高考物理一轮复习资料 8.3 实验（一）：测定金属的电阻率课件 沪科版.ppt

学案3实验 一 测定金属的电阻率螺旋测微器和游标卡尺的使用 一 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 掌握螺旋测微器和游标卡尺的使用和读数方法 3 会用伏安法测电阻 进一步测定金属的电阻率 二 实验原理 一 螺旋测微器的构造原理及使用1 螺旋测微器的构造 如图所示是常用的螺旋测微器 它的小砧a和固定刻度s固定在框架f上 旋钮k 微调旋钮k 和可动刻度h 测微螺杆p连在一起 通过精密螺纹套在s上 2 螺旋测微器的原理测微螺杆p与固定刻度s之间的精密螺纹的螺距为0 5mm 即旋钮k每旋转一周 p前进或后退0 5mm 而可动刻度h上的刻度为50等份 每转动一小格 p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数毫米数由固定刻度读出 小数部分由可动刻度读出 测量值 毫米 固定刻度数 毫米 注意半毫米刻线是否露出 可动刻度数 估读一位 0 01 毫米 2 原理游标共有n个分格 而n个分格的总长和主尺的 n 1 个分格的总长相等 设主尺每个分格的长度为y 游标每个分格的长度为x 则有nx n 1 y 主尺与游标每个分格之差y x y n为游标卡尺的最小读数值 即游标尺的精确度 各种规格的游标卡尺上 游标尺的分度数n是不同的 如0 1mm规格的游标卡尺 n为1 0 1 10 0 05mm规格的游标卡尺 n为1 0 05 20 3 游标卡尺读数的技巧 1 读数是以mm为单位来讲 读出后再按要求换成其他单位 2 在 主尺读数 时 一定要读游标零刻线左边最近的主尺刻线的值 3 在读小数部分时 一定要认清第几根刻线与主尺的刻度对齐 4 一定要弄清所用卡尺的精度 5 若用x表示由主尺上读出整的毫米数 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 二 游标卡尺的原理及使用1 构造主要部分是一条主尺和一条可以沿着主尺滑动的游标尺 也称游标 如图所示 三 伏安法测电阻的电路选择1 测量电路的选择 1 电流表的内接法和外接法的比较 2 两种电路的选择 比值判定法若已知待测电阻的大致阻值rx 电流表的内阻ra和电压表的内阻rv 则 当rx ra或rx ra rv rx时 选用 内接法 当rx rv或rx ra rv rx时 选用 外接法 当rx ra rv rx时 两种接法均可 简单概括即为 大内偏大 小外偏小 试触法若不知rx的大约阻值 可采用 试触法 将电路如图所示连接 空出电压表的一个接头s 然后将s分别与a b接触一下 观察两表示数变化情况 a 若电流表示数变化明显 说明电压表分流作用较强 即rx阻值较大 应采用 内接法 s应接b b 若电压表示数变化明显 说明电流表分压作用较强 即rx阻值较小 应采用 外接法 s应接a 2 控制电路的选择滑动变阻器的限流接法和分压接法 1 两种接法比较 注 忽略电源的内阻 r0为滑动变阻器的最大值 2 限流电路 分压电路的选择原则 限流式 该接法适合测量小阻值电阻 和滑动变阻器的总电阻相比 因为rx越小 限流式中滑动变阻器分得的电压越大 调节范围越大 分压式 该接法适合测量大阻值电阻 和滑动变阻器的总电阻相比 因为rx越大 分压式中rx几乎不影响电压的分配 滑片移动时 电压变化接近线性关系 便于调节 若采用限流式不能控制电流满足实验要求 即若滑动变阻器阻值调到最大时 待测电阻上的电流 或电压 仍超过电流表 或电压表 的量程 或超过待测电阻的额定电流 则必须选用分压式 若待测电阻的阻值比滑动变阻器总电阻大得多 以致在限流电路中 滑动变阻器的滑动触头从一端滑到另一端时 待测电阻上的电流或电压变化范围不够大 此时 应改用分压电路 若实验中要求电压从零开始连续可调 则必须采用分压式电路 通常滑动变阻器以限流接法为主 限流接法好处是电路简单 耗能低 四 电阻率的测定原理把金属丝接入如图所示的电路中 用电压表测金属丝两端的电压 用电流表测金属丝中的电流 根据rx u i计算金属丝的电阻rx 然后用米尺测量金属丝的有效长度l 用螺旋测微器测量金属丝的直径d 计算出金属丝的横截面积s 根据电阻定律rx l s 得出计算金属丝电阻率的公式 rxs l d2u 4li 三 实验器材毫米刻度尺 螺旋测微器 或游标卡尺 直流电流表和直流电压表 滑动变阻器 电池组 开关 被测金属丝 导线若干 四 实验步骤1 用螺旋测微器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 计算出导线的横截面积s d2 4 2 按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 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 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 填入记录表格内 断开开关s 求出导线电阻rx的平均值 5 数据处理 将测得的rx l s的值 代入电阻率计算公 rxs l中 计算出金属导线的电阻率 6 拆除电路 整理好实验器材 五 注意事项1 本实验中被测金属导线的电阻值较小 应视为小电阻 为了减小实验的系统误差 实验电路应采用电流表外接法 2 实验连线时 应先从电源正极出发 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 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 是指测量待测导线接入电路的两个端点之间的长度 亦即电压表两并入点间的部分待测导线长度 测量时应将导线拉直 4 闭合开关s之前 一定要使滑动变阻器的滑片处在有效阻值最大的位置 5 在用伏安法测电阻时 通过待测导线的电流i的值不宜过大 一般电流表用0 0 6a量程 通电时间不宜过长 以免金属导线的温度过高 造成其电阻率在实验过程中增大 6 求r的平均值可用两种方法 第一种是用r u i算出各次的测量值 再取平均值 第二种是用图像u i 图线 的斜率来求出 若采用图像法 在描点时 要尽量使各点间的距离拉大一些 连线时要让各点均匀分布在直线两侧 个别明显偏离较远的点可以不予考虑 7 连接实物图时 所连的导线不要交叉 且接到接线柱上 8 电流表与电压表的读数 注意有效数字的位数 考点1螺旋测微器和游标卡尺的读数 例1 某同学用螺旋测微器测量一铜丝的直径 测微器的示数如图所示 该铜丝的直径为 mm 有一游标卡尺 主尺的最小分度是1mm 游标上有20个小的等分刻度 乙同学用它测量一工件的长度 游标卡尺的示数如图所示 该工件的长度为 mm 解析 两种尺子的读数均由两部分组成 对螺旋测微器有d 4 5mm 0 01 33 2mm 4 832mm 对游标卡尺有l 105mm 19 20 4mm 101 20mm或者l 101mm 1 20 4mm 101 20mm 4 832 101 20 理解尺子的原理并明确其读数规则是正确读数的关键 1 用游标卡尺 游标尺上有50个等分刻度 测定某工件的宽度时 示数如图所示 此工件的宽度为 mm 用螺旋测微器 千分尺 测小球直径时 示数如图所示 这时读出的数值是 mm 8 470 23 22 例2 在 测定金属丝的电阻率 的实验中 待测金属丝的电阻rx 约为5 实验室备有下列实验器材 a 电压表v1 量程3v 内阻约为15k b 电压表v2 量程15v 内阻约为75k c 电流表a1 量程3a 内阻约为0 2 d 电流表a2 量程0 6a 内阻约为1 e 滑动变阻器r1 0 100 0 3a f 滑动变阻器r2 0 2000 0 1a g 电池e 电动势为3v 内阻约为0 3 h 开关s 导线若干 1 为提高实验精确度 减小实验误差 应选用的实验器材有 填写器材前面的字母 2 为减小实验误差 应选用图甲中的 填 a 或 b 为该实验的电路图 并按所选择的电路在图乙中把实物图连接起来 3 若用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为0 635mm 两电表的示数分别如图所示 则待测电阻为 电阻率为 考点2仪器选择及电路设计 做电学实验题目的四个步骤 选择器材 确定接法 电流表内接法与外接法 滑动变阻器的分压式接法与限流式接法 把握定值电阻 标清元件号 解析 1 由电池e的电动势为3v 可知电压表应选v1 流过待测电阻rx的最大电流约为im 3v 5 0 6a 故电流表选a2 为了便于调节 滑动变阻器应选阻值较小的r1 2 由于rx 5 故采用电流表外接法 实物连接图如图所示 3 由两电表示数可知u 1 20v i 0 50a 则rx u i 2 4 又由rx l s s d 2