202X高考物理第八章实验八测定金属的电阻率课件鲁科版选修3_1

1、实验八测定金属的电阻率实验八测定金属的电阻率一、基本原理与操作一、基本原理与操作原理电路图原理电路图操作要领操作要领(1)测量直径：测量直径：三个不同位置各测一次直径三个不同位置各测一次直径(2)电路连接：电路连接：连接好伏安法测电阻的实验电路连接好伏安法测电阻的实验电路(3)测量长度：测量长度：测金属导线的有效长度测金属导线的有效长度3次次(4)U、I测量：测量：改变滑动变阻器滑片的位置，读出几改变滑动变阻器滑片的位置，读出几组相应电流表、电压表的示数组相应电流表、电压表的示数二、数据处理二、数据处理1.求求Rx2.计算电阻率：计算电阻率：将记录的数据将记录的数据U、I、l、d的值代入电阻率

2、计算式的值代入电阻率计算式注意事项注意事项(1)先测直径，再连电路：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。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。：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：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。阻率在实验过程中变大。误差分析误差分析热点一测量仪器、仪表的读数热点一测量仪器、仪表的读数1.游标卡尺游标卡尺游标卡尺

3、的读数应注意以下几点游标卡尺的读数应注意以下几点(1)第一看第一看看清精确度看清精确度刻度格数刻度格数(分度分度)刻度总刻度总长度长度每小格与每小格与1 mm的差值的差值精确度精确度(可精确到可精确到)109 mm0.1 mm0.1 mm2019 mm0.05 mm0.05 mm5049 mm0.02 mm0.02 mm例如例如(图图1)图图1易错成易错成11 mm40.1 mm11.40 mm正确的应为正确的应为11.4 mm，游标卡尺不需要估读，后面不能随意加零或去零。，游标卡尺不需要估读，后面不能随意加零或去零。(2)第二看第二看游标尺上的游标尺上的0刻度线位置，区分零刻度与标尺最前端。

4、例如刻度线位置，区分零刻度与标尺最前端。例如(图图2)图图2易错成易错成13 mm100.05 mm13.50 mm正确读数为正确读数为14 mm100.05 mm14.50 mm。(3)第三看第三看主尺上的单位主尺上的单位主尺上标识的主尺上标识的1、2、3等数字通常是指厘米，读数时应将毫米和厘米分清，游标卡等数字通常是指厘米，读数时应将毫米和厘米分清，游标卡尺主尺上的最小刻度是尺主尺上的最小刻度是1 mm。例如。例如(图图3)图图3易错成易错成5 mm40.05 mm5.20 mm正确的应为正确的应为50 mm40.05 mm50.20 mm。2.螺旋测微器的使用螺旋测微器的使用(1)构造：

5、如图构造：如图4所示，所示，B为固定刻度，为固定刻度，E为可动刻度。为可动刻度。图图4(2)原理：测微螺杆原理：测微螺杆F与固定刻度与固定刻度B之间的精密螺纹的螺距为之间的精密螺纹的螺距为0.5 mm，即旋钮，即旋钮D每每旋转一周，旋转一周，F前进或后退前进或后退0.5 mm，而可动刻度，而可动刻度E上的刻度为上的刻度为50等份，每转动一小等份，每转动一小格，格，F前进或后退前进或后退0.01 mm，即螺旋测微器的精确度为，即螺旋测微器的精确度为0.01 mm。读数时估读到毫。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。米的千分位上，因此，螺旋测微器又叫千分尺。(3)读数：测量值读

6、数：测量值(mm)固定刻度数固定刻度数(mm)(注意半毫米刻度线是否露出注意半毫米刻度线是否露出)可动刻度可动刻度数数(估读一位估读一位)0.01 (mm)。如图如图5所示，固定刻度示数为所示，固定刻度示数为2.0 mm，半毫米刻度线未露出，而从可动刻度上读的，半毫米刻度线未露出，而从可动刻度上读的示数为示数为15.0，最后的读数为：，最后的读数为：2.0 mm15.00.01 mm2.150 mm。3.电压表和电流表电压表和电流表(1)03 V的电压表和的电压表和03 A的电流表读数方法相同，此量程下的精确度是的电流表读数方法相同，此量程下的精确度是0.1 V或或0.1 A，看清楚指针的实际

7、位置，读到小数点后面两位。，看清楚指针的实际位置，读到小数点后面两位。(2)对于对于015 V量程的电压表，精确度是量程的电压表，精确度是0.5 V，在读数时只要求读到小数点后面，在读数时只要求读到小数点后面一位，即读到一位，即读到0.1 V。(3)对于对于00.6 A量程的电流表，精确度是量程的电流表，精确度是0.02 A，在读数时只要求读到小数点后，在读数时只要求读到小数点后面两位，这时要求面两位，这时要求“半格估读半格估读”，即读到最小刻度的一半，即读到最小刻度的一半0.01 A。【例【例1】(1)如图如图6所示的三把游标卡尺，它们的游标卡尺从上至下分别为所示的三把游标卡尺，它们的游标卡

8、尺从上至下分别为9 mm长长10等分、等分、19 mm长长20等分、等分、49 mm长长50等分，它们的读数依次为等分，它们的读数依次为_mm，_mm，_mm。(2)使用螺旋测微器测量金属丝的直径，示数如图使用螺旋测微器测量金属丝的直径，示数如图7所示，则金属所示，则金属丝的直径是丝的直径是_mm。(3)图图8甲使用甲使用0.6 A量程时，对应刻度盘上每一小格代表量程时，对应刻度盘上每一小格代表_A，图中表针示数是，图中表针示数是_A；当使用；当使用3 A量程时，对量程时，对应刻度盘上每一小格代表应刻度盘上每一小格代表_A，图中表针示数为，图中表针示数为_A。图乙使用较小量程时，每小格表示图乙

9、使用较小量程时，每小格表示_V，图中表针的示数为，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，图中表针示数为_V。(4)旋钮式电阻箱如图旋钮式电阻箱如图9所示，电流从接线柱所示，电流从接线柱A流入，从流入，从B流出，则接入电路的电阻流出，则接入电路的电阻为为_。今欲将接入电路的电阻改为。今欲将接入电路的电阻改为2 087 ，最简单的操作方法是，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若用两个这样的电阻箱，即可得到的电阻值范围为_。解析解析(1)图图6甲读数：整毫米是甲读数：整毫米

10、是17，不足，不足1毫米数是毫米数是70.1 mm0.7 mm，最后结果是，最后结果是17 mm0.7 mm17.7 mm。图图6乙读数：整毫米是乙读数：整毫米是23，不足，不足1毫米数是毫米数是170.05 mm0.85 mm，最后结果是，最后结果是23 mm0.85 mm23.85 mm。图图6丙读数：丙读数：整毫米是整毫米是3，不足，不足1毫米数是毫米数是90.02 mm0.18 mm，最后结果是，最后结果是3 mm0.18 mm3.18 mm。(2)固定刻度示数为固定刻度示数为2.0 mm，不足半毫米的从可动刻度上读，其示数为，不足半毫米的从可动刻度上读，其示数为15.0，最后的读，最

11、后的读数：数：2.0 mm15.00.01 mm2.150 mm。(3)使用使用0.6 A量程时，刻度盘上的每一小格为量程时，刻度盘上的每一小格为0.02 A，表针示数为，表针示数为0.44 A；当使用；当使用3 A量程时，每一小格为量程时，每一小格为0.1 A，表针示数为，表针示数为2.20 A。电压表使用电压表使用3 V量程时，每小格表示量程时，每小格表示0.1 V，表针示数为，表针示数为1.70 V；使用；使用15 V量程量程时，每小格表示时，每小格表示0.5 V，表针示数为，表针示数为8.5 V。(4)电阻为电阻为1 987 。最简单的操作方法是将。最简单的操作方法是将“1 k”旋钮调

12、到旋钮调到2，再将，再将“100”旋钮调到旋钮调到0。每个电阻箱的最大阻值是。每个电阻箱的最大阻值是9 999 ，用这样的两个电阻箱串联可得到，用这样的两个电阻箱串联可得到的最大电阻是的最大电阻是29 999 19 998 。故用两个这样的电阻箱，可得到的电阻值。故用两个这样的电阻箱，可得到的电阻值范围为范围为019 998 。答案答案(1)17.723.853.18(2)2.150(3)0.020.440.12.200.11.700.58.5(4)1 987将将“1 k”旋钮调到旋钮调到2，再将，再将“100”旋钮调到旋钮调到0019 998 对于基本仪器，正确读数必须做到以下三点对于基本仪

13、器，正确读数必须做到以下三点(1)要注意量程。要注意量程。(2)要弄清所选量程对应的每一大格和每一小格所表示的值。要弄清所选量程对应的每一大格和每一小格所表示的值。(3)要掌握基本仪器的读数原则。最小刻度是要掌握基本仪器的读数原则。最小刻度是“1”的仪器，要求读到最小刻的仪器，要求读到最小刻度后再往下估读一位；最小刻度是度后再往下估读一位；最小刻度是“2”和和“5”的仪器，只要求读到最小刻度的仪器，只要求读到最小刻度所在的这一位，不再往下估读。所在的这一位，不再往下估读。热点二教材原型实验热点二教材原型实验1.电流表的内接法和外接法的比较电流表的内接法和外接法的比较内接法内接法外接法外接法电路

14、图电路图误差原因误差原因电流表分压电流表分压U测测UxUA电压表分流电压表分流I测测IxIV2.器材的选择方法器材的选择方法 (1)电流表和电压表的选择电流表和电压表的选择根据电路中的最大电流根据电路中的最大电流(或最大电压或最大电压)进行选择。进行选择。根据用电器的额定电流根据用电器的额定电流(或额定电压或额定电压)进行选择。进行选择。根据电源的参数进行选择。根据电源的参数进行选择。(2)控制电路的选择：当滑动变阻器的最大电阻远小于待测电阻或要求电流从零开控制电路的选择：当滑动变阻器的最大电阻远小于待测电阻或要求电流从零开始调节时，变阻器应采用分压式接法；当滑动变阻器的最大电阻和待测电阻接近

15、时，始调节时，变阻器应采用分压式接法；当滑动变阻器的最大电阻和待测电阻接近时，选用限流式接法。选用限流式接法。滑动变阻器两种接法的对比滑动变阻器两种接法的对比方式方式内容内容限流接法限流接法分压接法分压接法对比说明对比说明两种接法电路图两种接法电路图串、并联关系不同串、并联关系不同负载负载R上电压调节范上电压调节范围围(电源内阻不计电源内阻不计)UE0UE分压电路调节范围大分压电路调节范围大命题角度命题角度仪器的选择及电路设计仪器的选择及电路设计【例【例2】2018天津卷，天津卷，9(3)某某同学用伏安法测定待测电阻同学用伏安法测定待测电阻Rx的阻值的阻值(约为约为10 k)，除了除了Rx、开

16、关、开关S、导线外，还有下列器材供选用：、导线外，还有下列器材供选用：A.电压表电压表(量程量程01 V，内阻约，内阻约10 k)B.电压表电压表(量程量程010 V，内阻约，内阻约100 k)C.电流表电流表(量程量程01 mA，内阻约，内阻约30 )D.电流表电流表(量程量程00.6 A，内阻约，内阻约0.05 )E.电源电源(电动势电动势1.5 V，额定电流，额定电流0.5 A，内阻不计，内阻不计)F.电源电源(电动势电动势12 V，额定电流，额定电流2 A，内阻不计，内阻不计)G.滑动变阻器滑动变阻器R0(阻值范围阻值范围010 ，额定电流，额定电流2 A)为使测量尽量准确，电压表选用

17、为使测量尽量准确，电压表选用_，电流表选用，电流表选用_，电源选用，电源选用_。(均填器材的字母代号均填器材的字母代号)画出测量画出测量Rx阻值的实验电路图。阻值的实验电路图。该同学选择器材、连接电路和操作均正确，从实验原理上看，待测电阻测量值会该同学选择器材、连接电路和操作均正确，从实验原理上看，待测电阻测量值会_其真实值其真实值(填填“大于大于”、“小于小于”或或“等于等于”)，原因是，原因是_。解析解析若选用电动势为若选用电动势为1.5 V的电源，则实验中电流最大值仅为的电源，则实验中电流最大值仅为0.15 mA，两个电，两个电流表均无法准确测量，故选用电动势为流表均无法准确测量，故选用

18、电动势为12 V的电源的电源F；此时，实验中最大电流约为；此时，实验中最大电流约为1.2 mA，故电流表选用，故电流表选用C；电压表选用；电压表选用B。由于滑动变阻器的最大阻值远小于待测。由于滑动变阻器的最大阻值远小于待测电阻的阻值，所以滑动变阻器采用分压式接法；待测电阻的阻值远大于电流表内电阻的阻值，所以滑动变阻器采用分压式接法；待测电阻的阻值远大于电流表内阻，所以电流表内接。由于电流表的分压作用，电阻测量值偏大，所以电阻测量阻，所以电流表内接。由于电流表的分压作用，电阻测量值偏大，所以电阻测量值大于其真实值。值大于其真实值。答案答案BCF大于电压表的读数大于待测电阻两端实际电压大于电压表的

19、读数大于待测电阻两端实际电压实物图连接及数据处理实物图连接及数据处理【例【例3】(2019四川广元统考四川广元统考)在测定金属电阻率的实验中，所用金属电阻丝的电阻在测定金属电阻率的实验中，所用金属电阻丝的电阻约为约为30 。现通过以下实验测量该电阻丝的电阻率。现通过以下实验测量该电阻丝的电阻率。(1)用螺旋测微器测出电阻丝的直径为用螺旋测微器测出电阻丝的直径为d。(2)实验中能提供的器材有开关、若干导线及下列器材：实验中能提供的器材有开关、若干导线及下列器材：电压表电压表V1(量程为量程为03 V，内阻约为，内阻约为3 k)电压表电压表V2(量程为量程为015 V，内阻约为，内阻约为15 k)

20、电流表电流表A1(量程为量程为0100 mA，内阻约为，内阻约为5 )电流表电流表A2(量程为量程为00.6 A，内阻约为，内阻约为0.1 )滑动变阻器滑动变阻器R1(05 )滑动变阻器滑动变阻器R2(01 k)电源电源(电动势为电动势为4.5 V，内阻不计，内阻不计)为了便于调节电路并能较准确地测出电阻丝的阻值，电流表应选为了便于调节电路并能较准确地测出电阻丝的阻值，电流表应选_，滑动变，滑动变阻器应选阻器应选_。(3)如图如图10甲所示，将电阻丝拉直后，将其两端分别固定在刻度尺两端的接线柱甲所示，将电阻丝拉直后，将其两端分别固定在刻度尺两端的接线柱a和和b上，刻度尺的中间有一个可沿电阻丝滑

21、动的触头，触头的另一端为接线柱上，刻度尺的中间有一个可沿电阻丝滑动的触头，触头的另一端为接线柱c，当用，当用手按下触头时，触头才与电阻丝接触，触头的位置可在刻度尺上读出。实验中改变手按下触头时，触头才与电阻丝接触，触头的位置可在刻度尺上读出。实验中改变触头与电阻丝接触的位置后移动滑动变阻器的滑片，使电流表示数触头与电阻丝接触的位置后移动滑动变阻器的滑片，使电流表示数I保持不变，分保持不变，分别测量出多组接入电路中电阻丝的长度别测量出多组接入电路中电阻丝的长度L与对应的电压表的示数与对应的电压表的示数U。请在图甲中完成。请在图甲中完成实验电路的连接，部分已连好的线不能改动。实验电路的连接，部分已

22、连好的线不能改动。(要求：能改变接入电路中的电阻线的要求：能改变接入电路中的电阻线的长度和能进行多次测量长度和能进行多次测量)图图10(4)利用测量数据画出利用测量数据画出UL图线，如图乙所示，其中图线，如图乙所示，其中(L0，U0)是是UL图线上的一个图线上的一个点的坐标。根据点的坐标。根据UL图线，用电阻丝的直径图线，用电阻丝的直径d、电流、电流I和坐标和坐标(L0，U0)计算出电阻丝计算出电阻丝的电阻率的电阻率_。(3)由由Rx满足满足RRARV，可知电流表应采用外接法；为了，可知电流表应采用外接法；为了方便调节滑动变阻器应采用分压式接法，故电路图如图方便调节滑动变阻器应采用分压式接法，

23、故电路图如图所示。所示。实物图连接的要点实物图连接的要点(1)各导线都应连接在接线柱上。各导线都应连接在接线柱上。(2)不应在导线中间出现交叉，导线不能跨过仪器。不应在导线中间出现交叉，导线不能跨过仪器。(3)连接电表应注意量程选用正确，正、负接线柱不要接错。连接电表应注意量程选用正确，正、负接线柱不要接错。(4)开关要控制整个电路。开关要控制整个电路。1.实验原理实验原理(如图如图11)2.实验步骤实验步骤热点三实验拓展创新热点三实验拓展创新命题角度命题角度用用“替代法替代法”测电阻测电阻S先与先与2接，记录接，记录的示数，再与的示数，再与1接，调接，调R值使值使示数与原值相等，则示数与原值

24、相等，则RxR。【例【例4】电流表电流表A1的量程为的量程为0200 A，内阻约为，内阻约为500 ，现要准确测量其内阻，除，现要准确测量其内阻，除若干开关、导线之外还有器材如下：若干开关、导线之外还有器材如下：电流表电流表A2：与：与A1规格相同规格相同滑动变阻器滑动变阻器R1：阻值为：阻值为020 电阻箱电阻箱R2：阻值为：阻值为09 999 保护电阻保护电阻R3：阻值约为：阻值约为3 k电源：电动势电源：电动势E约为约为1.5 V、内阻、内阻r约为约为2 (1)如图如图12所示，某同学想用等效法测量电流表内阻，设计了部分所示，某同学想用等效法测量电流表内阻，设计了部分测量电路，在此基础上

25、请你将滑动变阻器接入电路中，使实验可以测量电路，在此基础上请你将滑动变阻器接入电路中，使实验可以完成。完成。(2)电路补充完整后，请你完善以下测量电流表电路补充完整后，请你完善以下测量电流表A1内阻的实验步骤。内阻的实验步骤。a.先将滑动变阻器先将滑动变阻器R1的滑片移到使电路安全的位置，再把电阻箱的滑片移到使电路安全的位置，再把电阻箱R2的阻值调到的阻值调到_。(选填选填“最大最大”或或“最小最小”)b.闭合开关闭合开关S、S1，调节滑动变阻器，调节滑动变阻器R1，使两电流表接近满偏，记录电流表，使两电流表接近满偏，记录电流表A2的示数的示数I。c.保持保持S闭合、滑动变阻器闭合、滑动变阻器

26、R1的滑片位置不变，断开的滑片位置不变，断开S1，再闭合，再闭合S2，调节，调节R2，使电流表，使电流表A2的示数的示数_，读出此时电阻箱的阻值，读出此时电阻箱的阻值R0，则电流表，则电流表A1内阻内阻r1_。解析解析(1)滑动变阻器的最大阻值远小于待测电流表内阻，因滑动变阻器的最大阻值远小于待测电流表内阻，因此必须采用分压式接法，电路图如图所示。此必须采用分压式接法，电路图如图所示。(2)a.实验前电阻箱实验前电阻箱R2应该调节到最大，以保证两电表安全；应该调节到最大，以保证两电表安全；c.让电流表让电流表A2示数不变，可直接从电阻箱示数不变，可直接从电阻箱R2的读数得到电流表的读数得到电流

27、表A1的内阻的内阻r1。答案答案(1)如图所示如图所示(2)a.最大最大c.再次为再次为I(或仍为或仍为I)R0用用“半偏法半偏法”测电阻测电阻1.利用电流表半偏测利用电流表半偏测的内阻的内阻(1)实验原理实验原理(如图如图13)(2)实验步骤实验步骤R1调至阻值最大，闭合调至阻值最大，闭合S1，调，调R1的阻值使的阻值使示数达到满偏值。示数达到满偏值。保持保持R1阻值不变，闭合阻值不变，闭合S2，调，调R2使使示数达到满偏值一半，同时记录示数达到满偏值一半，同时记录R2的值。的值。Rg测测R2。2.利用电压表半偏测利用电压表半偏测的内阻的内阻(1)实验原理实验原理(如图如图14)(2)如图如图14所示，测量电压表所示，测量电压表的内阻，操作步骤的内阻，操作步骤如下：如下：滑动变阻器的滑片滑至最右端，电阻箱的阻值调滑动变阻器的滑片滑至最右端，电阻箱的阻值调到最大；到最大；闭合闭合S1、S2，调节，调节R0，使，使表示数指到满偏刻度。表示数指到满偏刻度。断开断开S2，保持，保持R0不变，调节不变，调节R，使，使表指针指到表指针指到满刻度的一半；满刻度的一半；由上可得由上可得RVR。【例【例5】(2016全国卷全国卷，23