高考物理 实验七 测定金属的电阻率课时训练营课件.ppt

实验七测定金属的电阻率 一 实验目的1 掌握螺旋测微器及游标卡尺的原理及读数方法 2 掌握电流表 电压表和滑动变阻器的使用方法及电流表和电压表的读数方法 3 会用伏安法测电阻 并能测定金属的电阻率 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 读数时估读到毫米的千分位上 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 如图所示 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 如图所示 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 3 伏安法测电阻 1 电流表的内接法和外接法的比较 2 两种电路的选择 阻值比较法 先将待测电阻的估计值与电压表 电流表内阻进行比较 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 简单概括为 大内偏大 小外偏小 实验试探法 按图示接好电路 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 三 实验仪器被测金属丝 米尺 螺旋测微器 电压表 电流表 直流电源 开关 滑动变阻器和导线若干 五 注意事项1 本实验中被测金属导线的电阻值较小 为了减小实验的系统误差 必须采用电流表外接法 2 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 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 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的值不宜过大 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过高 造成其电阻率在实验过程中增大 5 求r的平均值可用两种方法 第 种是算出各次的测量值 再取平均值 第二种是用图象u i 图线 的斜率来求出 若采用图象法 在描点时 要尽量使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 6 对螺旋测微器读数时 毫米的整数部分由固定刻度读出 并且注意半毫米刻度线是否露出 六 误差分析 1 测量误差 测量金属丝的直径 长度以及电流 电压时出现读数误差 2 由于采用电流表外接法 电压表的分流 造成电阻测量值偏小 若误用内接法 则电流表分压影响更大 3 通电电流太大 或时间太长 致使电阻丝发热 电阻率随之变化 甲 乙两同学使用完全相同的器材用伏安法测量同一未知电阻rx的阻值 给定器材为 待测电阻rx 电流表 量程0 5ma 内阻约10 电压表 量程为0 3v 内阻约3000 最大阻值为1700 的滑动变阻器 电源e 电动势约3v 开关s 导线若干 两人的测量结果分别由图中甲和乙给出 1 由图甲得rx 由图乙得rx 2 在下面方框中分别画出甲 乙两位同学所用的测量电路 并由测量结果判定 同学的测量结果较为准确 答案 1 1060 40 780 40 2 甲电路如图所示 某实验小组利用实验室提供的器材探究一种金属丝的电阻率 所用器材包括 输出电压为3v的直流稳压电源 电流表 待测金属丝 螺旋测微器 千分尺 米尺 电阻箱 开关和导线等 1 他们截取了一段金属丝 拉直后固定在绝缘的米尺上 并在金属丝上夹一个小金属夹 金属夹可在金属丝上移动 请根据现有器材 设计实验电路 并连接电路实物图 如图甲 2 实验的主要步骤如下 正确连接电路 设定电阻箱的阻值 开启电源 合上开关 读出电流表的示数 记录金属夹的位置 断开开关 合上开关 重复 的操作 3 该小组测得电流与金属丝接入长度关系的数据 并据此绘出了图乙的关系图线 其斜率为 a 1 m 1 保留三位有效数字 图线纵轴截距与电源电动势的乘积代表了 的电阻之和 4 他们使用螺旋测微器测量金属丝的直径 示数如图丙所示 金属丝的直径是 图乙中图线的斜率 电源电动势和金属丝横截面积的乘积代表的物理量是 其数值和单位为 保留三位有效数字 解析 本题考查学生对测定电阻率实验的了解和基本仪器的使用 考查实验数据的处理 数字运算和实验误差的理解 考查分析能力 实验与探究能力 1 实物图连接如图 答案 1 见解析 2 改变金属丝上金属夹的位置 3 10 5 10 6金属丝接入长度为零时全电路 或电阻箱和电流表 4 0 198mm 0 202mm金属丝的电阻率9 69 10 7 m 1 01 10 6 m 1 在 测定金属丝的电阻率 的实验中 用电压表测得金属丝两端的电压u 用电流表测得通过金属丝中的电流i 用螺旋测微器测得金属丝的直径d 测得数据如图所示 请从图中读出u v i a d mm 丙答案 2 620 520 518 2 如图所示 用伏安法测电阻 若电流表内阻为1 电压表内阻为5000 rx约为10 则下图中哪个测量结果较为准确 测量值比真实值偏大还是偏小 a 甲电路 偏大b 甲电路 偏小c 乙电路 偏大d 乙电路 偏小答案 b 3 先后按图中甲乙所示电路测同一未知电阻的阻值rx 已知两电路的路端电压恒定不变 若按图甲所示电路测得电压表示数为6v 电流表示数为2ma 那么按图乙所示电路测得的结果应有 a 电压表示数为6v 电流表示数为2mab 电压表示数为6v 电流表示数小于2mac 电压表示数小于6v 电流表示数小于2mad 电压表示数小于6v 电流表示数大于2ma答案 d 4 某同学用游标卡尺和螺旋测微器分别测量一薄的金属圆片的直径和厚度 读出图中的示数 该金属圆片的直径的测量值为 cm 厚度的测量值为 mm 解析 游标卡尺的读数为 12mm 8 0 05mm 12 40mm 1 240cm螺旋测微器的读数为 1 5mm 18 2 0 01mm 1 682mm 答案 1 2401 682或1 683 5 2010年天津模拟 某小组的两位同学采用 伏安法 测金属丝的电阻实验中 根据同一组数据进行正确描点后 甲 乙两位同学根据自己的理解各做出一条图线 如图所示 根据你对实验的理解 你认为 同学的图线正确 根据你选择的图线算出该金属丝的电阻为 保留两位有效数字 答案 甲3 8 3 7 3 9均可 6 在测定金属电阻率的实验中 用伏安法测量一个约100 的电阻丝 可用的仪器 电流表 量程0 30ma 内阻50 电压表 量程0 3v 内阻5k 滑动变阻器 最大阻值20 电源 电动势4v 内阻忽略不计 开关和导线若干 请将你设计的实验电路图画在方框中 根据你设计的电路图 将图中的实物连接成实验用的电路 为了完成整个实验 除你在电路中已画出的器材外 还需要测量接入电路中的电阻丝长度l的仪器是 测量电阻丝直径d的仪器是 计算电阻率的公式是 用直接测量出的物理量表示 解析 因被测电阻约为100 电流表内阻为50 电压表内阻为5k 为减小实验误差 采用电流表外接法 又因电源电动势为4v 电压表量程为3v 滑动变阻器阻值为20 为使电压表安全 且电路调节变化明显 滑动变阻器采用分压接法 7 2010年10月26日上午9时 三峡水库首次达到175米正常蓄水位 某课题小组通过实验测量三峡水库水的电阻率 现备有一根均匀的长玻璃管 两端各有一个圆形电极 可装入样品水 接触电阻不计 电压表 量程12v 内组约100k 电流表 量程100 a 内阻约50 滑动变阻器 10 1a 电池组 电动势e 12v 内阻不计 开关 导线若干 直尺 待测的水样品 如图是他们用伏安法多次测量并计算出对应的水柱长度l与水柱电阻r描点画出的图象 实验中还用10分度的游标卡尺测量了玻璃管的内径 结果如图所示 请回答下面的问题 1 玻璃管内径d的测量值为 cm 2 请在上面的虚线框内画出测量水柱电阻的电路图 3 所测水的电阻率为 m 保留两位有效数字 答案 1 2 25 2 如图所示 3 80 80 4均对 8 2009年江苏 有一根圆台状匀质合金棒如图甲所示 某同学猜测其电阻的大小与该合金棒的电阻率 长度l和两底面直径d d有关 他进行了如下实验 1 用游标卡尺测量合金棒的两底面直径d d和长度l 图乙中游标卡尺 游标尺上有20个等分刻度 的读数l cm 2 测量该合金棒电阻的实物电路如图丙所示 相关器材的参数已在图中标出 该合金棒的电阻约为几欧姆 图中有一处连接不当的导线是 用标注在导线旁的数字表示 3 改正电路后 通过实验测得合金棒的电阻r 6 72 根据电阻定