2014年高考物理总复习 第3讲 实验：测定金属电阻率 螺旋测微器和游标卡尺的使用课件 新人教版选修3-1.ppt

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 如下图所示 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 游标卡尺 如下图 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 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 五 伏安法测电阻1 电流表的内接法和外接法的比较 3 实验试探法 按右图所示接好电路 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 2 电路连接按如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 长度测量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 U I测量把滑动变阻器的滑动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 改变滑动变阻器滑动片的位置 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S5 拆去实验线路 整理好实验器材 八 误差分析 1 金属丝的横截面积是利用直径计算而得 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 九 注意事项 1 本实验中被测金属导线的电阻值较小 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 待测金属导线 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导线的两端 3 测量被测金属导线的有效长度 是指测量待测导线连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导线长度 测量时应将导线拉直 反复测量三次 求其平均值 4 测金属导线直径一定要选三个不同部位进行测量 求其平均值 5 闭合开头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 通过待测导线的电流强度I不宜过大 电流表用0 0 6A量程 通电时间不宜过长 以免金属导线的温度明显升高 造成其电阻率在实验过程中逐渐增大 7 求R的平均值时可用两种方法 第一种是用R U I算出各次的测量值 再取平均值 第二种是用图象 U I图线 来求出 若采用图象法 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 尝试解答 游标尺共有10个格 所以精度为0 1mm 观察游标尺的零线对应在主尺上的位置 主尺上的读数为5cm 游标尺上第一个刻度与主尺的刻度线对齐 所以游标尺的读数为0 1 1mm 0 1mm 0 01cm 因此测量长度读数为5 01cm 螺旋测微器精度为0 01mm 读数也是两部分组成 在固定刻度读数为5mm 可动刻度上的读数为31 5 0 01mm 0 315mm 两者相加为5 315mm 答案 5 015 315 游标卡尺的读数应注意以下几点 1 看清精确度例如 下图 易错成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 例如 如下图 2 主尺上的单位应为厘米主尺上标识的1 2 3等数字通常是指厘米 读数时应将毫米和厘米分清 游标卡尺主尺上的最小刻度是1mm 例如 如下图 易错成 5 4 0 05 mm 5 20mm正确的应为 50 4 0 05 mm 50 20mm 3 区分零刻度与标尺最前端例如 如下图 2 为减小实验误差 应选用下图 1 中 填甲或乙 为该实验的电路原理图 并按所选择的电路原理图把图 2 中的实物图用线连接起来 3 若用毫米刻度尺测得金属丝长度为60 00cm 用螺旋测微器测得金属丝的直径及两电表的示数如图 3 所示 则金属丝的直径为 mm 电阻值为 对应学生用书P144 替代法 测电阻原理 替代法的测量思路是等效的思想 用已知电阻来代替未知电阻 保证代替前后电路中的电流 电压相等 如图所示 把单刀双掷开关扳在a端 调节R1使电流表的指针指在一个适当的位置并记录下此位置 保持R1不动 将开关扳在b端 调节电阻箱R的阻值电流表指针重新回到刚才的位置 记下此时电阻箱的阻值 就是待测电阻Rx的阻值 此法测电阻时在理论上不存在误差 图示电路也仅供读者参考 其具体电路要根据实际情况来定 如电流表我们可以用电压表来代替 单刀双掷开头也可以由普通的开关来替代 总的说来如题中所给仪器包含一个电阻箱 一个电压或电流表 即使读数不准也可 因为只是用它做一个标记 时我们要考虑此法 1 将滑动变阻器R1的阻值置于最 处 填 大 或 小 将S2拨向接点1 闭合S1 调节R1 使电流表示数为I0 2 将电阻箱R2的阻值调至最 处 填 大 或 小 S2拨向接点2 保持R1不变 调节R2 使电流表示数仍为I0 此时R2阻值为1280 3 由此可知 圆柱体的电阻为 尝试解答 1 滑动变阻器是限流接法 所以开始要将变阻器阻值调到最大 电阻箱阻值一开始也应调到最大 从最大开始逐渐调小 2 本实验是替代法测电阻 单刀双掷开关拨向1和拨向2效果相同 所以待测电阻与电阻箱的电阻相同 为1280 答案 1 大 2 大 3 1280 对应学生用书P145 1 在 探究决定导线电阻的因素 的实验中 以下操作中错误的是 A 用米尺测量金属丝的全长 且测量三次 算出其平均值 然后再将金属丝接入电路中B 用螺旋测微器在金属丝三个不同部位各测量一次直径 算出其平均值 C 用伏安法测电阻时采用电流表内接法 多次测量后算出平均值D 实验中应保持金属丝的温度不变 解析 实验中应测量出金属丝接入电路中的有效长度 而不是全长 金属丝的电阻很小 与电压表内阻相差很大 使金属丝与电压表并联 电压表对它分流作用很小 应采用电流表外接法 故A C操作错误 答案 AC 2 分别用下图所示的甲 乙两种电路测量同一未知电阻的阻值 图甲中两表的示数分别为3V 4mA 图乙中两表的示数分别为4V 3 9mA 则待测电阻Rx的真实值为 3 1 如图 1 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 2 使用螺旋测微器测量金属丝的直径 示数如图 2 所示 则金属丝的直径是 mm 3 图 3 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 3 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 4 旋钮式电阻箱如右 4 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变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 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13 0 05mm 0 65mm 最后结果是23mm 0 65mm 23 65mm 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 固定刻度示数为2 0mm 不足半毫米的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 3 使用0 6A量程时 刻度盘上的每一小格为0 02A 指针的示数为0 44A 当换用3A量程时 每一小格为0 1A 指针示数为2 20A 电压表使用3V量程时 每小格表示0 1V 指针示数为1 70V 使用15V量程时 每小格为0 5V 指针示数为8 5V 4 电阻为1987 最简单的操作方法是将 1k 旋钮调到2 再将 100 旋钮调对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 1 17 7 23 65 3 18 2 2 150 3 0 02 0 44 0 1 2 20 0 1 1 70 0 5 8 5 4 1987 将 1k 旋钮调到2 再将 100 旋钮调到0 0 19998 4 探究导体电阻与导体长度 横截面积 材料的关系 的实验电路如下图所示 a b c d是四种不同的金属丝 现有四根镍铬合金丝和两根康铜合金丝 其规律如下表所示 3 在交流合作时 有位同学提出用如下图所示的电路 只要将图中P端分别和1 2 3 4相接 读出电流 利用电流跟电阻成反比的关系 也能探究出导体电阻与其影响因素的定量关系 请你对其作出评价 解析 1 本实验采用的是控制变量法 分别选用导体材料相同 横截面积相同时 导体的长度不同 B C符合要求 选用导体材料相同 长度相同时 导体的横截面积不同 C D符合要求 选用导体横截面积相同 长度相同时 导体的材料不同 C E符合要求 故选BCDE 答案 1 BCDE 2 不正确 因为它们的材料不完全相同 3 不能探究出 实验过程中无法保证每次金属丝两端的电压相等 电流表的内阻与金属丝相比不能忽略 对实验影响较大 5 2012 广东江门模拟 在 测定金属的电阻率 的实验中 用螺旋测微器测量金属丝直径时的刻度位置如下图所示 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 然后根据电阻定律计算出该金属材料的电阻率 1 从图中读出金属丝的直径为 mm 2 为此取来两节新的干电池 电键和若干导线及下列器材 A 电压表0 3V 内阻10k B 电压表0 15V 内阻50k C 电流表0 0 6A 内阻0 05 D 电流表0 3A 内阻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 实验中某同学的实物连线如下图所示 请指出该同学实物接线中的两处明显错误 错误1 错误2 3 若测得金属丝的直径用d表示 电阻用R表示 则该金属材料的电阻率 解析 1 从螺旋测微器的固定刻度上可以看出 半毫米刻度线已经露出来 因此主尺上应读0 5mm 可动刻度上接近第18个刻度线 可以估读0 180mm 或0 179mm 所以该金属丝直径应为0 5mm 0 180mm 或0 179mm 0 680mm 或0 679mm 6 某些固体材料受到外力后除了产生形变 其电阻率也要发生变化 这种由于外力的作用而使材料电阻率发生变化的现象称为 压阻效应 现用如右图所示的电路研究某长薄板电阻Rx的压阻效应 已知Rx的阻值变化范围为几欧到几十欧 实验室中有下列器材 电源E 3V 内阻约为1 电流表A1 0 6A 内