第七章 第3讲 实验五 探究决定导线电阻的因素.ppt

第3讲实验五探究决定导线电阻的因素 一 螺旋测微器1 构造 如图7 3 1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 图7 3 1 2 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 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7 3 2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 温馨提示 图7 3 2 二 游标卡尺1 构造 如图7 3 3所示 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 图7 3 3 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 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 游标卡尺的读数应注意以下几点 1 看清精确度例如图7 3 4所示 温馨提示 图7 3 4 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 例如图7 3 5所示 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例如图7 3 6所示 图7 3 5 易错读成13 10 0 05mm 13 50mm正确读数为14 10 0 05mm 14 50mm 图7 3 6 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 四 伏安法测电阻电流表 电压表的应用 伏安法测电阻的电路选择1 阻值比较法 先将待测电阻的估计值与电压表 电流表的内阻进行比较 若Rx较小 宜采用电流表外接法 若Rx较大 宜采用电流表内接法 2 临界值计算法 3 实验试探法 按图7 3 7接好电路 让电压表接线柱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 图7 3 7 五 探究决定导线电阻的因素 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 典例1 1 如图7 3 8所示的两把游标卡尺 它们的游标尺自左至右分别为9mm长10等分 19mm长20等分 它们的读数依次为 mm mm 2 使用螺旋测微器测量两个金属丝的直径 示数如图7 3 9所示 则a b金属丝的直径分别为 mm mm 热点一考查读数问题 图7 3 8 图7 3 9 3 图7 3 10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7 3 10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 图7 3 10 4 旋钮式电阻箱如图7 3 11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 图7 3 11 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 上面右图读数 整毫米是23 不足1毫米数是17 0 05mm 0 85mm 最后结果是23mm 0 85mm 23 85mm 2 对图a 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 对图b b金属丝的直径为4 8 0 01mm 0 048mm 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 1 17 723 85 2 2 1500 048 3 0 020 440 12 20 0 11 700 58 5 4 1987将 1k 旋钮调到2 再将 100 旋钮调到00 19998 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7 3 12所示 变式跟踪1 完成下列读数 图7 3 12 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 2 a mmb mmc mmd mme mm 答案 1 1 88 9 4 0 82 0 16 2 a 0 484b 0 532c 4 078d 5 666e 11 14 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7 3 13所示 其读数应为 mm 该值接近多次测量的平均值 热点二伏安法测电阻 或电阻率 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 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3V 内阻约1 电流表 内阻约0 1 电压表 内阻约3k 滑动变阻器R 0 20 额定电流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 图7 3 13 由以上实验数据可知 他们测量Rx是采用图7 3 14中的 图 选填 甲 或 乙 图7 3 14 3 图7 3 15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 2 所选的电路图 补充完成图7 3 15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7 3 15 4 这个小组的同学在坐标纸上建立U I坐标系 如图7 3 16所示 图中已标出了与测量数据对应的4个坐标点 请在图7 3 16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 图7 3 16 5 根据以上数据可以估算出金属丝电阻率约为 填选项前的符号 A 1 10 2 mB 1 10 3 mC 1 10 6 mD 1 10 8 m 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图象处理数据求金属丝电阻可以减小偶然误差 4 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 如图乙所示 图甲 图线的斜率反映了金属丝的电阻 因此金属丝的电阻值Rx 4 4 图乙 6 由于读数引起的误差属于偶然误差 选项A错误 由于电流表 电压表内阻引起的误差为系统误差 若将电流表和电压表的内阻计算在内 则可以消除系统误差 选项B错误 选项C正确 利用U I图象处理数据 相当于多次测量取平均值 可以减小偶然误差 选项D正确 答案 1 0 398 0 395 0 399均正确 2 甲 3 如解析图甲所示 4 如解析图乙所示4 4 4 3 4 7均正确 5 C 6 CD 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 1 仪器选择的基本思路 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 2 控制电路的选择 1 滑动变阻器两种接法的对比 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 变式跟踪2 某同学想利用所学知识测量某种圆柱形材料的电阻率 实验要求必须精确测出该段材料的阻值 除了导线和开关外 实验室还备有以下器材可供选用 电流表A1 量程1A 内阻r1约0 5 电流表A2 量程30mA 内阻r2约200 电压表V1 量程6V 内阻RV1等于20k 电压表V2 量程10V 内阻RV2约30k 滑动变阻器R1 0 20 额定电流2A滑动变阻器R2 0 2000 额定电流1mA电源E 电动势为12V 内阻r约2 1 请选择合适的器材 设计出便于精确测量的电路图画在虚线框中 其中滑动变阻器应选 2 若选用其中一组电表的数据 设该段圆柱形材料的长为L 直径为d 由以上实验得出这种材料电阻率的表达式为 式中符号的含义为 解析 1 由于V1的阻值已知 可当电流表使用 故可以采用将待测材料与V1串联再与V2并联 由于滑动变阻器阻值远小于待测电阻的阻值 故滑动变阻器应采用分压式接法 为调节方便选用小阻值的R1 电路图如图所示 典例3 2011 课标全国卷 22 为了测量一微安表头A的内阻 某同学设计了如图7 3 17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 热点三 替代法 测电阻 图7 3 17 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 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 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 置 然后让电阻箱与电流表串联 调节电阻箱的阻值 直到电流表的读数与上次标记的位置相同 此时电阻箱所显示的阻值就是灯泡正常工作时的阻值 电路原理图如图所示 答案 1 484小于灯泡电阻随温度变化而变化 温度越高电阻越大 2 见解析 电表内阻的测量 典例4 某同学要测电压表的内阻RV 测量的电路如图7 3 18a所示 供选择的器材如下 图7