南方新高考高考物理一轮总复习 专题七 实验七 测定金属的电阻率课件 新人教版.ppt

实验七测定金属的电阻率 实验准备实验目的 1 掌握电流表 电压表和滑动变阻器的使用方法以及电流表和电压表的读数方法 2 掌握螺旋测微器和游标卡尺的原理及读数方法 3 会用伏安法测电阻 进一步测定金属的电阻率 实验原理 螺旋测微器 伏安 结合 和 用 测一段金属丝的长度l 用 测导线的直径d 用 法 实验器材毫米刻度尺 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 欧姆定律 电阻定律 毫米刻度尺 实验过程实验步骤 1 用 在被测金属导线上的三个不同位置各测 一次直径 求出其平均值d 螺旋测微器 最大 2 依照电路图s7 1所示用导线将器材连好 将滑动变阻器的阻值调至 填 最大 或 最小 图s7 1 3 用毫米刻度尺测量 中的被测金属导线的长度 即有效长度 反复测量3次 求出其平均值l 4 电路经检查确认无误后 闭合电键s 改变滑动变阻器滑片的位置 读出几组相应的电流值和电压值 记录在表格内 接入电路 断开电键s 求出导线电阻r的平均值 5 拆去实验线路 整理好实验器材 数据分析 实验分析误差分析 1 金属丝直径 长度测量带来误差 2 电流表及电压表对电阻测量的影响 因为电流表外接 3 通电电流过大 时间过长 致使电阻丝发热 电阻率随之变化带来误差 基础检测 2013年安徽卷 1 在测定一根粗细均匀合金丝电阻率的实验中 利用螺旋测微器测定合金丝直径的过程如图s7 2所示 校零时的读数为 mm 合金丝的直径为 mm 图s7 2 2 为了精确测量合金丝的电阻rx 设计出如图s7 3甲所示的实验电路图 按照该电路图完成图乙中的实物电路连接 甲 乙 图s7 3 答案 1 0 0070 638 2 如图d30所示 图d30 考点1实物图的连接 重点归纳 实物图连接步骤 1 画出实验电路图 2 分析各元件连接方式 明确电表量程 3 画线连接各元件 一般先从电源正极开始 到开关 再到滑动变阻器等 按顺序以单线连接方式将主电路中要串联的元件依次串联起来 然后再将要并联的元件并联到电路中 即 先串后并 4 电压表应并联 电流表应串联 且电流应由正接线柱流 入 负接线柱流出 典例剖析例1 2014年山东卷 实验室购买了一捆标称长度为100m的铜导线 某同学想通过实验测定其实际长度 该同学首先测得 导线横截面积为1 0mm2 查得铜的电阻率为1 7 10 8 m 再利用图s7 4甲所示电路测出铜导线的电阻rx 从而确定导线的实际长度 甲 乙 图s7 4 可供使用的器材有 电流表 量程0 6a 内阻约0 2 电压表 量程3v 内阻约9k 滑动变阻器r1 最大阻值5 滑动变阻器r2 最大阻值20 定值电阻 r0 3 电源 电动势6v 内阻可不计 开关 导线若干 回答下列问题 1 实验中滑动变阻器应选 填 r1 或 r2 闭合开 关s前应将滑片移至 端 填 a 或 b 2 在实物图s7 5中 已正确连接了部分导线 请根据图 s7 4甲电路完成剩余部分的连接 图s7 5 3 调节滑动变阻器 当电流表的读数为0 50a时 电压表 示数如图乙所示 读数为 v 4 导线的实际长度为 m 保留2位有效数字 思维点拨 选择仪器的原则 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 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 解析 1 由 3 中电流表的读数为0 50a时 电压表的读数为2 30v可知 rx和r0的总阻值约为4 60 若选用滑动变阻器r1 电源电压为6v 电流表的量程只有0 6a 会把电流表烧坏 故滑动变阻器应该选r2 闭合开关前应将滑片移至a端保证连入电阻最大 2 如图s7 6所示 3 由于电压表量程0 3v 分度值为0 1v 故读数为2 30v 2 29 2 31均正确 图s7 6 答案 1 r2 a 2 如图s7 6所示 3 2 30 2 29 2 31均正确 4 94 93 95均正确 考点练透 1 2012年北京卷改编 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的直径 其中某一次测量结果如图s7 7所示 其读数应为 mm 该值接近多次测量的平均值 图s7 7 2 如图s7 8所示是本次测量rx所用的电路图 图s7 9所示是测量rx的实验器材实物图 图中已连接了部分导线 滑动变阻器的滑片p置于变阻器的一端 请根据如图s7 8所示的电路图 补充完成图s7 9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 图s7 8 图s7 9 3 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图象处理数据求金属丝电阻可以减小偶然误差 答案 1 0 397 0 395 0 399均可 2 如图d31所示 图d31 3 cd 2 2014年江苏卷 同学通过实验测量一种合金的电阻率 1 用螺旋测微器测量合金丝的直径 为防止读数时测微螺杆发生转动 读数前应先旋紧如图s7 10甲所示的部件 填 a b c 或 d 从图甲中的示数可读出合金丝的直径为 mm 2 如图乙所示是测量合金丝电阻的电路 相关器材的规格已在图中标出 合上开关 将滑动变阻器的滑片移到最左端的过程中 发现电压表和电流表的指针只在图示位置发生很小的变化 由此可以推断 电路中 填图中表示接线柱的数字 之间出现了 填 短路 或 断路 甲 乙 图s7 10 3 在电路故障被排除后 调节滑动变阻器 读出电压表和电流表的示数分别为2 23v和38ma 由此 该同学算出接入电路部分的合金丝的阻值为58 7 为了更准确地测出合金丝的阻值 在不更换实验器材的条件下 对实验应作怎样的改进 请写出两条建议 答案 1 b0 398 2 7 9 断路 解析 1 读数前先旋紧b 示数为0 01mm 39 8 0 398mm 2 电压表的示数接近电源的电动势 电流表的示数很小 说明电压表串联在电路中 由此推断 合金丝没有接入电路中 即电路中的接线柱7 9之间出现了断路 3 由于电流表内阻约0 3 可将电流表改为内接 多次测量求平均值 可以让测量误差更小 或者用u i图象的斜率求出电阻 3 电流表改为内接 测量多组电流和电压值 计算出电阻的平均值 或测量多组电流和电压值 用图象法求电阻值 考点2 测金属电阻率的综合应用 重点归纳1 实验中如果被测金属导线的电阻值较小 实验电路必须用电流表外接法 2 测金属丝直径一定要选多个不同部位进行测量 3 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 4 在用伏安法测电阻时 通过待测导线的电流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 的测量值 再取平均值 第二种方法是用图象法 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 典例剖析 例2 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图s7 11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rx 然后根据电阻定律计算出该金属材料的电阻率 图s7 11 1 从图s7 11中读出金属丝的直径为 mm 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 实验中实物接线如图s7 12所示 请指出该同学实物接 线中的两处明显错误 图s7 12 错误1 错误2 思维点拨 根据题目所提供的待测电阻的大概电阻和电源 计算出电流 这是选择电流表的依据 根据滑动变阻器调节的难易程度 选择滑动变阻器 限流接法 滑动变阻器的阻值为待测电阻的2 5倍为好 太小了或太大了 不容易调节电流和电压的变化 解析 1 金属丝的直径为d 0 5mm 18 0 0 01mm 0 680mm 2 电流表和电压表指针偏转大时测量误差小 所以电压表选a 电流表选c 滑动变阻器限流式控制电路时 其阻值为待测电阻的2 5倍为好 所以选e 答案 1 0 680 2 a ce 导线b连接错误 导线 d连接错误 考点练透 3 2016年吉林长春质检 1 某实验小组在 测定金属电阻率 的实验过程中 正确操作获得金属丝直径以及电流表 电压表的读数如图s7 13甲 乙 丙所示 则它们的读数分别是 2 已知实验中所用的滑动变阻器阻值范围为0 10 电流表内阻约几欧 电压表内阻约20k 电源为干电池 不宜在长时间 大功率状况下使用 电动势e 4 5v 内阻很小 则图丁电路图中 填电路图下方的字母代号 电路为本次实验应当采用的最佳电路 但用此最佳电路测量的结果仍然会比真实值偏 填 大 或 小 3 若已知实验所用的电流表内阻的准确值ra是已知的 那么准确测量金属丝电阻rx的最佳电路应是图丁中的 电路 填电路图下的字母代号 此时测得电流为i 电压为u 则金属丝电阻rx 用题中字母代号表示 a b c d 丁图s7 13解析 1 螺旋测微器先读固定部分为0 5mm 可动部分可估读为38 1 0 01mm 0 381mm 故总示数为 0 5 0 381mm 0 881mm 电流表量程为0 6a 则最小刻度为0 02 指针所示为0 42a 电流表量程为3v 最小刻度为0 1v 则读数为2 25v 2 因电源不能在大功率下长时间运行 则本实验应采用限流接法 同时电压表内阻较大 由以上读数可知 待测电阻的内阻约为5 故采用电流表外接法误差较小 故选a 在实验中电压表示数准确 但电流测量的是干路电流 故电流表示数偏大 则由欧姆定律得出的结果偏小 3 因已知电流表内阻的准确值 则可以利用电流表内接法准确求出待测电阻 故应选b电路 待测电阻及电流表总电阻 答案 1 0 881mm 0 42a 2 25v 2 a 小 3 b 方法 内接法 外接法 1 伏安法测电阻的两种电路形式比较 续表 2 电流表内接法 外接法的确定方法 例3 某学习小组用伏安法测量一未知电阻r的阻值 给 定器材及规格为 电流表 量程0 5ma 内阻约为10 电压表 量程0 3v 内阻约为3k 最大阻值约为100 的滑动变阻器 电源e 电动势约3v 开关s 导线若干 1 由于不知道未知电阻的阻值范围 先采用如图s7 14甲所示电路试测 读得电压表示数大约为2 5v 电流表示数大约为5ma 则未知电阻阻值rx大约为 2 经分析 该电路测量误差较大 需作改进 请直接在原图甲上改画 在不需要的连线上画 表示 补画上需要添加的连线 3 对改进的电路进行测量 并根据测量数据画出了如图乙所示的u i图象 得rx 保留三位有效数字 图s7 14 审题突破 根据 1 计算出来的未知电阻的大约阻值判断是内接还是外接 然后改电路 3 中的图象坐标的标度都不是从0开始的 但根据电阻的特性 电压为0时 电流一定