高考物理一轮总复习第九章第4课时实验：测定金属的电阻率(实验课时)课件新人教版

1、第4课时实验：测定金属的电阻率（实验课时）实验改进创新提能一、基本实验要求L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.学会利用伏安法测电阻，进一步测出金属丝的电阻率.2 .实验原理由代 代罕因此，只要测出金属丝的长度/、横截面积S 和金属丝的电阻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Mx=7 .电路原理如图所示.(2)用毫米刻度尺测量金属丝的长度I,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二字求金属丝的电阻率.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、

2、电压表、滑动变阻器、开关、导线若干.4 .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 均值必计算出导线的横截面积S二誓.电路连接按如图所示的原理电路图连接好用伏安法测电阻的实验电路.(3)长度测量Rx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（4）S /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Z和C7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.二、规律方法总结1 .数据处理

3、(1)在求凡的平均值时可用两种方法用A扇分别算出各次的数值，再取平均值.用SZ图线的斜率求出.计算电阻率 录的数据弘、I、的值代入电阻率计算式迈-方2 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.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

4、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接入电路的电 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/不宜过大(电流表用00.6 A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.3 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.考点透析题组

5、冲关考点一实验原理与操作例）A实验室购买了一捆标称长度为100 m的铜导线，某同学想通过实验测定其实际长度.该同学首先测得导线横截面积为1.0 mn?,查得铜的电阻率为1.7X10 8 flm,再利用图甲所示电路测出铜导线的电阻心，从而确定导线的实际长度.凡Ro考点透析题组冲关可供使用的器材有：电流表：量程0.6A,内阻约0.2Q ;电压表：量程3V,内阻约9kH ;滑动变阻器人I :最大阻值5Q ;滑动 变阻器人2 :最大阻值20定值电阻：&)=3Q ;电源：电动势6V,内阻可不计;开关、导线若干.回答下列问题：实验中滑动变阻器应选 （填“人1”或“局”），闭合开关S前 应将滑片移至

6、 端（填”或“护）（2）在实物图中，已正确连接了部分导线，请根据图甲电路完成剩余 部分的连接.(3)调节滑动变阻器，当电流表的读数为0.50A时，电压表示数如 图乙所示，读数为 V.(4)导线实际长度为m (保留2位有效数字).解析(1)由(3)中电流表的读数为0.50 A时，电压表的读数为2.30 V 可知，心和心的总阻值约为4.60欧姆，若选用滑动变阻器乩，电源电压为 6伏特，电流表的量程只有0.6A,会把电流表烧坏，故滑动变阻 器应该选人2-闭合开关前应将滑片移至a端保证连入电阻最大.如图所示铜导线1.60 X LOX1OY1.7 X10n8由于电压表量程03 V ,分度值为0.1 V,

7、故读数为2.30 V心的阻值为1.60欧姆，由可知，1二等二m94 m.答案兄a (2)见解析图(3)2.30(2.292.31 均正确)(4)94(9395 均正确)方法实物图连线的技巧(1)总的原则：先串后并，接线到柱，注意量程和正负.对限流电路，只需用笔画线当作导线，从电源正极开始，把电源、开关、滑动变阻器、“伏安法”部分依次串联起来即可，注意电表的正、 负接线柱和量程，滑动变阻器应调到阻值最大处.(3)对分压电路，应该先把电嘴、开关和滑动变阻器的全部电阻丝三部分用导线连接起来，然后在滑动变阻器电阻丝两端之中任选一个接 头， 比较该接头和滑动头的电势高低，根据“优安涝”部分电表正负接 线

8、柱的 情况，将“伏安法”部分接入该两点间.注意滑动变阻器应调到 使“伏安 法”部分所接两点间阻值最小处<r>题组冲关 i®测量某种合金的电阻率.若合金丝长度为么直径为D阻值为乩则其电阻率=用螺旋测微器测合金丝的直径如图甲所示，读数为mm.E-20三15图乙是测量合金丝阻值的原理 理图在图丙中将实物连线补充完整.!图，S2是单刀双掷开关根据原丙（3）闭合S”当S2处于位置。时，电压表和电流表的示数分别为二1.35 V, A =0.30 A ;当S2处于位置方时，电压表和电流表的示数分别为t/2=0.92 V, 12=0.32A根据以上测量数据判断，当S2处于位置 （选填他”

9、或“护）时，测量相对准确，测量值人兀二Q （结果保留两位有效数字）解析：金属丝电阻：尺二 £二给7,则电阻率：由题图所示螺旋测微器可知，其示数为：0.5mm+15.7X(H)lmm=(k657mm ;(2)如图所示:电压表变化较大，说明电流表分压作用较大，因此必须用电流表外接可知,根据罟=L35092.AZO- 32-0- 30L350 32,而石二o.3o，”.0 92法，即S2处于位置山根据欧姆定律，则有：1?严精0 32Q29Q.答案：嘈0.657 (2)见解析图方2.91 一 2谋同学利用图（a）所示电路测量量程为2.5V的电压表OV的 内阻（内阻为数千欧姆），可供选择的器材

10、有：电阻箱（最大阻值99999.9Q），滑动变阻器乩（最大阻值50 Q），滑动变阻器/?2（最大阻值5kfl），直流电源E （电动势3V），开关1个，导线若干.实验步骤如下：按电路原理图（a）连接线路；将电阻箱阻值调节为0,将滑动变阻器的滑片移到与图（a）中最左端所对应的位置，闭合开关S ;调节滑动变阻器，使电压表满偏；保持滑动变阻器滑片的位置不变，调节电阻箱阻值，使电压表的示数为2-00 V,记下电阻箱的阻值.回答下列问题：实验中应选择滑动变阻器一厂 所示电路将图(b)中实物图连线(填吹1”或吹2”)根据图(a)ES（3）实验步骤中记录的电阻箱阻值为6300Q,若认为调节电阻箱时滑动变阻器上

11、的分压不变，计算可得电压表的内阻为 Q （结果保留到个位）.（勺如果此电压表是由一个表头和电阻串联构成的，可推断该表头的满刻度电流为 （填正确答案标号）-A.100 pAB- 250jiAC- 500jiA解析二滑动变阻器的阻值较小, 应选择滑动变阻器乩.(2)实物图连线如图所示.在分压电路中便于调节，故 实验中(3)电阻箱阻值为o时，电压表满偏电压q=2.5 V,电阻箱阻值/?二630.0Q时，电压表的示数"产2.00 V,此时电阻箱两端的电压Ur=Ugt7v=0.5V,根据串联电路电压与电阻成正比可得名¥二冬UR市&2.00故鸟二庐二祐630- 0 Q=2 52

12、0 Q-电压表的满偏电流为Zg,则Mg=L/g,2.5故/二龙二亍三朱AA1 mA,选项D正确.答案：(1)7?!如解析图所示(3)2 520 (4)D考点二数据处理与误差分析例）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50 on.（1）用螺旋测微器测量金属丝的直径，其中某一次测量结果如图所示，其读数应为mm （该值接近多次测量的平均值）.用伏安法测金属丝的电阻心实验所用器材为：电池组（电动势3 V,内阻约1Q）、电流表（量程0.6A,内阻约0.1Q）、电压表（量程3V, 内阻约3kQ）、滑动变阻器尺（020Q,额定电流2A）、开关、导线若 干.某小

13、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：次数1234567urv0.100.300.701.001.501.70230/A0.0200.0600.1600.2200.3400.4600.520由以上实验数据可知，他们测量心是采用图中的 图（填“甲”或“乙”）.Yr乙HYHL飞HS>-ii-Cn 凡图丙是测量心的实验器材实物图，图中已连接了部分导线，滑动变阻器的滑片P置于变阻器的一端.请根据所选的电路图，补充完 成医 中实物间的连线，并使闭合开关的瞬间，电压表或电流表不至于(4)这个小组的同学在坐标纸上建立口、/坐标系，如图丁所示，图中已标出了与测量数据对应的4个

14、坐标点.请在图中标出第2、4、6次测量 数据的坐标点，并描绘出图线.由图线得到金属丝的阻值&二。(保留两位有效数字)W/V(5)根据以上数据可以估算出金属丝的电阻率约为前的符(填选项 号).A. 1X10 2QmB. lX10n3QmC- 1X10"6amD- 1X10 AQm(6)(多选)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 .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UJ图象处理数

15、据求金属丝电阻可以减小偶然误差mm+39.7X0.01mm=0e397解析螺旋测微器的读数为。mm(0.3950.399 mm之间均正确).(2)通过给定的数据发现电压接近从零开始，故滑动变阻器采用的是分 压式接法，即甲图.(3)对滑动变阻器的分压式接法，连线时应使测量电路在开始时分到的 电压为零，实物图如图1所示.Rx图i(4)如图2所示，图线应过原点，且使大多数点在一条直线上，不在直线上的点均匀分布在直线两侧.图线的斜率反映了金属丝的电阻，所以Rx=4.5Q(5)S7?MS=7rlj2,图2AJ=4X10 4m> 1=0. 5m、 Rx=4. 5Q,解得/> = 1X1(F6Q

16、-m由于读数引起的误差属于偶然误差，A错误；由于电流表、电压表内阻引起的误差为系统误差，若将电流表和电压表的内阻计算在 内，则可以消除系统误差，B错误，C正确；利用L/J图象处理数据, 相当于多次测量取平均值，可以减小偶然误差，D正确.答案0.397(0.3950.399均正确)(2)甲(3)见解析图1 (4)见解析图2 4.5(434.7均正确)(5)C (6)CD方法技15(1)作图象时，应使大多数的点在直线或平滑的曲线上，不在线上 的点尽量均匀分布在直线的两侧，误差较大的点舍去不用.(2)偶然误差与系统误差的关系，偶然误差：由于各种偶然因素对实 验者、测量仪器、被测物理量的影响而产生的通

17、过多次测量求平均 值(或 采用图象法处理数据)可减小偶然误差.系统误差：由于仪器本身不精密，实验方法粗略或实验原理不 完善而产生的通过校准仪器或改进实验方法和实验设计原理可减小误差.冕题组冲关21谋同学通过实验测量一种合金的电阻率.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 （选填或“D”）从图中的示数可读出合金丝的直径为 mm.甲乙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（选填图中表示接线柱的数字）

18、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2.23 V和38 mA,由此，该同学算出接入电路部分的合金 丝的阻值为58.7Q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:解析二(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(0+41.0X0.01)mm=0.410 mm.(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.说明电流表的分压作用不显著,(3)

19、由题意知重596卷51,故可将电流表改为内接，并测出多组7、/值，求出心后，再取平均值 作为实验结果.答案：B 0.410 (2)7、9断路电流表改为内接 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)则读数应记为22 （2019开封模拟）在“测定金属的电阻率”的实验中，某同学 所测的金属导体的形状如图甲所示，其横截面为空心的等边三角形，外等 边三角形的边长是内等边三角形边长的2倍，内三角形为中空为了合理 选用器材设计测量电路，他先用多用表的欧姆挡“XI”按正确 的操作步骤粗测其电阻，指针如图乙,现利用实验室的下列器材，精确测量它的电阻乩以便进一步测出 该

20、材料的电阻率：A.电源E （电动势为3V,内阻约为1Q）B.电流表Ai （量程为00.6 A,内阻Ti约为1Q）C.电流表A2 （量程为00.6 A,内阻r2=5。）D.最大阻值为10 Q的滑动变阻器局E.开关S,导线若干请在图丙虚线框内补充画出完整、合理的测量电路图.R(2)先将Ao调至最国大，闭合开关&调节滑动变阻器人0,记下各电表读数，再改变进行多次测量在所测得的数据中选一组数据，用测量量和 已知量来计算人时，若Ai的示数为To A2的不数为V2，贝！ 1该金属导体的电阻公（3）该同学用直尺测量导体的长度为公用螺旋测微器测 口量了外三角形的边长么测边长a时，螺旋测微器读数如图丁1

21、所示，贝日女= mm用已经测得的物理量人、2、L、a及题中所给物理量可得到该金属材料电阻率的表达式为二解析二多用电表读数为:测量电路如图所示;6X1Q=6Q ;尺匚R。(2)由欧姆定律可知：为2=(么一 b)R,解得尺二/! 士；(3)螺旋测微器读数a=5. 5mm+0.01 mmX 16.5=5.665 mm ;导体的截面积一音修)2=壬常 2,则根据欧姆定律/?=£,解得二益亶盒答案：6电路图见解析图(3)5.665(5.663-5.667)色3书/ 才216乙d创新思维拓展提升'学I科素养IMi1 .创新点分析(1)基于教材中的电学实验，着重考查实验原理的改 进、实验步

22、骤、误差分析；(2)重视电学的实验方法，问题设置结合科技、生产、生活的实际;(3)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2 .命题视角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）实验仪器的选择、测量电路、控制电路的选择完分本操作过程规角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同学们测量某电阻丝的电阻人声所用电流表的内阻与Kv相当，电压表可视为理想电压表.(1)若使用图甲所示电路图进行实验，要使得人兀的测量值更接近真实值，电压表的。端应连接到电路

23、的 点(选填“沪或旷)甲0000000000 050 o .I4-口 ±IIX414-1 4U-I D 工 I 1UI 4i+i mi mi mi mi Jdl tITI 1ttlm u 14A4-IDC OE IH U b 1+1 b ”1 n 1 iheIDC IDE+ I ti UM a -m c Iu I f I HI+la 'o+l+l H q t : _ 4du : § o -n i4. un 口口 M n * hH nftlfe11+1 4 HI Ifr 144hi ini titi hi»h 0m mi 4ITIinc mr itir mr

24、 i和审 匚 IDCI"的 -mrtmrH m D1E - 3 HdHi illllJdi JiHtri4H- I !UUH-l 4rlh口131?mpX1trt-i iri 4I4Iitir mt-T1 k lilt IDC IDE I tit Ft IHF I- HF uumx IDC QL mb mt-护 E ill I' IK c ID Eu4l IB miiiTihrTi+irMmriiiiail aiiDniinmrmi rtrrtinTimt r r » K» t iiii ini：idc iiirm inritirhnE涔涔曲).JLELu

25、T-7（3）实验中，随电压进一步增加，电阻丝逐渐进入炽热状态.某同学 发现 对炽热电阻丝吹气，其阻值会变化.他们对此现象进行探究，在控制电阻丝 两端的电压为10 V的条件下，得到电阻丝的电阻皿随风速 巩用风速计测） 的变化关系如图丙所示.由图可知当风速增加时，R”会 （选填“增 大”或“减小”）.在风速增加过程中，为保持电阻 丝两端电压为10 V,需 要将滑动变阻器兄的滑片向 端调节（选43°0.0 L0 2.0 3.0 4X) 5.0 6-0 A(m-sH)(4)为了通过电压表的示数来显示风速，同学们设计了如图丁所示的 电 路.其中尺为两只阻值相同的电阻，心为两根相同的电阻丝，一根

26、 置于气流 中，另一根不受气流影响，V为待接入的理想电压表.如果要 求在测量中， 风速从零开始增加，电压表的示数也从零开始增加，则电压表“ + ”端和“一”端应分别连接到电路中的 点和点(在他” “护中选填)道三通一二-测风丁解析电流表内阻和电阻丝阻值相当，电压表为理想电表，当端接到方点时，电流表的内阻对弘两端电压的测量影响较大，故用外 接 法，即接在C点.直接利用图象斜率计算即可；(3)根据图象，可知电阻随着风速的增大而减小；风速增加时，兄阻值变小，电路总电阻变小，干路电流变大，导致测量电路两端的电压变小，为保持电阻丝两端的电压为10 V,滑动变阻器的滑片应向M端调节；(4)由(3)知，电阻

27、随着风速的增大而减小，在串联电路中分到的电压也 减小，观察电路知中间支路的两个电阻一直平分电压，而左侧支路 无风时 两个电阻平分电压，有风时上半部分心分压多，下半部分心分 压少，要求 风速从零增加时，电压表示数从零开始增加，分析电路中的分压情况可 知，只有方、两点间的电压满足上述要求，故电压表应接在b、之间，且方点电势,因此电压表的“答案C (2)4.1(4.04.2) (3)减小M (4)b d侈变式训练1.图仗）是测量电阻心的原理图-学生电源输出电压可调，电流表量程选0.6A （内阻不计），标有长度刻度的均匀电阻丝的总长为30.0 cm.(b)(C)根据原理图连接图(b)的实物图.断开S2,合上S1 ;调节电源输出电压为3.0V时，单位长度电阻丝的电压u=V/cm记录此时电流表Ai的示数,保持Si闭合，合上S2;滑动c点改变必的长度么同时调节电源输出电压，使电流表Ai的示数与步骤记录的值相同，记录长度么和A2 的示数7测量6组L和/值，测量数据已在图©中标出，写出心L. I. 的关系式花=;根据图(c)用作图法算出凡二解析：如图所示S1( 学生电源 )、入口(2)断开S2,合上