2014年新课标高考总复习人教物理---选修3-1课件选修

一、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S固定在尺架F上旋钮K、微调旋钮K和可动刻度H、测微螺杆P连在一起，通过精密螺纹套在S上,第3单元：实验(一)测定金属的电阻率(同时练习使用螺旋测微器),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),二、游标卡尺的构造、原理及读数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：,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、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(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”,(3)实验试探法：按图所示接好电路，让电压表的一根接线柱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，则采用电流表内接法,四、测定金属的电阻率1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,3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4实验步骤(2)将金属丝两端固定在接线柱上悬空拉直，用毫米刻度尺测量接入电路的金属丝长度(即有效长度)，反复测量三次，求出平均值l.(3)按照原理图连好用伏安法测电阻的实验电路(4)把滑动变阻器调到接入电路中的电阻值最大的位置，检查无误后闭合开关S，改变滑动变阻器滑动片的位置，读出几组相应的电流值和电压值记录在表格中，断开S，求出导线电阻Rx的平均值(5)整理仪器,5数据处理(1)在求Rx的平均值时可用两种方法第二种是用UI图线的斜率求出(2)计算电阻率,7注意事项(1)为了方便，测量直径应在金属丝连入电路前进行；为了准确测量金属丝的长度，应该在连入电路之后在拉直的情况下进行，测量待测金属丝接入电路的两个端点之间的长度(2)本实验中被测金属丝的电阻值较小，故须采用电流表外接法(3)开关S闭合前，滑动变阻器的阻值要调至最大(4)电流不宜太大(电流表用00.6A量程)，通电时间不宜太长，以免金属丝温度升高，导致电阻率在实验过程中变大(5)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)若用图象法求Rx的平均值在描点时，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,类型一实验仪器的选取及电路设计【例1】(2012年高考山东理综)在测量金属丝电阻率的实验中，可供选用的器材如下：待测金属丝：Rx(阻值约4，额定电流约0.5A)；电压表：V(量程3V，内阻约3k)；电流表：A1(量程0.6A，内阻约0.2)；A2(量程3A，内阻约0.05)；电源：E1(电动势3V，内阻不计)；E2(电动势12V，内阻不计)；滑动变阻器：R(最大阻值约20)；螺旋测微器；毫米刻度尺；开关S；导线,(1)用螺旋测微器测量金属丝的直径，示数如图所示，读数为_mm.(2)若滑动变阻器采用限流接法，为使测量尽量精确，电流表应选_、电源应选_(均填器材代号)，在虚线框内完成电路原理图,【解析】(1)根据螺旋测微器的读数规则读数，注意半刻度线已经露出，故其直径d1mm0.5mm27.30.01mm1.773mm.,【答案】(1)1.773(1.7711.775均正确)(2)A1E1电路图如图所示,类型二实验数据处理及误差分析【例2】(2012年北京理综改编)在“测定金属的电阻率”实验中，所用测量仪器均已校准待测金属丝接入电路部分的长度约为50cm.用螺旋测微器测量金属丝的直径为0.397mm.(1)用伏安法测金属丝的电阻Rx.实验所用器材为：电池组(电动势3V，内阻约为1)、电流表(内阻约0.1)、电压表(内阻约3k)、滑动变阻器R(020，额定电流2A)、开关、导线若干某小组同学利用以上器材正确连接好电路，进行实验测量，记录数据如下：,由以上实验数据可知，他们测量Rx是采用图中的_图(选填“甲”或“乙”),(2)这个小组的同学在坐标纸上建立U、I坐标系，如图所示，图中已标出了与测量数据对应的4个坐标点请在图中标出第2、4、6次测量数据的坐标点，并描绘出UI图线由图线得到金属丝的阻值Rx_(保留两位有效数字),(3)根据以上数据可以估算出金属丝电阻率约为_(填选项前的符号)A1102mB1103mC1106mD1108m(4)任何实验测量都存在误差本实验所用测量仪器均已校准，下列关于误差的说法中正确的选项是_(有多个正确选项)A用螺旋测微器测量金属丝直径时，由于读数引起的误差属于系统误差B由于电流表和电压表内阻引起的误差属于偶然误差C若将电流表和电压表的内阻计算在内，可以消除由测量仪表引起的系统误差D用UI图象处理数据求金属丝电阻可以减小偶然误差,【解析】(1)由记录数据知，若采用乙图限流电路，则当U0.10V，I0.020A时，滑动变阻器须串入的电阻约为144，大于滑动变阻器的最大阻值20，所以实验中滑动变阻器R应采用分压式连接，故他们采用甲图电路(2)UI图线见答案求出图线斜率即Rx的阻值(4)系统误差是实验原理、实验方法不完善、测量工具不精密等因素造成的误差偶然误差是人为、环境等偶然因素造成的误差故读数引起的误差属偶然误差，而电表的内阻引起的误差是系统误差，A、B选项错误；把电表内阻计算在内，完善了实验方案，可消除这一因素引起的系统误差，C选项正确；用多次测量求平均值的方法或UI图象法，可减小偶然误差，D选项正确,【答案】(1)甲(2)如图所示4.4(4.34.7均正确)(3)C(4)CD,类型三实验创新设计【例3】某些固体材料受到外力的作用后，除了产生形变，其电阻率也要发生变化，这种由于外力的作用而使材料电阻率发生变化的现象称为“压阻效应”现用如图甲所示的电路研究某长薄板形电阻Rx的压阻效应，已知Rx的阻值变化范围为几欧到几十欧，实验室中有下列器材可供选用：电源E(3V，内阻约为1)电压表V1(15V，内阻约为20k)电压表V2(6V，内阻r16k)电流表A1(0.6A，内阻约为1)电流表A2(0.6A，内阻r25)滑动变阻器R1(10，额定电流0.1A)滑动变阻器R2(20，额定电流1A),(1)应选用的是_(请填代号)(2)请完成电路图中虚框内的部分，用相应的符号标注元件(3)在电阻Rx上加一个钩码，闭合开关S，记下电表A1、A2读数分别为I1、I2，得Rx_.(4)改变钩码的个数，得到不同的Rx值，再用弹簧测力计测得钩码的重力，绘成图象如图乙，可得Rx与所受压力F的数值关系是Rx_.,【解析】(1)由于两电压表量程都较大，电流表A2内阻已知，故可作为电压表使用，滑动变阻器R1允许通过的最大电流太小，故选R2.