《高考物理一轮复习资料 8.3 实验（一）：测定金属的电阻率课件 沪科.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高考物理一轮复习资料 8.3 实验（一）：测定金属的电阻率课件 沪科.ppt（14页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、学案学案3 实验（一）：测定金属的电阻率实验（一）：测定金属的电阻率 螺旋测微器和游标卡尺的使用螺旋测微器和游标卡尺的使用 一、实验目的一、实验目的 1.掌握电流表、电压表和滑动变阻器的使用方法；掌握电流表、电压表和滑动变阻器的使用方法；2.掌握螺旋测微器和游标卡尺的使用和读数方法；掌握螺旋测微器和游标卡尺的使用和读数方法；3.会用伏安法测电阻，进一步测定金属的电阻率。会用伏安法测电阻，进一步测定金属的电阻率。二、实验原理二、实验原理 (一一)螺旋测微器的构造原理及使用螺旋测微器的构造原理及使用 1.螺旋测微器的构造螺旋测微器的构造 如图所示是常用的螺旋测微器，它的小砧如图所示是常用的螺旋测微
2、器，它的小砧A和固定刻度和固定刻度S固定在框架固定在框架F上。旋钮上。旋钮K、微调旋钮、微调旋钮K 和可动刻度和可动刻度H、测微螺杆、测微螺杆P连在一起，通过精密螺纹套在连在一起，通过精密螺纹套在S上。上。2.螺旋测微器的原理螺旋测微器的原理 测微螺杆测微螺杆P与固定刻度与固定刻度S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K每旋转一周，每旋转一周，P前进或后退前进或后退0.5 mm，而可动刻度，而可动刻度H上的刻度为上的刻度为50等份，每转动一小格，等份，每转动一小格，P前进或后前进或后退退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
3、mm。读数时误差出现在毫米的千分位上，。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。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数毫米数由固定刻度读出，小数部分由可动读数：测量时被测物体长度的整数毫米数由固定刻度读出，小数部分由可动刻度读出。刻度读出。测量值测量值(毫米毫米)=固定刻度数固定刻度数(毫米毫米)(注意半毫米刻线是否露出注意半毫米刻线是否露出)+可动刻度数可动刻度数(估读估读一位一位)0.01(毫米毫米)2021/8/11 星期三1 2.原理原理 游标共有游标共有n个分格，而个分格，而n个分格的总长和主尺个分格的总长和主尺的的(n-1)个分格的总长相
4、等。设主尺每个分格的长个分格的总长相等。设主尺每个分格的长度为度为y，游标每个分格的长度为，游标每个分格的长度为x，则有，则有nx=(n-1)y。主尺与游标每个分格之差主尺与游标每个分格之差y-x=y/n为游标卡尺为游标卡尺的最小读数值，即游标尺的精确度。各种规格的的最小读数值，即游标尺的精确度。各种规格的游标卡尺上，游标尺的分度数游标卡尺上，游标尺的分度数n是不同的，如是不同的，如0.1 mm规格的游标卡尺，规格的游标卡尺，n为为1/0.1=10;0.05 mm规格的游标卡尺，规格的游标卡尺，n为为1/0.05=20。3.游标卡尺读数的技巧游标卡尺读数的技巧 (1)读数是以读数是以mm为单位
5、来讲，读出后再按要求换成其他单位。为单位来讲，读出后再按要求换成其他单位。(2)在在“主尺读数主尺读数”时，一定要读游标零刻线左边最近的主尺刻线的值。时，一定要读游标零刻线左边最近的主尺刻线的值。(3)在读小数部分时，一定要认清第几根刻线与主尺的刻度对齐。在读小数部分时，一定要认清第几根刻线与主尺的刻度对齐。(4)一定要弄清所用卡尺的精度。一定要弄清所用卡尺的精度。(5)若用若用X表示由主尺上读出整的毫米数，表示由主尺上读出整的毫米数，K表示从游标尺上读出与主尺上某一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，则记录结果表达为刻线对齐的游标的格数，则记录结果表达为(X+K精确度精确度)
6、mm。(二二)游标卡尺的原理及使用游标卡尺的原理及使用 1.构造构造 主要部分是一条主尺和一条可以沿着主尺滑动的游标尺，也称游标。如图所示。主要部分是一条主尺和一条可以沿着主尺滑动的游标尺，也称游标。如图所示。2021/8/11 星期三2 (三三)伏安法测电阻的电路选择伏安法测电阻的电路选择 1.测量电路的选择测量电路的选择 (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=Ux+UA电压表分流电压表分流I测测=Ix+IV电阻测量值电阻测量值R测测=U测测/I测测=Rx+RARx测量值大于真实值测量值大
7、于真实值R测测=U测测/I测测=RxRV/(Rx+RV)Rx测量值小于真实值测量值小于真实值适用条件适用条件RARx适用于测量适用于测量大电阻大电阻小电阻小电阻2021/8/11 星期三3 (2)两种电路的选择两种电路的选择 比值判定法比值判定法 若已知待测电阻的大致阻值若已知待测电阻的大致阻值Rx，电流表的内阻，电流表的内阻RA和电压表的内阻和电压表的内阻RV，则：当则：当RxRA或或Rx/RARV/Rx时，选用时，选用“内接法内接法”，当，当RxRV或或Rx/RARV/Rx时，选用时，选用“外接法外接法”，当，当Rx/RA=RV/Rx时，两种接法均可。简时，两种接法均可。简单概括即为单概括
8、即为“大内偏大，小外偏小大内偏大，小外偏小”。试触法试触法 若不知若不知Rx的大约阻值，可采用的大约阻值，可采用“试触法试触法”，将电路如图，将电路如图所示连接，空出电压表的一个接头所示连接，空出电压表的一个接头S，然后将，然后将S分别与分别与a，b接触一下，观察两表示数变化情况。接触一下，观察两表示数变化情况。a.若电流表示数变化明显，说明电压表分流作用较强，即若电流表示数变化明显，说明电压表分流作用较强，即Rx阻值较大，应采用阻值较大，应采用“内接法内接法”，S应接应接b。b.若电压表示数变化明显，说明电流表分压作用较强，即若电压表示数变化明显，说明电流表分压作用较强，即Rx阻值较小，应采
9、用阻值较小，应采用“外接法外接法”，S应接应接a。2021/8/11 星期三42.控制电路的选择控制电路的选择滑动变阻器的限流接法和分压接法滑动变阻器的限流接法和分压接法(1)两种接法比较两种接法比较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两种接法电路图路图串、并联关系不同串、并联关系不同负载负载R上的电上的电压调节范围压调节范围(RE)/(R+R0)UE0UE分压电路调节范围分压电路调节范围大大负载负载R上的电上的电流调节范围流调节范围E/(R+R0)IE/R0IE/R分压电路调节范围分压电路调节范围大大闭合闭合S前触头前触头位置位置b端端a端端都是为了保护
10、负载都是为了保护负载额定条件下额定条件下电路总功率电路总功率EIE(I+IP)分压电路耗能较多分压电路耗能较多注：注：忽略电源的内阻，忽略电源的内阻，R0为滑动变阻器的最大值。为滑动变阻器的最大值。2021/8/11 星期三5 (2)限流电路、分压电路的选择原则：限流电路、分压电路的选择原则：限流式：该接法适合测量小阻值电阻限流式：该接法适合测量小阻值电阻(和滑动变阻器的总电阻相和滑动变阻器的总电阻相比比)，因为，因为Rx越小，限流式中滑动变阻器分得的电压越大，调节范围越越小，限流式中滑动变阻器分得的电压越大，调节范围越大。大。分压式：该接法适合测量大阻值电阻分压式：该接法适合测量大阻值电阻(
11、和滑动变阻器的总电阻相和滑动变阻器的总电阻相比比)，因为，因为Rx越大，分压式中越大，分压式中Rx几乎不影响电压的分配，滑片移动时，几乎不影响电压的分配，滑片移动时，电压变化接近线性关系，便于调节。电压变化接近线性关系，便于调节。若采用限流式不能控制电流满足实验要求，即若滑动变阻器阻若采用限流式不能控制电流满足实验要求，即若滑动变阻器阻值调到最大时，待测电阻上的电流值调到最大时，待测电阻上的电流(或电压或电压)仍超过电流表仍超过电流表(或电压表或电压表)的量程，或超过待测电阻的额定电流，则必须选用分压式。的量程，或超过待测电阻的额定电流，则必须选用分压式。若待测电阻的阻值比滑动变阻器总电阻大得
12、多，以致在限流电若待测电阻的阻值比滑动变阻器总电阻大得多，以致在限流电路中，滑动变阻器的滑动触头从一端滑到另一端时，待测电阻上的电路中，滑动变阻器的滑动触头从一端滑到另一端时，待测电阻上的电流或电压变化范围不够大，此时，应改用分压电路。流或电压变化范围不够大，此时，应改用分压电路。若实验中要求电压从零开始连续可调，则必须采用分压式电路。若实验中要求电压从零开始连续可调，则必须采用分压式电路。通常滑动变阻器以限流接法为主，限流接法好处是电路简单、通常滑动变阻器以限流接法为主，限流接法好处是电路简单、耗能低。耗能低。2021/8/11 星期三6 (四四)电阻率的测定原理电阻率的测定原理 把金属丝接
13、入如图所示的电路中，用电压表测金属丝两端把金属丝接入如图所示的电路中，用电压表测金属丝两端的电压，用电流表测金属丝中的电流，根据的电压，用电流表测金属丝中的电流，根据Rx=U/I计算金属丝计算金属丝的电阻的电阻Rx，然后用米尺测量金属丝的有效长度，然后用米尺测量金属丝的有效长度l，用螺旋测微器，用螺旋测微器测量金属丝的直径测量金属丝的直径d，计算出金属丝的横截面积，计算出金属丝的横截面积S；根据电阻定；根据电阻定律律Rx=l/S，得出计算金属丝电阻率的公式，得出计算金属丝电阻率的公式=RxS/l=d2U/(4lI)。三、实验器材三、实验器材 毫米刻度尺，螺旋测微器毫米刻度尺，螺旋测微器(或游标
14、卡尺或游标卡尺)，直流电流表和直流电压表，滑动变阻器，直流电流表和直流电压表，滑动变阻器，电池组，开关，被测金属丝，导线若干。电池组，开关，被测金属丝，导线若干。四、实验步骤四、实验步骤 1.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d，计算出导线的横截面积，计算出导线的横截面积S=(d2)/4。2.按图所示的原理电路图连接好用伏安法测电阻的实验电路。按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.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，反复测量用毫米刻度尺测量接入电路中的被测金属
15、导线的有效长度，反复测量3次，求次，求出其平均值出其平均值l。4.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、，改变滑动变阻器滑动片的位置，读出几组相应的电流表、电压表的示数电压表的示数I和和U的值，填入记录表格内，断开开关的值，填入记录表格内，断开开关S，求出导线电阻，求出导线电阻Rx的平均值。的平均值。5.数据处理，将测得的数据处理，将测得的Rx、l、S的值，代入电阻率计算公的值，代入电阻率计算公=(RxS
16、)/l中，计算出金中，计算出金属导线的电阻率。属导线的电阻率。6.拆除电路，整理好实验器材。拆除电路，整理好实验器材。2021/8/11 星期三7 五、注意事项五、注意事项 1.本实验中被测金属导线的电阻值较小，应视为小电阻，为了减小实验的系统本实验中被测金属导线的电阻值较小，应视为小电阻，为了减小实验的系统误差，实验电路应采用电流表外接法。误差，实验电路应采用电流表外接法。2.实验连线时，应先从电源正极出发，依次将电源、开关、电流表、待测金属实验连线时，应先从电源正极出发，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，然后再把电压表并联在待测金属导线的两端。导线、滑动变阻器
17、连成主干线路，然后再把电压表并联在待测金属导线的两端。3.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，亦即电压表两并入点间的部分待测导线长度，测量时应将导线拉直。的长度，亦即电压表两并入点间的部分待测导线长度，测量时应将导线拉直。4.闭合开关闭合开关S之前，一定要使滑动变阻器的滑片处在有效阻值最大的位置。之前，一定要使滑动变阻器的滑片处在有效阻值最大的位置。5.在用伏安法测电阻时，通过待测导线的电流在用伏安法测电阻时，通过待测导线的电流I的值不宜过大的值不宜过大(一般电流表用一般电流表用00.6 A
18、量程量程)，通电时间不宜过长，以免金属导线的温度过高，造成其电阻率在实验，通电时间不宜过长，以免金属导线的温度过高，造成其电阻率在实验过程中增大。过程中增大。6.求求R的平均值可用两种方法：第一种是用的平均值可用两种方法：第一种是用R=U/I算出各次的测量值，再取平均算出各次的测量值，再取平均值；第二种是用图像值；第二种是用图像U-I(图线图线)的斜率来求出。若采用图像法，在描点时，要尽量的斜率来求出。若采用图像法，在描点时，要尽量使各点间的距离拉大一些，连线时要让各点均匀分布在直线两侧，个别明显偏离较使各点间的距离拉大一些，连线时要让各点均匀分布在直线两侧，个别明显偏离较远的点可以不予考虑。
19、远的点可以不予考虑。7.连接实物图时，所连的导线不要交叉，且接到接线柱上。连接实物图时，所连的导线不要交叉，且接到接线柱上。8.电流表与电压表的读数，注意有效数字的位数。电流表与电压表的读数，注意有效数字的位数。2021/8/11 星期三8考点考点1 螺旋测微器和游标卡尺的读数螺旋测微器和游标卡尺的读数【例【例1】某同学用螺旋测微器测量一铜丝的直径，】某同学用螺旋测微器测量一铜丝的直径，测微器的示数如图所示。该铜丝的直径为测微器的示数如图所示。该铜丝的直径为 _mm。有一游标卡尺，主尺的最小分。有一游标卡尺，主尺的最小分 度是度是1 mm，游标上有，游标上有20个小的等分刻度。乙同学用它测量一
20、工件的长个小的等分刻度。乙同学用它测量一工件的长 度，游标卡尺的示数如图所示，该工件的长度为度，游标卡尺的示数如图所示，该工件的长度为_ mm。【解析】【解析】两种尺子的读数均由两部分组成，对螺旋测微器有两种尺子的读数均由两部分组成，对螺旋测微器有d=4.5 mm+0.0133.2 mm=4.832 mm，对游标卡尺有，对游标卡尺有L=105 mm-(19/20)4 mm=101.20 mm或者或者L=101 mm+(1/20)4 mm=101.20 mm。4.832 101.20 理解尺子的原理并明确其读数规则是正确读数的关键。理解尺子的原理并明确其读数规则是正确读数的关键。2021/8/1
21、1 星期三9 1用游标卡尺用游标卡尺(游标尺上有游标尺上有50个等分个等分刻度刻度)测定某工件的宽度时，示数测定某工件的宽度时，示数如图所示，此工件的宽度为如图所示，此工件的宽度为 _mm。用螺旋测微器用螺旋测微器(千分尺千分尺)测小球直径测小球直径时，示数如图所示，这时读出的数时，示数如图所示，这时读出的数值是值是_ mm。8.47023.222021/8/11 星期三10【例【例2】在】在“测定金属丝的电阻率测定金属丝的电阻率”的实验中，待测金属的实验中，待测金属 丝的电阻丝的电阻Rx，约为，约为5 。实验室备有下列实验器材：。实验室备有下列实验器材：A.电压表电压表V1(量程量程3 V，
22、内阻约为，内阻约为15 k)B.电压表电压表V2(量程量程15 V,内阻约为内阻约为75 k)C.电流表电流表A1(量程量程3 A,内阻约为内阻约为0.2 )D.电流表电流表A2(量程量程0.6 A,内阻约为内阻约为1 )E.滑动变阻器滑动变阻器R1(0100 ,0.3 A)F.滑动变阻器滑动变阻器R2(02 000 ,0.1 A)G.电池电池E(电动势为电动势为3 V，内阻约为，内阻约为0.3 )H.开关开关S，导线若干，导线若干 (1)为提高实验精确度，减小实验误差，应选用的实验器材有为提高实验精确度，减小实验误差，应选用的实验器材有_ (填写器材前面的字母填写器材前面的字母)。(2)为减
23、小实验误差，应选用图甲中的为减小实验误差，应选用图甲中的_(填填“a”或或“b”)为该实验的为该实验的电路电路 图，并按所选择的电路在图乙中把实物图连接起来。图，并按所选择的电路在图乙中把实物图连接起来。(3)若用刻度尺测得金属丝长度为若用刻度尺测得金属丝长度为60.00 cm，用螺旋测微器测得金属丝的直径为，用螺旋测微器测得金属丝的直径为 0.635 mm，两电表的示数分别如图所示，则待测电阻为，两电表的示数分别如图所示，则待测电阻为_。电。电 阻率为阻率为_。考点考点2 仪器选择及电路设计仪器选择及电路设计2021/8/11 星期三11 做电学实验题目的四个步骤：做电学实验题目的四个步骤：
24、选择器材；选择器材；确定接确定接法法(电流表内接法与外接法、滑动变阻器的分压式接法与限电流表内接法与外接法、滑动变阻器的分压式接法与限流式接法流式接法)；把握定值电阻；把握定值电阻；标清元件号。标清元件号。【解析】【解析】(1)由电池由电池E的电动势为的电动势为3 V，可知电压，可知电压表应选表应选V1；流过待测电阻；流过待测电阻Rx的最大电流约为的最大电流约为Im=3 V/5=0.6 A，故电流表选，故电流表选A2；为了便于调节，滑；为了便于调节，滑动变阻器应选阻值较小的动变阻器应选阻值较小的R1。(2)由于由于Rx=5 ,故采用电流表外接法。故采用电流表外接法。实物连接图如图所示。实物连接
25、图如图所示。(3)由两电表示数可知由两电表示数可知U=1.20 V,I=0.50 A,则则Rx=U/I=2.4 ，又由，又由Rx=L/S,S=(d/2)2,解出解出=1.2710-6 m。【答案】【答案】(1)ADEGH (2)b 如图所示如图所示 (3)2.4 1.2710-6 m2021/8/11 星期三12 2为用伏安法测量一个定值电阻阻值的实验，备有器材规格为用伏安法测量一个定值电阻阻值的实验，备有器材规格如下：如下：待测电阻待测电阻Rx(约约100 )直流毫安表直流毫安表(量程量程010 mA，内阻，内阻50 )直流电压表直流电压表(量程量程03 V，内阻，内阻5 k)直流电源直流电源(输出电压输出电压4 V，允许最大电流，允许最大电流1 A)开关、导线若干开关、导线若干根据器材的规格和实验要求，画出正确电路图。根据器材的规格和实验要求，画出正确电路图。【答案】【答案】如图所示。如图所示。2021/8/11 星期三132021/8/11 星期三14