实验一 测定金属的电阻率.ppt

第七章恒定电流 实验一测定金属的电阻率 同时练习使用螺旋测微器 实验目的 1 掌握螺旋测微器的原理及读数方法 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 一 螺旋测微器的构造原理及读数 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 1构造 小砧A和固定刻度B固定在框架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 3 读数 测量值 固定刻度数 毫米 注意半毫米刻线是否露出 可动刻度数 估一位 0 01 毫米 3 读数方法 测量时被测物体长度的半毫米数由固定刻度读出 不足半毫米部分由可动刻度读出 可由可动刻度零刻线与轴线的位置关系判断 零刻度在下则已经露出 如图所示 固定刻度示数为2 0mm 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 1 构造 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 4 读数 课堂探究 课堂探究 17 7 23 85 3 18 2 150 二 实验的原理理由R L S得 RS L 因此 只要测出金属丝的长度l 横截面积S和金属丝的电阻R 即可求出金属丝的电阻率 1 把金属丝接入电路中 用伏安法测金属丝的电阻R R U I 电路原理图如图所示 2 用毫米刻度尺测量金属丝的长度l 用螺旋测微器量得金属丝的直径 算出横截面积S 3 将测量的数据代入公式 RS L 求得金属丝的电阻率 RxS l d2U 4lI 六 注意事项 1 螺旋测微器的使用 1 测量前必须校对零点 先使测砧A与测微螺杆P并拢 观察可动刻度的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 当听到 咔 咔 声后 停止转动 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 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 2 测定金属的电阻率 1 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 亦即电压表两端点间的待测导线长度 测量时应将导线拉直 反复测量三次 求其平均值 2 测金属导线直径一定要选三个不同部位进行测量 求其平均值 3 本实验中被测金属丝的电阻值较小 故应采用电流表外接法 16 可编辑 4 开关S闭合前 滑动变阻器的阻值要调到最大 5 实验连线时 应先从电源的正极出发 依次将开关 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 6 在用伏安法测电阻时 通过待测导线的电流强度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 7 求R的平均值时可用两种方法 第一种是用R U I算出各次的测量值 再取平均值 第二种是用图象 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 例1 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 所用的器材包括 输出为3V的直流稳压电源 电流表 待测金属丝 米尺 电阻箱 开关和导线等 如图 1 他们截取了一段金属丝 拉直后固定在绝缘的米尺上 并在金属丝上夹上一个小金属夹 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 考点1测定金属电阻率的原理 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 并据此给出了如图中的关系图线 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 答案 1 如图甲 乙 2 读出接入电路中的金属丝的长度 3 1 63电源的内阻与电阻箱 解析 本题以创新型实验的形式考查了电阻率的测量 解答时首先要看明白实验的原理 对利用图象获取信息的能力有较高的要求 依据实验器材和实验目的测量金属丝的电阻率 电路图如图甲所示 电路实物图如图乙所示 依据闭合电路欧姆定律得E I r R0 Rx 参照题目给出的图象可得1 I r R0 E ES L 可见直线的斜率k ES 可知斜率 电源电动势和金属丝横截面积的乘积代表的物理量是金属丝的电阻率 其数值和单位为1 54 10 7 m 依据直线可得其斜率为1 63A 1 m 1 截距为 r R0 E 则图线纵轴截距与电源电动势的乘积为 r R0 考点二对实验操作及实验数据处理的考查 图14 图15 0 155 25 图16 A2 R2 图17 B 例3 某研究性学习小组设计了如图所示的电路 用来研究稀盐水溶液的电阻率与浓度的关系 图中E为直流电源 K为开关 K1为单刀双掷开关 V为电压表 A为多量程电流表 R为滑动变阻器 Rx为待测稀盐水溶液液柱 1 实验时 闭合K之前将R的滑片P置于 填 C 或 D 端 当用电流表外接法测量Rx的阻值时 K1应置于位置 填 1 或 2 考点3实验拓展创新 D 1 2 在一定条件下 用电流表内 外接法得到Rx的电阻率随浓度变化的两条曲线如图所示 不计由于通电导致的化学变化 实验中Rx的通电面积为20cm2 长度为20cm 用内接法测量Rx的阻值是3500 则其电阻率为 m 由图中对应曲线 填 1 或 2 可得此时溶液浓度约为 结果保留两位有效数字 0 011 0 014间的数据 35 1 解析 1 滑动变阻器是分压作用 为保护仪表 开始滑片P置于D端 电流表外接法测Rx阻值时 K1应置于1位置 2 由Rx L S得 RxS L 3500 20 10 4 20 10 2 m 35 m 因为Rx 3500 这一阻值远大于电流表内阻 而与电压表内阻较接近 所以选用电流表内接法误差较小 测量较准确 曲线1对应的较准确 所以曲线1对应内接法 由曲线1可得此时溶液浓度约为0 012 2 有一根圆台状匀质合金棒如图所示 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 测量该合金棒电阻的实物电路如图所示 相关器材的参数已在图中标出 该合金棒的电阻约为几个欧姆 图中有一处连接不当的导线是 用标注在导