高考物理一轮复习 实验七 测定金属的电阻率专题精讲课件.ppt

核心考点导学 了解 实验目的 1 掌握电流表 电压表和滑动变阻器的使用方法 2 掌握螺旋测微器的使用方法和读数方法 3 学会利用伏安法测电阻 进一步测出金属丝的电阻率 知道 实验器材 被测金属丝 螺旋测微器 毫米刻度尺 电池组 电流表 电压表 滑动变阻器 开关 导线若干 一 螺旋测微器的使用1 螺旋测微器的原理螺旋测微器是精密的测量仪器 它可以精确到0 01mm 螺旋测微器是依据螺旋放大的原理制成的 即螺杆在螺母中旋转一周 螺杆便沿着旋转轴线方向前进或后退一个螺距的距离 因此 沿轴线方向移动的微小距离 就能用圆周上的读数表示出来 可见 螺旋测微器的原理是利用螺旋的转动把微小的直线位移转化为较大的角位移显示在圆周上 从而提高了对直线位移测量的精确度 2 螺旋测微器的读数规则测量时大于0 5mm的长度由固定刻度尺上读出 小于0 5mm的长度可由可动刻度尺上读出 在无零误差时 测量值l m n 0 01 mm 其中m为固定刻度尺上的读数 n为可动刻度尺上的转动格数 含估读格 3 螺旋测微器的读数方法先在固定刻度尺上读出大于0 5mm的部分 然后在可动刻度尺上读出不足0 5mm的部分 读可动刻度示数时还要注意估读一位数字 螺旋测微器的读数可用下式表示 待测物体长度l 固定刻度尺上的读数 可动刻度尺上的读数n 精确度 例如 下图甲中 从固定刻度尺上读出0 5mm 可动刻度尺上读出14 1 0 01mm 所以最终读数为l 0 5mm 14 1 0 01mm 0 641mm 上图乙中 从固定刻度尺上读出10mm 可动刻度尺上读出29 4 0 01mm 所以最终读数为l 10mm 29 4 0 01mm 10 294mm 二 游标卡尺1 构造 如图所示 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 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 游标卡尺读数的技巧 一定要弄清所用卡尺的精度 读数时以mm为单位来读 读出后再按要求化成其他单位 在读小数部分时 一定要认清游标尺上第几条刻度线与主尺上的刻度线对齐 若用x表示由主尺上读出整的毫米数 n表示从游标尺上读出与主尺上某一刻度线对齐的游标的格数 则记录结果表示为 x n 精确度 mm 2 电流表 电压表的应用 1 电流表的内接法和外接法的比较 2 电流表内接法 外接法的确定方法 3 滑动变阻器的限流式接法和分压式接法 3 按照原理图连好用伏安法测电阻的实验电路 4 把滑动变阻器调到接入电路中的电阻值最大的位置 检查无误后 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值和电压值记录在表格中 断开s 求出导线电阻rx的平均值 5 整理仪器 警惕 注意事项 1 螺旋测微器的使用 1 测量前须校对零点 先使测砧a与测微螺杆p并拢 观察可动刻度零刻度线与固定刻度的轴向线是否重合 以及可动刻度的边缘与固定刻度的零刻度线是否重合 不重合时 用存放在螺旋测微器盒中的工具调节 直到完全重合为止 2 测量时 当测微螺杆p将要接触被测物体时 要停止使用旋钮k 改用微调旋钮k 以避免p和被测物体间产生过大的压力 这样 既可以保护仪器 又能保证测量结果准确 当听到 咔 咔 声后 停止转动 即可读数 3 螺旋测微器应估读一位 即以mm作单位 应读到小数点后面第三位 4 为防止读出的数据出现差错 可在读数前估计大概读数值 若发现最后读数与开始估计数值相差较大 立即检查出错原因 如半毫米刻线是否露出 2 测定金属的电阻率 1 为了方便 测量直径应在导线连入电路前进行 为了准确测量金属丝的长度 应该在连入电路之后在拉直的情况下进行 测量待测导线接入电路的两个端点之间的长度 2 本实验中被测金属丝的电阻值较小 故须采用电流表外接法 3 开关s闭合前 滑动变阻器的阻值要调至最大 4 电流不宜太大 电流表用0 0 6a量程 通电时间不宜太长 以免金属丝温度升高 导致电阻率在实验过程中变大 5 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 滑动变阻器连成干路 然后再把电压表并联在待测金属丝的两端 细辨 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 考向案例研究 例1 2012 课标全国理综 22 5分 某同学利用螺旋测微器测量一金属板的厚度 该螺旋测微器校零时的示数如图 a 所示 测量金属板厚度时的示数如图 b 所示 图 a 所示读数为 mm 图 b 所示读数为 mm 所测金属板的厚度为 mm 一 名师分析解题螺旋测微器的精确度为0 01mm 固定刻度读数时要注意半毫米刻度线是否露出 可动尺读数时要估读到毫米的千分位 图 a 所示读数为1 0 0 01mm 0 010mm 图 b 所示固定刻度读数为6 5mm 可动尺读数为37 0 0 01mm 0 370mm 图 b 所示读数为 6 5 0 370 mm 6 870mm 金属板的厚度为 6 870 0 010 mm 6 860mm 二 调用所学解题0 010 填0 009或0 011同样给分 6 870 填6 869或6 871同样给分 6 860 答案在6 858 6 862范围内同样给分 三 同类提升演练 1 某学生用螺旋测微器测量不同金属导线的直径 其示数如图 a b c 所示 该金属导线的直径读数为 a mm b mm c mm 2 用游标为50分度的游标卡尺测量某工件的长度时 示数如图 d 所示 则测量结果应该读作 mm 3 正确读出图中各表的读数 如图 e 接0 3v量程时读数为 v 接0 15v量程时读数为 v 如图 f 接0 3a量程时读数为 a 接0 0 6a量程时读数为 a 解析 1 a 读数 4 5mm 9 2 0 01mm 4 592mm b 读数 1 5mm 38 0 0 01mm 1 880mm c 读数 8 5mm 10 0 0 01mm 8 600mm 2 读数 10mm 20 0 02mm 10 40mm 3 读数 2 18v读数 10 8v 读数 0 80a 读数 0 02 8a 0 16a 答案 1 a 4 592 4 591 4 594均对 b 1 880 1 879 1 881均对 c 8 600 8 599 8 601均对 2 10 40 3 2 1810 8 0 800 16 例2 2012 北京理综 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 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1所示 其读数应为 mm 该值接近多次测量的平均值 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 由以上实验数据可知 他们测量rx是采用图2中的 图 选填 甲 或 乙 3 图3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3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 4 这个小组的同学在坐标纸上建立u i坐标系 如图4所示 图中已标出了与测量数据对应的4个坐标点 请在图4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 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 一 名师分析解题 1 螺旋测微器的读数原则为主尺数 套筒刻度数 精度 0 39 7 0 01mm 0 397mm 2 由记录数据知 若采用乙图限流电路 则当u 0 10v i 0 020a时 滑动变阻器须串入的电阻约为144 大于滑动变阻器的最大阻值20 所以实验中滑动变阻器r应采用分压式连接 故他们采用甲图电路 6 系统误差是实验原理 实验方法不完善 测量工具不精密等因素造成的误差 偶然误差是人为 环境等偶然因素造成的误差 故读数引起的误差属偶然误差 而电表的内阻引起的误差是系统误差 a b选项错误 把电表内阻计算在内 完善了实验方案 可消除这一因素引起的系统误差 c选项正确 用多次测量求平均值的方法 可减小偶然误差 d选项正确 二 调用所学解题 1 0 395 0 399 2 甲 3 如图 4 如图4 3 4 7 5 c 6 cd 例3 2012 广东理综 34 1 某同学测量一个圆柱体的电阻率 需要测量圆柱体的尺寸和电阻 分别使用游标卡尺和螺旋测微器测量圆柱体的长度和直径 某次测量的示数如图 a 和图 b 所示 长度为 cm 直径为 mm 按图 c 连接电路后 实验操作如下 a 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 b 将电阻箱r2的阻值调至最 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 由此可知 圆柱体的电阻为 一 名师分析解题 1 游标卡尺读数为5 0cm 0 1 1mm 50 1mm 5 01cm螺旋测微器读数为5mm 0 01 31 5mm 5 315mm a 考虑电路安全性 限流式接法要使电流最小 r1应调最大值 b 为防止烧坏电流表 r2应从最大值开始逐渐调小 所以最初r2必调到最大值 此电路利用等效替代法测电阻 所以r圆柱体 r2 1280 二 调用所学解题 5 015 315 5 310 5 320 a 大 b 大 1280 例4 2011 浙江理综 22 在 探究导体电阻与其影响因素的定量关系 实验中 为了探究3根材料未知 横截面积均为s 0 20mm2的金属丝a b c的