 500 为了减小实验误差 滑动变阻器应选 填 r2 或 r3 小于r0 r1 r3 解析 1 实物图连线时不能交叉 如图所示 2 待测电阻没有与其他元件断开 则多用电表测的是待测电阻和与之并联电路的总阻值 3 闭合开关前 待测电阻两端电压要从零开始调节 故滑片应调至a端 ra小于r0 接入后电压表读数达不到满偏 再进行调节 若大于r0 则并联部分两端电压超过电压表量程 利用等效替代得到rx r1 4 选r3有利于提高精度 2 2016 苏北四市一模 要测量某种合金的电阻率 1 若合金丝长度为l 直径为d 阻值为r 则其电阻率 用螺旋测微器测合金丝的直径如图甲所示 读数为 mm 2 图乙是测量合金丝阻值的原理图 s2是单刀双掷开关 根据原理图在图丙中将实物连线补充完整 甲 乙 0 650 丙 3 闭合s1 当s2处于位置a时 电压表和电流表的示数分别为u1 1 35v i1 0 30a 当s2处于位置b时 电压表和电流表的示数分别为u2 0 92v i2 0 32a 根据以上测量数据判断 当s2处于位置 填 a 或 b 时 测量相对准确 测量值rx 结果保留两位有效数字 b 2 9 2 注意连线不要交叉 如图 3 2016 苏锡常镇三模 为了测定一段由均匀材料制成的圆柱体的电阻率 电阻在200 250 之间 现给定电压表v 量程6v 内阻约为