（浙江选考）高考物理实验微讲座32实验八探究导体电阻与其影响因素（包括材料）的关系教学案.docx

实验八探究导体电阻与其影响因素(包括材料)的关系一、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二、实验原理由R得，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.三、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、导线若干四、螺旋测微器、游标卡尺的使用1螺旋测微器的构造原理及读数(1)螺旋测微器的构造：如图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(2)螺旋测微器的原理：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)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：2.0mm15.00.01mm2.150mm.2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：刻度格数(分度)刻度总长度每小格与1mm的差值精确度(可准确到)109mm0.1mm0.1mm2019mm0.05mm0.05mm5049mm0.02mm0.02mm(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的与主尺上某一刻线对齐的游标格数，则记录结果表达为(xK精确度)mm.五、伏安法测电阻1电流表的内接法和外接法的比较内接法外接法电路图误差原因电流表分压U测UxUA电压表分流I测IxIV电阻测量值R测RxRARx，测量值大于真实值R测Rx，测量值小于真实值适用条件RARxRVRx适用于测量大阻值电阻小阻值电阻2.两种电路的选择(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”(2)临界值计算法Rx时，用电流表内接法(3)实验试探法：按图所示接好电路，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六、实验步骤1直径测定：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.2电路连接：按如图所示的电路原理图连接好用伏安法测电阻的实验电路3长度测量：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.4U、I测量：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，记入表格内，断开开关S.5拆去实验线路，整理好实验器材七、数据处理1在求Rx的平均值时可用两种方法(1)用Rx分别算出各次的数值，再取平均值(2)用UI图线的斜率求出2计算电阻率：将记录的数据Rx、l、d的值代入电阻率计算式Rx.八、注意事项1本实验中被测金属导线的电阻值较小，因此实验电路一般采用电流表外接法2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、待测金属导线、滑动变阻器连成主干线路(闭合电路)，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4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5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00.6A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算出各次的测量值，再取平均值；第二种是用图象(UI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九、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 对实验原理与操作的考查【典题例析】(2020金华质检)某同学通过实验测定一个阻值约为5的电阻Rx的阻值(1)现有电源(4V，内阻可不计)、滑动变阻器(050，额定电流2A)、开关和导线若干，以及下列电表：A电流表(03A，内阻约0.025)B电流表(00.6A，内阻约0.125)C电压表(03V，内阻约3k)D电压表(015V，内阻约15k)为减小测量误差，在实验中，电流表应选用_，电压表应选用_(选填器材前的字母)；实验电路应采用图中的_(选填“甲”或“乙”)(2)图丙是测量Rx的实验器材实物图，图中已连接了部分导线请根据在(1)问中所选的电路图，补充完成图中实物间的连线(3)接通开关，改变滑动变阻器滑片P的位置，并记录对应的电流表示数I、电压表示数U.某次电表示数如图丁所示，可得该电阻的测量值Rx_(保留两位有效数字)(4)若在(1)问中选用甲电路，产生误差的主要原因是_；若在(1)问中选用乙电路，产生误差的主要原因是_(选填选项前的字母)A电流表测量值小于流经Rx的电流值B电流表测量值大于流经Rx的电流值C电压表测量值小于Rx两端的电压值D电压表测量值大于Rx两端的电压值(5)在不损坏电表的前提下，将滑动变阻器滑片P从一端滑向另一端，随滑片P移动距离x的增加，被测电阻Rx两端的电压U也随之增加，下列反映Ux关系的示意图中正确的是_解析(1)电源电动势E4V，被测电阻Rx5，则ImaxA0.8A，电流表若选A，读数时误差较大，因此电流表应选B；考虑电压表测量电压时的指针转动范围，电压表应选C.由于Rx，故电流表应选择外接法(甲图)(3)题图的电流表示数I0.50A，电压表示数U2.60V，故Rx5.2.(4)甲电路中产生误差的原因是由于电压表的分流作用，使电流表的示数大于流过Rx的电流，选项B正确；乙电路的误差来源于电流表的分压作用，电压表示数为Rx和电流表的电压之和，选项D正确(5)x增加，U随之增加，说明变阻器接入电路的电阻R随x的增加而减小设变阻器的总阻值为R0，滑片P从一端滑向另一端移动的距离为L.忽略电压表、电流表的内阻对电路的影响，则被测电阻Rx两端电压UE，由这一关系式分析可知，选项A正确答案(1)BC甲(2)如图所示(3)5.2(4)BD(5)A(2020丽水质检)某同学通过实验测量一种合金的电阻率(1)用螺旋测微器测量合金丝的直径为防止读数时测微螺杆发生转动，读数前应先旋紧如图甲所示的部件_(选填“A”“B”“C”或“D”)从图甲中的示数可读出合金丝的直径为_mm.甲乙(2)如图乙所示是测量合金丝电阻的电路，相关器材的规格已在图中标出合上开关，将滑动变阻器的滑片移到最左端的过程中，发现电压表和电流表的指针只在图示位置发生很小的变化由此可以推断：电路中_(填图中表示接线柱的数字)之间出现了_(选填“短路”或“断路”) .(3)在电路故障被排除后，调节滑动变阻器，读出电压表和电流表的示数分别为2.23V和38mA，由此，该同学算出接入电路部分的合金丝的阻值为58.7.为了更准确地测出合金丝的阻值，在不更换实验器材的条件下，对实验应作怎样的改进？请写出两条建议：_；_.解析：(1)螺旋测微器读数时应先将锁紧装置锁紧，即旋紧B.螺旋测微器的示数为(041.00.01)mm0.410mm.(2)电压表的示数不为零，电流表的示数几乎为零，说明连接两电表的电路是导通的而滑动变阻器几乎不起作用，说明线路电阻很大，故可判断7、8、9间断路(3)由题意知0.0050.02，说明电流表的分压作用不显著，故可将电流表改为内接，并测出多组U、I值，求出Rx后，再取平均值作为实验结果答案：(1)B0.410(2)7、9断路(3)电流表改为内接测量多组电流和电压值，计算出电阻的平均值(或测量多组电流和电压值用图象法求电阻值)对实验数据处理的考查【典题例析】(1)用螺旋测微器测量金属丝的直径，示数如图甲所示，读数为_mm.(2)如图乙所示的三把游标卡尺，它们的游标尺从上至下分别为9mm长10等分、19mm长20等分、49mm长50等分，它们的读数依次为_mm，_mm，_mm.(3)图丙使用0.6A量程时，对应刻度盘上每一小格代表_A，图中表针示数是_A；当使用3A量程时，对应刻度盘中每一小格代表_A，图中表针示数为_A.图丁使用较小量程时，每小格表示_V，图中表针的示数为_V若使用的是较大量程，则这时表盘刻度每小格表示_V，图中表针示数为_V.(4)旋钮式电阻箱如图戊所示，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，即可得到的电阻值范围为_解析(1)螺旋测微器固定刻度读数为1.5mm，可动刻度读数为27.30.01mm0.273mm，读数应为：1.5mm0.273mm1.773mm.(2)最上面图读数：整毫米读数是17mm，不足1毫米读数是70.1mm0.7mm，最后结果是17mm0.7mm17.7mm.中间图读数：整毫米读数是23mm，不足1毫米读数是170.05mm0.85mm，最后结果是23mm0.85mm23.85mm.最下面图读数：整毫米读数是3mm，不足1毫米读数是90.02mm0.18mm，最后结果是3mm0.18mm3.18mm.(3)使用0.6A量程时，刻度盘上的每一小格为0.02A，表针示数为0.44A；当使用3A量程时，每一小格为0.1A，表针示数为2.20A.电压表使用3V量程时，每小格表示0.1V，表针示数为1.70V；使用15V量程时，每小格表示0.5V，表针示数为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，用这样的两个电阻箱串联可得到的最大电阻是2999919998.故用两个这样的电阻箱，可得到的电阻值范围为019998.答案(1)1.773(2)17.723.853.18(3)0.020.440.12.200.11.700.58.5(4)1987将“1k”旋钮调到2，再将“100”旋钮调到0019998某同学做“探究导体电阻与其影响因素的关系”的实验，步骤如下：(1)用游标尺为20分度的游标卡尺测量某圆柱导体的长度，如图甲所示，由图可知其长度为_mm.(2)用螺旋测微器测量其直径如图乙所示，由图可知其直径为_mm.(3)用多用电表的电阻“10”挡，按正确的操作步骤测此圆柱体的电阻，表盘的示数如图丙所示，则该圆柱体的阻值约为_.(4)该同学想用伏安法更精确地测量其电阻R，现有的器材及其代号和规格如下：A待测圆柱体电阻R；B电流表A1(量程04mA，内阻约50)；C电流表A2(量程020mA，内阻约30)；D电压表V1(量程03V，内阻约10k)；E电压表V2(量程015V，内阻约25k)；F直流电源E(电动势4V，内阻不计)；G滑动变阻器R1(阻值范围015，允许通过的最大电流2.0A)；H滑动变阻器R2(阻值范围02k，允许通过的最大电流0.5A)；I开关S；J导线若干为使实验误差较小，要求测得多组数据进行分析，请在虚线框中画出测量的电路图，并标明所用器材的代号(5)若该同学用伏安法跟用多用电表测量得到的R测量值几乎相等，由此可估算此圆柱体材料的电阻率约为_m.(保留两位有效数字)解析：(1)主尺读数为50mm，游标尺上第3条刻度线与主尺对齐，读数为30.05mm0.15mm，则长度为50.15mm.(2)螺旋测微器固定刻度读数为4.5mm，可动刻度读数为0.200mm，则直径为4.700mm.(3)电阻的阻值R2210220.(4)电源电动势为4V，电压表选V1，电阻中最大电流约为ImaxA18mA，则电流表选A2，若采用限流接法，所给定的滑动变阻器R1太小，R2太大，都不便于调节，故必须采用分压接法，滑动变阻器应选择R1，电路图如答案图所示(5)由电阻定律R，Sd2，代入解得0.076m.答案：(1)50.15(2)4.700(3)220(4)如图所示(5)7.6102电表的读数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)03V的电压表和03A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015V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0.1V1分别用如图甲、乙两种电路测量同一未知电阻的阻值图甲中两表的示数分别为3V、4mA，图乙中两表的示数分别为4V、3.9mA，则待测电阻Rx的真实值为()A略小于1kB略小于750C略大于1kD略大于750解析：选D.先判断采用的测量方法，由于在两种不同的接法中电压表的示数变化大，说明测量的是小电阻，这样电流表分压较大，应该采用甲图进行测量比较准确甲图中测量值较真实值偏小2(20