实验：测定金属的电阻率PPT课件

实验 测定金属的电阻率 同时练习使用螺旋测微器 1 螺旋测微器的构造原理及读数 2 游标卡尺的构造原理及读数 3 伏安法测电阻电流表的内接法和外接法的比较及两种电路的选择 4 滑线变阻器两种接法的比较即选择 5 电阻的决定式 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及电流表和电压表的读数方法 2 掌握螺旋测微器及游标卡尺的原理及读数方法 3 会用伏安法测电阻 进一步测定金属的电阻率 测量仪器 二 实验设计原理 三 实验器材被测金属丝 米尺 螺旋测微器 电压表 电流表 直流电源 开关 滑动变阻器 导线若干 根据给定的电源 伏特计 安培计 电键和待测电阻各一只 如何设计测量电阻的电路 伏安法测电阻 电路图 四 实验步骤 1 用螺旋测微器在被测金属丝的三个不同位置各测一次直径 求出其平均值d 2 依照电路图 如图1 用导线将器材连好 将滑动变阻器的阻值调至最大 3 用毫米刻度尺测量接入电路中的被测金属丝的长度 即有效长度 反复测量3次 求出其平均值l 4 电路经检查确认无误后 闭合电键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 记入记录表格内 断开电键S 求出导线电阻R的平均值 1 金属丝的长度 cm m 3 金属丝的电阻 4 金属丝材料的电阻率 m 1 金属丝的长度 cm m 6 数据处理根据上面记录的数据 完成以下表格内容 2 金属丝的横截面积S mm2 m2 五 注意事项1 本实验中被测金属丝的电阻值较小 因此实验电路必须用电流表外接法 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 测量时应将导线拉直 4 测金属丝直径一定要选三个不同部位进行测量 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 第二种方法是用图象法 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 特别提醒 六 误差分析 题型一螺旋测微器的读数 例1 用螺旋测微器 千分尺 测小球直径时 示数如图2所示 这时读出的数值是 单位是 解析 本题解答的关键是掌握螺旋测微器的原理和读数规则 从固定刻度部分可读出毫米数和半毫米数 读数为8mm 半毫米刻度线未露出 无读数 再从转动刻度上读出小数部分 0 469mm 其中千分位为估读数 两部分读数相加为8 469mm 评分标准为8 468 8 470都给分 答案 8 469mm 题后反思读数 固定尺读数 可动尺读数 精度 在读数时一定要注意固定尺上的读数问题 注意是否超过上面刻度 露出了0 5mm刻度线 若露出应加上0 5mm 若不超过上面刻度线 则不能加上0 5mm 读数单位先为mm 最后进行单位换算 答案 1 0 5mm 11 7 0 01mm 0 617mm 0 616 0 619 2 6mm 15 0 02 6 75mm 0 675cm 2010 安徽高考 1 在测定金属的电阻率实验中 用螺旋测微器测量金属丝的直径 示数如图3所示 读数为 mm 2 在用单摆测定重力加速度实验中 用游标为20分度的卡尺测量摆球的直径 示数如图4所示 读数为 cm 题型二器材选取及电路设计 2011 福建四校联考 有一个电阻Rx 其阻值大约在40 50 之间 现要进一步准确地测量其电阻 需测量多组数据 手边现有器材如下 电源E 电动势12V 内阻为0 5 电压表 0 3 15V 内阻约为10k 电流表 0 0 6 3A 内阻约为1 滑动变阻器R1 阻值0 10 额定电流2A 滑动变阻器R2 阻值0 1750 额定电流0 3A 开关S和导线若干 1 电压表的量程应选 电流表的量程应选 滑动变阻器应选用 2 在虚线方框内画出实验电路图 答案 1 0 15V0 0 6AR1 2 如图6 题型三实物连线及数据处理 例3 某同学想测量某导电溶液的电阻率 先在一根均匀的长玻璃管两端各装了一个电极 接触电阻不计 两电极相距L 0 700m 其间充满待测的导电溶液 用如下器材进行测量 电压表 量程15V 内阻约30k 电流表 量程300 A 内阻约50 滑动变阻器 100 1A 电池组 电动势E 12V 内阻r 6 单刀单掷开关一个 导线若干 表1是他测量通过管中导电液柱的电流及两端电压的实验数据 实验中他还用20分度的游标卡尺测量了玻璃管的内径 结果如图8所示 图8 表1 根据以上所述请回答下面的问题 1 玻璃管内径d的测量值为 cm 2 根据表1数据在下图丙坐标中已描点 请作出U I图象 根据图象求出电阻R 保留两位有效数字 3 计算导电溶液的电阻率表达式是 用R d L表示 测量值为 m 保留两位有效数字 4 请在虚线框内画出测量导电溶液电阻的电路图 并在图7中补画出未连接的导线 解析 1 3 075 0 005 2 作出图象如图10所示 由图象的斜率求得电阻R为 答案 电路图和连接图如图11 图11 题后反思实物连接应注意的问题 1 画出实验电路图 2 分析各元件连接方式 明确电表量程 3 画线连接各元件 一般先从电源正极开始 到开关 再到滑动变阻器等 按顺序以单线连接方式将主电路中要串联的元件依次串联起来 然后再将要并联的元件并联到电路中 即 先串后并 2009 广东高考 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 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12 图12 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13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14所示 金属丝的直径是 图13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 答案 1 电路图略 实物连接如图15 2 改变金属丝上金属夹的位置 3 10 5 0 1 电阻箱和电流表 4 0 200mm金属丝的电阻率均可 图15 1 螺旋测微器的构造原理及读数 1 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 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 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 游标卡尺的构造原理及读数 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 读数等于主尺上的整毫米数 指游标尺 0 刻线之前的整数部分 加上应读格子数 从游标尺上读出与主尺上某一刻度对齐的游标的格数 准确度 主尺上的整毫米数应为游标尺 0 刻线之前的整数部分 切勿读成游标尺左棱之前的整数部分 幻灯片360 3 伏安法测电阻 1 电流表的内接法和外接法的比较 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 2 两种电路的选择 定量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 RV Rx时 选用 内接法 当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 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 1 控制电路 滑动变阻器的接法 的比较 EIR电源负担轻 E IR Iap 电源负担重 简便 复杂 2 限流电路和分压电路选用的一般原则 a 用电器两端电压要求从零开始连读可调 应选分压电路 b 如果采用限流电路时 电路中最小电流等于或大于用电器的额定电流 应选分压电路 c 如果滑动变阻器的全阻值比用电器的阻值小得多 为了能使用