高考物理一轮复习 实验7 测定金属的电阻率课件.ppt

实验七测定金属的电阻率(同时练习使用螺旋测微器),一、螺旋测微器1构造：如图1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,图1,2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),温馨提示螺旋测微器需要估读最后一位数字为估计数字，读数和记数时估计位为有效数字的最后一位例如如图2所示，固定刻度示数为2.0mm，不足半毫米从可动刻度上读的示数为15.0，最后的读数为：2.0mm15.00.01mm2.150mm.,图2,二、游标卡尺1构造：如图3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,图3,2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，其读数见下表：,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(xk精确度)mm.,三、常用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0.1v.(3)对于0.6a量程的电流表，精确度是0.02a，在读数时只要求读到小数点后面两位，这时要求“半格估读”，即读到最小刻度的一半0.01a.,四、伏安法测电阻1电流表、电压表测电阻两种方法的比较,(3)实验试探法：按图4接好电路，让电压表接线柱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,图4,五、测定金属的电阻率,注意事项1先测直径，再连电路：为了方便，测量直径时应在金属丝连入电路之前测量2电流表外接法：本实验中被测金属丝的阻值较小，故采用电流表外接法3电流控制：电流不宜过大，通电时间不宜过长，以免金属丝温度过高，导致电阻率在实验过程中变大误差分析,热点一测量仪器、仪表的读数【典例1】(1)如图5所示的两把游标卡尺，它们的游标尺从左至右分别为9mm长10等分、19mm长20等分，它们的读数依次为_mm，_mm.,图5,(2)使用螺旋测微器测量两个金属丝的直径，示数如图6所示，则a、b金属丝的直径分别为_mm，_mm.,图6,(3)图7甲用0.6a量程时，对应刻度盘上每一小格代表_a，表针的示数是_a；当使用3a量程时，对应刻度盘上每一小格代表_a，图中表针示数为_a.图7乙使用较小量程时，每小格表示_v，图中指针的示数为_v若使用的是较大量程，则这时表盘刻度每小格表示_v，图中表针指示的是_v.,图7,(4)旋钮式电阻箱如图8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，则可得到的电阻值范围为_,图8,解析(1)最上面图读数：整毫米是17，不足1毫米数是70.1mm0.7mm，最后结果是17mm0.7mm17.7mm.题中右图读数：整毫米是23，不足1毫米数是170.05mm0.85mm，最后结果是23mm0.85mm23.85mm.(2)对图a：固定刻度示数为2.0mm，不足半毫米的从可动刻度上读的示数为15.0，最后的读数为：2.0mm15.00.01mm2.150mm.对图b：b金属丝的直径为4.80.01mm0.048mm.(3)使用0.6a量程时，刻度盘上的每一小格为0.02a，指针的示数为0.44a；当换用3a量程时，每一小格为0.1a，指针示数为2.20a.,电压表使用3v量程时，每小格表示0.1v，指针示数为1.70v；使用15v量程时，每小格为0.5v，指针示数为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，用这样两个电阻箱串联可得到的最大电阻2999919998.故两个这样的电阻箱，则可得到的电阻值范围为019998.答案(1)17.7；23.85(2)2.1500.048(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,反思总结游标卡尺的读数应注意以下几点：(1)看清精确度例如(如图9所示)易错读成1140.1mm11.40mm正确的应为11.4mm，游标卡尺不需估读，后面不能随意加零，也不能随意去零,图9,例如(如图10所示)易错读成10120.05mm10.6mm，正确的应为10.60mm.,图10,(2)区分零刻度与标尺最前端例如(如图11所示)易错读成13100.05mm13.50mm正确读数为14100.05mm14.50mm,图11,【跟踪短训】1完成下列读数(1)电流表量程一般有两种00.6a,03a；电压表量程一般有两种03v,015v如图12所示：接03v量程时读数为_v.接015v量程时读数为_v.接03a量程时读数为_a.接00.6a量程时读数为_a.,图12,(2)a_mmb_mmc_mmd_mme_mm.答案(1)1.889.40.820.16(2)a.0.484b0.532c4.078d5.666e11.14,热点二器材的选择、实验操作及误差分析【典例2】(2013北京卷，21)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13中的_(选填“甲”或“乙”),图13,(2)图14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14中实物间的连线,图14,图15,(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_,图16,反思总结1仪器选择的基本思路(1)优先考虑安全因素：各电表的实际读数不能超过其量程，电阻类元件中的实际电流(或电压)不能超过其允许的最大电流(或电压)(2)考虑读数误差因素：一般要求各电表的实际读数不小于其量程的，以减小读数误差,(3)仪器选择的一般步骤：首先选择唯一性的器材；粗画电路图(暂不接电流表和电压表)；估算回路中电流和电压的最大值，在电表的指针有较大幅度的偏转但不超过其量程的情况下，结合已知器材的规格，确定实验电路和实验器材,2控制电路的选择(1)滑动变阻器两种接法的对比,(2)分压和限流电路的选择原则在下列情况下应选用分压式接法：待测电阻的阻值远大于滑动变阻器的最大阻值题中要求待测电阻上电压变化范围大，且要求从零开始连续调节若选用限流式接法，电路中的最小电流仍超过用电器的额定电流,【跟踪短训】2有一待测的电阻器rx，其阻值在4050之间，实验室准备用来测量该电阻器阻值的实验器材有：电压表v(量程010v，内阻约20k)；电流表a1(量程0300ma，内阻约20)；电流表a2(量程0800ma，内阻约4)；滑动变阻器r1(最大阻值为10，额定电流为2a)；滑动变阻器r2(最大阻值为250，额定电流为0.1a)；直流电源e(电动势为9v，内阻约为0.5)；开关及若干导线,实验要求电表读数从零开始变化，并能多测出几组电流、电压值，以便画出ui图线(1)电流表应选用_(填写器材代号)(2)滑动变阻器应选用_(填写器材代号)(3)请在如图17甲所示的方框内画出实验电路图，并将图乙中的器材连接成符合要求的电路,图17,解析(1)加在待测电阻器上的电压最大值约等于电源的电动势，即为9v，而待测电阻器rx的阻值在4050之间，此时通过待测电阻器的最大电流约为225ma，故电流表应选用a1.(2)实验要求电表读数从零开始变化，所以滑动变阻器应采用分压式接法，为了调节方便，滑动变阻器选用最大阻值较小的，即r1.,甲,(3)由于待测电阻器阻值较小，所以电流表采用外接法，滑动变阻器采用分压式接法，设计的电路图如解析图甲所示，实物连接图如图乙所示,乙,答案(1)a1(2)r1(3)实验电路图如解析图甲所示；实物连接图如解析图乙所示,探究高考命题视角通过对近几年的高考实验试题的研究发现，高考电学实验试题有三个显著的特点：第一，基于教材中的电学实验，着重考查实验原理的改进、实验步骤、误差分析；第二，重视电学的实验方法，问题设置结合科技、生产、生活的实际；第三，基本仪器的使用是考查的热点，实验的器材选择、实际操作是考查的重点，设计型实验是考查的难点，实验的基本原理和思想方法是考查的核心,视角1基本仪器的使用及读数(如螺旋测微器、游标卡尺、电压表、电流表及多用电表的读数)视角2实验仪器的选择、测量电路、控制电路的选择视角3完善基本操作过程视角4根据题目给出的实验器材，用所学知识解决实际问题，设计新的实验方案,【典例3】2013重庆卷，6(2)某同学对有故障的电热毯进行探究图18是电热毯的电路示意图，其中电热线和导线通过金属接线片连接图19为测试电路实物图，a、b为测试表笔，电压表内阻很大，可视为理想电表请在下面虚线框内画出与图19对应的电路图,断开k1，用上述测试电路在1和1之间检测得知电热线无故障，然后测得电热线的ui曲线如图20所示，已知电热线材料的电阻率为2.8107m，电热线的直径为0.200mm.可求得此电热线的电阻为_k，总长度为_m(结果均保留两位有效数字),图20,为了进一步检查故障，该同学闭合开关k1和k2，用表笔a和b分别对图18中所示的各点进行测试，部分测试结果如下表所示由此测试结果可判断出电路有断路，位置在_之间(在“1和2”、“1和2”、“2和3”、“2和3”中选填一项).,解析电路图如下图所示,【探究跟踪】某课题组通过实验测量河水的电阻率现备有一根均匀的长玻璃管(两端各有一个可移动圆形电极，可装入样品水，接触电阻不计)、直尺、待测的水样品电路器材如表一，他们用伏安法多次测量的数据如表二(为实验处理方便，实验时每次都把电流表示数调到相同)；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21甲所示,表一,表二,图21,(1)玻