高考物理复习第7章恒定电流实验五探究决定导线电阻的因素市赛课公开课一等奖省名师获奖课件

试验五

探究决定导线电阻原因1/57一、螺旋测微器1.结构：如图1所表示是惯用螺旋测微器。它测砧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，经过精密螺纹套在B上。图12/572.原理：测微螺杆F与固定刻度B之间精密螺纹螺距为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。即螺旋测微器准确度为0.01mm。读数时误差出现在毫米千分位上，所以，螺旋测微器又叫千分尺。3.读数：测量时被测物体长度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)。3/57螺旋测微器需要估读最终一位数字为预计数字，读数和记数时预计位为有效数字最终一位。比如如图2所表示，固定刻度示数为2.0mm，不足半毫米从可动刻度上读示数为15.0，最终读数为：2.0mm＋15.0×0.01mm＝2.150mm。图24/57二、游标卡尺1.结构：如图3所表示，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35/572.用途：测量厚度、长度、深度、内径、外径。3.原理：利用主尺最小分度与游标尺最小分度差值制成。

不论游标尺上有多少个小等分刻度，它刻度部分总长度比主尺上一样多小等分刻度少1mm。常见游标卡尺游标尺上小等分刻度有10个、20个、50个，其读数见下表：刻度格数(分度)刻度总长度每小格与1mm差值准确度(可准确到)109mm0.1mm0.1mm2019mm0.05mm0.05mm5049mm0.02mm0.02mm4.读数：若用x表示由主尺上读出整毫米数，K表示从游标尺上读出与主尺上某一刻线对齐游标格数，则统计结果表示为(x＋K×准确度)mm。6/57

三、测定金属电阻率7/57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：本试验中被测金属丝阻值较小，故采取电流表外接法。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，造成电阻率在试验过程中变大。误差分析8/57热点一测量仪器、仪表读数【例1】

(·海南单科，11)某同学利用游标卡尺和螺旋测微器分别测量一圆柱体工件直径和高度，测量结果如图4(a)和(b)所表示。该工件直径为________cm，高度为________mm。图49/57解析游标卡尺读数为d＝12mm＋4×0.05mm＝12.20mm＝1.220cm螺旋测微器读数为h＝6.5mm＋36.0×0.01mm＝6.860mm答案

1.220

6.86010/57反思总结游标卡尺读数技巧

游标卡尺读数方法：“三看”(1)第一看→准确度

比如(如图5所表示)图5易错读成11mm＋4×0.1mm＝11.40mm正确应为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。11/57比如(如图6所表示)图6易错读成10mm＋12×0.05mm＝10.6mm，正确应为10.60mm。(2)第二看→游标尺上0刻度线位置，区分零刻度与标尺最前端比如(如图7所表示)图712/57易错读成11mm＋10×0.05mm＝11.50mm正确读数为14mm＋10×0.05mm＝14.50mm(3)第三看→游标尺哪条(第K条)刻度线与主尺上刻度线对齐13/57【变式训练】1.(1)如图8所表示两把游标卡尺，它们游标尺从左到右分别为9mm长10等分、19mm长20等分，它们读数依次________mm，________mm。图814/57(2)使用螺旋测微器测量两个金属丝直径，示数如图9所表示，则甲、乙金属丝直径分别为______mm，______mm。图915/57解析(1)图8甲读数：整毫米是17，不足1毫米数是7×0.1mm＝0.7mm，最终结果是17mm＋0.7mm＝17.7mm。乙图读数：整毫米是23，不足1毫米数是17×0.05mm＝0.85mm，最终结果是23mm＋0.85mm＝23.85mm。(2)对图9甲：固定刻度示数为2.0mm，不足半毫米从可动刻度上读示数为15.0，最终读数为：2.0mm＋15.0×0.01mm＝2.150mm。对图乙：金属丝直径为4.8×0.01mm＝0.048mm。答案(1)17.7

23.85

(2)2.150

0.04816/57热点二电阻率测量及实物连线【例2】

(·江苏单科，10)某同学经过试验测量一个合金电阻率。(1)用螺旋测微器测量合金丝直径。为预防读数时测微螺杆发生转动，读数前应先旋紧图10所表示部件________(选填“A”、“B”、“C”或“D”)。从图中示数可读出合金丝直径为________mm。图1017/57(2)图11所表示是测量合金丝电阻电路，相关器材规格已在图中标出。合上开关，将滑动变阻器滑片移到最左端过程中，发觉电压表和电流表指针只在图示位置发生很小改变。由此能够推断：电路中________(选填图中表示接线柱数字)之间出现了________(选填“短路”或“断路”)。图1118/57(3)在电路故障被排除后，调整滑动变阻器，读出电压表和电流表示数分别为2.23V和38mA，由此，该同学算出接入电路部分合金丝阻值为58.7Ω。为了更准确地测出合金丝阻值，在不更换试验器材条件下，对试验应作怎样改进？

请写出两条提议。19/57答案(1)B

0.410

(2)7、9断路(3)电流表改为内接；测量多组电流和电压值，计算出电阻平均值。(或测量多组电流和电压值，用图象法求电阻值)20/57方法提炼1.仪器选择普通步骤 (1)首先选择唯一性器材； (2)粗画电路图(暂不接电流表和电压表)； (3)估算回路中电流和电压最大值，在电表指针有较大幅度偏转但不超出其量程情况下，结合已知器材规格，确定试验电路和试验器材。2.实物图连线基本标准

对限流式电路，普通是从电源正极开始，把电源、开关、滑动变阻器以及测量电路顺次连接起来即可。对分压式电路，应先将电源、开关和滑动变阻器全部电阻用导线连接起来，然后在滑动变阻器上金属杆两端接线柱中任选一个，依据电路中电流流向将测量电路部分连接起来即可。21/57【变式训练】2.要测量一段阻值大约为5Ω均匀金属丝电阻率，除刻度尺、螺旋测微器、电源E(电动势为3V、内阻约为0.5Ω)、最大阻值为20Ω滑动变阻器R、开关一只、导线若干外，还有电流表和电压表各两只供选择：A1(量程1A、内阻约为1Ω)、A2(量程0.6A、内阻约为2Ω)、V1(量程3.0V、内阻约为1000Ω)、V2(量程15V、内阻约为3000Ω)。图12图1322/57(1)用螺旋测微器测量金属丝直径，如图12所表示，则金属丝直径为________mm。(2)为了使测量有尽可能高精度，电流表应选________，电压表应选________。(3)试验电路已经画出了一部分，如图13所表示，但还未完整，请将该电路完整地连接好(Rx表示待测电阻)。(4)若用刻度尺测得金属丝长度为L，用螺旋测微器测得金属丝直径为d，电流表读数为I，电压表读数为U，则该金属丝电阻率表示式为ρ＝________。23/5724/5725/57热点三试验拓展与创新(电阻测量方法)方法1伏安法测电阻

伏安法测电阻是电学试验基础，是高考考查热点，也是难点。它渗透在电学试验各个步骤中，如测未知电阻、测电阻率、测各种电表内阻等。本质上都是伏安法测电阻在不一样情景下详细应用。主要包括电压表、电流表选择以及实物连线等。26/57【例3】某同学测量阻值约25kΩ电阻Rx，现备有以下器材： A.电流表(量程100μA，内阻约2kΩ)； B.电流表(量程500μA，内阻约300Ω)； C.电压表(量程15V，内阻约100kΩ)； D.电压表(量程50V，内阻约500kΩ)； E.直流电源(20V，允许最大电流1A)； F.滑动变阻器(最大阻值1kΩ，额定功率1W)； G.开关和导线若干。 (1)电流表应选________，电压表应选________。(填器材代号)27/57(2)该同学正确选择仪器后连接了如图14所表示电路，为确保试验顺利进行，并使测量误差尽可能减小，试验前请你检验该电路，指出电路在接线上存在问题：图14①___________________________________________________；②__________________________________________________。28/57答案

(1)B

C

(2)①电流表应采取内接法②滑动变阻器应采取分压式接法29/57方法2伏伏法测电阻(电压表灵活选取)

已知内阻电压表可做电流表使用，在缺乏适当电流表情况下，惯用电压表代替电流表使用，这是设计电路中高频考点。30/57【例4】用以下器材可测量电阻Rx阻值。

待测电阻Rx，阻值约为600Ω；

电源E，电动势约为6.0V，内阻可忽略不计；

电压表V1，量程为0～500mV，内阻r1＝1000Ω；

电压表V2，量程为0～6V，内阻r2约为10kΩ；

电流表A，量程为0～0.6A，内阻r3约为1Ω；

定值电阻R0，R0＝60Ω；

滑动变阻器R，最大阻值为150Ω；

单刀单掷开关S一个，导线若干。31/57

(2)若选择测量数据中一组来计算Rx，则由已知量和测量物理量计算Rx表示式为Rx＝________，式中各符号意义是______________________________________________________________。(全部物理量用题中代表符号表示)32/5733/5734/57方法3安安法测电阻(电流表灵活选取)

已知内阻电流表可做电压表使用，在缺乏适当电压表情况下，惯用电流表代替电压表使用，这是电学设计电路高频考点。35/57【例5】用伏安法测定一个待测电阻Rx阻值(阻值约为200Ω)，试验室提供以下器材：

电池组E：电动势3V，内阻不计；

电流表A1：量程0～15mA，内阻约为100Ω；

电流表A2：量程0～300μA，内阻约为1000Ω；

滑动变阻器R1：阻值范围0～20Ω，额定电流2A；

电阻箱R2，阻值范围0～9999Ω，额定电流1A；

开关S、导线若干。

要求试验中尽可能准确地测量Rx阻值，请回答以下问题： (1)为了测量待测电阻两端电压，能够将电流表________(填写器材代号)与电阻箱串联，并将电阻箱阻值调到________Ω，这么能够改装成一个量程为3.0V电压表。36/57(2)在图15中画完整测量Rx阻值电路图，并在图中标明器材代号。图15(3)调整滑动变阻器R1，两表示数如图16所表示，可读出电流表A1示数是________mA，电流表A2示数是________μA，测得待测电阻Rx阻值是________。此次测量存在一定系统误差，考虑这个原因测量值比真实值________(填“偏大”或“偏小”)。37/57图1638/57答案

(1)A2

9000

(2)电路如图(3)8.0

150

187.5Ω偏小39/57方法4半偏法测电表内阻(1)半偏法近似测量电流表内阻。方法一：如图17所表示，测量电流表

内阻，操作步骤以下：图17①将电阻箱R电阻调到零；②闭合S，调整R0，使

表示到满偏I0；④由上可得RG＝R。40/57方法二：如图18所表示，测量电流表

内阻，操作步骤以下：图18①断开S2、闭合S1，调整R0，使

表满偏为I0；(2)半偏法近似测量电压表内阻。方法一：如图19所表示，测量电压表

内阻，操作步骤以下：41/57图19图2042/57①滑动变阻器滑片滑至最右端，电阻箱阻值调到最大；②闭合S1、S2，调整R0，使

表示数指到满偏刻度。③断开S2，保持R0不变，调整R，使

表指针指到满刻度二分之一；④由上可得RV＝R。43/57【例6】

(·新课标全国卷Ⅱ，23)电压表满偏时经过该表电流是半偏时经过该表电流两倍。某同学利用这一事实测量电压表内阻(半偏法)，试验室提供器材以下：

待测电压表

(量程3V，内阻约为3000Ω)，电阻箱R0(最大阻值为99999.9Ω)，滑动变阻器R1(最大阻值100Ω，额定电流2A)，电源E(电动势6V，内阻不计)，开关2个，导线若干。(1)虚线框内为该同学设计测量电压表内阻电路图一部分，将电路图补充完整。44/57(2)依据设计电路，写出试验步骤：____________________________________________________________________________。(3)将这种方法测出电压表内阻记为RV′，与电压表内阻真实值RV相比，RV′________RV(填“＞”、“＝”或“＜”)，主要理由是________________。解析(1)试验电路图如图所表示。45/57(2)移动滑动变阻器滑片，以确保通电后电压表所在支路分压最小；闭合开关S1、S2，调整R1，使电压表指针满偏

；保持滑动变阻器滑片位置不变，断开S2，调整电阻箱R0使电压表指针半偏，读取电阻箱电阻值，此即为测得电压表内阻。(3)断开S2，调整电阻箱R0使电压表成半偏状态，电压表所在支路总电阻增大，分得电压也增大，此时R0两端电压大于电压表半偏电压，RV′＞RV答案(1)看法析图(2)看法析(3)＞理由看法析46/57方法5等效替换法

如图21所表示。图21①S接1，调整R2，读出

表示数为I；②S接2，R2不变，调整电阻箱R1，使

表示数仍为I；③由以上可得Rx＝R1。该方法优点是消除了

表内阻对测量影响，缺点是电阻箱电阻R1不能连续改变。47/57【例7】电流表A1量程为0～200μA、内电阻约为500Ω，现要测其内阻，图22除若干开关、导线之外还有器材以下：电流表A2：与A1规格相同滑动变阻器R1：阻值0～20Ω电阻箱R2：阻值0～9999Ω保护电阻R3：阻值约为3kΩ电源：电动势E约1.5V、内电阻r约2Ω48/57(1)如图22所表示，某同学想用替换法测量电流表内阻，他设计了部分测量电路，在此基础上请你将滑动变阻器接入电路中，使试验能够完成。(2)电路补充完整后，请你完善以下测量电流表A1内电阻试验步骤。a.先将滑动变阻器R1滑动端移到使电路安全位置，再把电阻箱R2阻值调到________(填“最大”或“最小”)。b.闭合开关S1、S，调整滑动变阻器R1，使两电流表指针在满偏附近，统计电流表A2示数I。c.断开S1，保持S闭合、R1不变，再闭合S2，调整电阻箱R2，使电流表A2示数________，读出此时电阻箱示数R2，则电流表A1内电阻r＝________。49/57解析(1)滑动变阻器阻值远小于待测电流表内阻，所以必须采取分压接法，电路图如图所表示。(2)a.试验前R2应该调整到最大，以确保电表安全；c.替换法最简单操作是让A2示数不变，则可直接从R2读数得到电流表内阻值。答案

(1)如图所表示(2)a.最大c.再次为I(或仍为I)

R250/571.电流表量程普通有两种：0～0