高中物理 第二章 恒定电流 实验 测定金属的电阻率课件 新人教版选修31.ppt

第二章恒定电流 实验 测定金属的电阻率 学习目标1 进一步掌握用伏安法测电阻的电路的设计思想 2 掌握螺旋测微器的读数方法 3 掌握测定金属电阻率的实验原理 实验过程及数据处理方法 内容索引 知识探究 题型探究 达标检测 知识探究 1 一 螺旋测微器的读数原理 1 构造及原理如图1所示 它的测砧a和固定刻度b固定在尺架c上 可动刻度e 旋钮d 微调旋钮d 是与测微螺杆f连在一起的 并通过精密螺纹套在b上 精密螺纹的螺距是0 5mm 即旋钮d每转一周 测微螺杆f前进或后退mm 可动刻度分成50等份 每一等份表示 0 5 0 01mm 图1 2 使用方法当a与f并拢时 可动刻度e的零点恰好跟固定刻度b的零点重合 逆时针旋转旋钮d 将测微螺杆f旋出 把被测物体放入a f之间的夹缝中 再顺时针旋转旋钮d f快要接触被测物时 要停止使用旋钮d 改用微调旋钮d 直到听到 咔 咔 声 3 读数方法l 固定刻度示数 可动刻度示数 估读一位 分度值 注意 1 以毫米为单位时 小数点后面要有三位有效数字 特别是最后一位估读数字为零时 不能省略 2 在读数时注意半毫米刻度线是否已露出 2 用测出金属丝的长度l 用 测出金属丝的直径d 算出横截面积s s 3 由电阻定律r 得 求出电阻率 二 测定金属的电阻率 1 实验原理 1 把金属丝接入电路中 用伏安法测金属丝的电阻r r 电路原理图如图2所示 图2 毫米刻度尺 螺旋测微器 2 实验器材螺旋测微器 电压表 电流表 定值电阻 开关及导线 被测金属导线 电池 3 实验步骤 1 测直径 用螺旋测微器在被测金属导线上三个不同位置各测一次直径 并记录 2 连电路 按如图2所示的电路图连接实验电路 3 量长度 用测量接入电路中的被测金属导线的有效长度 重复测量3次 并记录 毫米刻度尺 滑动变阻器 毫米刻度尺 4 求电阻 把滑动变阻器的滑动触头调节到使接入电路中的电阻值 的位置 电路经检查确认无误后 闭合开关s 改变滑动变阻器滑动触头的位置 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 拆除实验电路 整理好实验器材 最大 4 数据处理电阻r的数值可用以下两种方法确定 1 计算法 利用每次测量的u i值分别计算出电阻 再求出电阻的作为测量结果 2 图象法 可建立i u坐标系 将测量的u i值描点作出图象 利用图象的来求出电阻值r 平均值 斜率 5 实验注意事项 1 因一般金属丝电阻较小 为了减少实验的系统误差 必须选择电流表法 2 本实验若用限流式接法 在接通电源之前应将滑动变阻器调到阻值 状态 3 测量l时应测接入电路的金属丝的长度 即两接线柱之间的长度 在金属丝的3个不同位置上用螺旋测微器测量直径d 4 电流不宜过 电流表用0 0 6a量程 通电时间不宜 以免电阻率因温度升高而变化 最大 太长 外接 有效 大 2 题型探究 例1在 探究电阻与长度 横截面积的关系 的实验中 用刻度尺测量金属丝直径时的刻度位置如图3所示 金属丝的匝数为36 用米尺测出金属丝的长度l 金属丝的电阻大约为5 先用伏安法测出金属丝的电阻r 然后用控制变量法探究电阻与导体长度 横截面积的关系 图3 一 实验原理与操作 1 从图中读出金属丝的直径为 mm 0 703 答案 解析 从图中可读出紧密绕制的金属丝的宽度为2 53cm 故直径为 0 0703cm 0 703mm 0 701mm 0 705mm均可 2 为此取来两节新的干电池 开关和若干导线及下列器材 a 电压表0 3v 内阻约10k b 电压表0 15v 内阻约50k c 电流表0 0 6a 内阻约0 05 d 电流表0 3a 内阻约0 01 e 滑动变阻器 0 10 f 滑动变阻器 0 100 要求较准确地测出其阻值 电压表应选 电流表应选 滑动变阻器应选 填序号 答案 解析 图3 a c e 因为两节干电池的电动势是3v 用3v量程的电压表a 因为金属丝的电阻大约为5 如果把3v的电动势全加在金属丝上 电流才是0 6a 因此用量程是0 6a的电流表c 此题中金属丝的电阻大约为5 为了减小实验误差 应选10 的滑动变阻器e 实验中某同学的实物接线如图4所示 请指出该同学实物接线中的两处明显错误 错误a 错误b 答案 图4 导线连接在滑动变阻器的滑片上 采用了电流表内接法 例2利用螺旋测微器 米尺和如图5所示的器材 其中电流表的内阻为1 电压表的内阻为5k 测量一根粗细均匀的阻值约为5 的金属丝的电阻率 1 用笔画线代替导线 将图中的器材连接成实物电路 要求连线不能交叉 电流表 电压表应该选择合适的量程 已知电源的电动势为6v 滑动变阻器的阻值为0 20 二 仪器的读数及数据处理 图5 图6 图7 答案 解析 见解析图 由于金属丝的电阻比电压表的内阻小得多 因此采用电流表外接法 由于金属丝的电阻比滑动变阻器的总电阻要小 因此采用限流式接法 为了保证滑动变阻器起限流作用 滑动变阻器应该连接 b c 或 a d 接线柱 由题图可以看出电流表应该连接 接线柱和 0 6 接线柱 具体连线如图所示 2 实验时 用螺旋测微器测量金属丝的直径和用米尺测量金属丝的长度示数如图6所示 电流表 电压表的读数如图7所示 则金属丝两端的电压u 电流i 金属丝的长度l 直径d 答案 解析 2 20v 图6 图7 0 44a 30 50cm 1 850 10 3m 电压表的量程是3v 所以读数是2 20v 电流表的量程是0 6a 所以读数是0 44a 由于螺旋测微器的半毫米刻度线已经露出 因此读数是1 850 10 3m 米尺的读数是40 50cm 10 00cm 30 50cm 3 该金属丝的电阻率是 保留两位有效数字 答案 解析 4 4 10 5 m 达标检测 3 1 某同学探究电阻丝的电阻与哪些因素有关 有如下器材 a 电源e 电动势为4v b 电流表a1 量程5ma 内阻约为10 c 电流表a2 量程0 6a 内阻约为1 d 电压表v1 量程3v 内阻约为1k e 电压表v2 量程15v 内阻约为3k f 滑动变阻器r1 阻值0 2 g 滑动变阻器r2 阻值0 20 h 开关及导线若干 1 2 他对电阻丝做了有关测量 数据如下表所示 1 2 1 图8是测量编号为2的电阻丝电阻时的备选原理图 则该同学应选择电路 选填 甲 或 乙 进行测量 选用的器材代号为 1 2 图8 答案 甲 acdgh 2 请写出电阻r与l d间的关系式r 比例系数用 表示 根据表中数据 求出比例系数 m 结果保留两位有效数字 1 2 图8 答案 1 0 10 6 2 在 测定金属的电阻率 的实验中需要测出其长度l 直径d和电阻r 1 用螺旋测微器测金属丝直径时读数如图9甲 则金属丝的直径为 mm 1 2 答案 解析 0 697 0 696 0 698也对 图9 1 2 螺旋测微器的读数为 0 0 5 0 01 19 7 mm 0 697mm 0 696mm 0 698mm也对 2 若用图乙测金属丝的电阻 则测量结果将比真实值 填 偏大 或 偏小 1 2