高考物理-一轮复习-实验7-测定金属的电阻率课件.ppt
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1、实验7测定金属的电阻率-2-一、实验目的1.掌握螺旋测微器及游标卡尺的原理及读数方法。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,进一步测定金属丝的电阻率。-3-二、实验原理1.螺旋测微器(1)构造:如图所示,S为固定刻度,H为可动刻度。(2)原理:可动刻度H上的刻度为50等份,则螺旋测微器的精确度为0.01mm。-4-(3)读数。测量时被测物体长度的半毫米数由固定刻度读出,不足半毫米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)。如图所示,固定刻度示数为2.0mm,而
2、从可动刻度上读的示数为15.0,最后的读数为2.0mm+15.00.01mm=2.150mm。-5-2.游标卡尺(1)构造: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(如图所示)。(2)用途:测量厚度、长度、深度、内径、外径。-6-(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格的、20格的、50格的,其读数见下表:(4)读数:若用x表示从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
3、结果表示为(x+K精确度)mm。需要注意的是,不管是哪种卡尺,K值均不需要向后估读一位。-7-(5)如图所示,有一游标卡尺,主尺的最小分度是1mm,游标上有20个小的等分刻度。用它测量一工件的长度,图示的读数为104mm+0.050mm=104.00mm。-8-3.电流表的内接法和外接法的比较-9-3.电流表的内接法和外接法的比较-10-4.电阻率的测定原理-11-三、实验器材被测金属丝、毫米刻度尺、螺旋测微器、电压表、电流表、直流电源、开关、滑动变阻器、导线等。-12-四、实验步骤1.用螺旋测微器在被测金属丝上的三个不同位置各测一次直径,求出其平均值d。2.依照电路图(如图所示)用导线将器材
4、连好,将滑动变阻器的阻值调至最大。3.用毫米刻度尺测量接入电路中的被测金属丝的长度,即有效长度,反复测量3次,求出其平均值l。4.电路经检查确认无误后,闭合开关S,改变滑动变阻器滑片的位置,读出几组相应的电流值和电压值,记入表格内。5.拆去实验线路,整理好实验器材。-13-五、数据处理1.在求Rx的平均值时可用两种方法(1)用分别算出各次的数值,再取平均值。(2)用U-I图线的斜率求出。2.计算电阻率将记录的数据Rx、l、d的值代入电阻率的计算式。-14-六、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
5、外接法,测量值小于真实值,使电阻率的测量值偏小。3.金属丝的长度测量及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。-15-七、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、被测金属丝、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被测金属丝的两端。3.测量被测金属丝的有效长度,是指测量被测金属丝接入电路的两个端点之间的长度,亦即电压表两端点间的被测金属丝长度,测量时应将金属丝拉直,反复测量三次,求其平均值。4.测金属丝直径一定
6、要选三个不同部位进行测量,求其平均值。5.闭合开关S之前,一定要使滑动变阻器的滑片处在有效电阻值最大的位置。-16-6.在用伏安法测电阻时,通过被测金属丝的电流I不宜过大(电流表用00.6A量程),通电时间不宜过长,以免金属丝的温度明显升高,造成其电阻率在实验过程中逐渐增大。7.若采用图象法求R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。-17-18-考点一考点二考点三考点四测量仪器、仪表的读数测量仪器、仪表的读数例1某同学用游标卡尺和螺旋测微器分别测量一薄的金属圆片的直径和厚度,读出图甲中的示数,该金属圆片的
7、直径的测量值为1.240cm,厚度的测量值为1.682mm。-19-考点一考点二考点三考点四测量仪器、仪表的读数测量仪器、仪表的读数例1某同学用游标卡尺和螺旋测微器分别测量一薄的金属圆片的直径和厚度,读出图甲中的示数,该金属圆片的直径的测量值为1.240cm,厚度的测量值为1.682mm。-20-考点一考点二考点三考点四(2)图乙使用0.6A量程时,对应刻度盘上每一小格代表0.02A,图中表针示数是0.44A;当使用3A量程时,对应刻度盘上每一小格代表0.1A,图中表针示数为2.2A。图丙使用较小量程时,每小格表示0.1V,图中表针的示数为1.70V。若使用的是较大量程,则这时表盘刻度每小格表
8、示0.5V,图中表针示数为8.5V。-21-考点一考点二考点三考点四(3)旋钮式电阻箱如图丁所示,电流从接线柱A流入,从B流出,则接入电路的电阻为1987。今欲将接入电路的电阻改为2087,最简单的操作方法是将“1k”旋钮调到2,再将“100”旋钮调到0。若用两个这样的电阻箱,则可得到的电阻阻值范围为019998。-22-考点一考点二考点三考点四解析:(1)游标卡尺的读数,按步骤进行一般不会出错,首先确定游标卡尺的精度为20分度,即0.05mm,然后以毫米为单位从主尺上读出整毫米数12mm,再从游标尺上找出对得最齐的一条刻线,精度格数=0.058mm=0.40mm,最后两者相加,根据题目单位要
9、求换算为需要的数据,12.00mm+0.40mm=12.40mm=1.240cm。螺旋测微器的读数1.5mm+0.0118.2mm=1.682mm。(2)使用0.6A量程时,刻度盘上的每小格为0.02A,表针示数为0.44A;当使用3A量程时,每小格为0.1A,表针示数为2.2A。电压表使用3V量程时,每小格表示0.1V,表针示数为1.70V;使用15V量程时,每小格为0.5V,表针示数为8.5V。(3)电阻为1987。最简单的操作方法是将“1k”旋钮调到2,再将“100”旋钮调到0,每个电阻箱的最大阻值是9999,用这样的两个电阻箱串联可得到的最大电阻是29999=19998。故用两个这样的
10、电阻箱,可得到的电阻阻值范围为019998。-23-考点一考点二考点三实验原理与操作实验原理与操作例2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。-24-考点一考点二考点三考点四(1)用螺旋测微器测量金属丝的直径,示数如图所示,读数为1.776(1.7741.778均正确)mm。(2)若滑动
11、变阻器采用限流接法,为使测量尽量精确,电流表应选A1,电源应选E1,在虚线框内完成电路原理图。(均填器材代号)答案:电路如图所示-25-考点一考点二考点三考点四解析:(1)螺旋测微器主尺读数为1.5mm,可动刻度读数为27.60.01mm=0.276mm,读数应为1.5mm+0.276mm=1.776mm。(2)由于待测电阻Rx阻值约为4,额定电流约为0.5A,故电流表选A1,电源选E1,金属丝电阻很小,电流表采用外接法,滑动变阻器限流。-26-考点一考点二考点三考点四解析:(1)螺旋测微器主尺读数为1.5mm,可动刻度读数为27.60.01mm=0.276mm,读数应为1.5mm+0.276
12、mm=1.776mm。(2)由于待测电阻Rx阻值约为4,额定电流约为0.5A,故电流表选A1,电源选E1,金属丝电阻很小,电流表采用外接法,滑动变阻器限流。-27-考点一考点二考点三考点四数据处理和误差分析数据处理和误差分析例3某同学通过实验测量一种合金的电阻率。(1)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,读数前应先旋紧图甲所示的部件B(选填“A”“B”“C”或“D”)。从图中的示数可读出合金丝的直径为0.410mm。-28-考点一考点二考点三考点四(2)如图乙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
13、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7、9(选填图中表示接线柱的数字)之间出现了断路(选填“短路”或“断路”)。-29-考点一考点二考点三考点四(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2.23V和38mA,由此,该同学算出接入电路部分的合金丝的阻值为58.7。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。答案: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)。-30-考点一考点二考点三考点四解题探究:滑动变阻器的滑片移到最左端的过程中,电压
14、表和电流表的示数变化很小的可能原因是什么?减少数据处理误差的方法有哪些?提示:电压表串联在电路中,电路中电阻阻值很大。提示:多次测量求平均值,多次测量利用图象法求电阻。-31-考点一考点二考点三考点四解析:(1)读数前应先旋紧B防止读数时测微螺杆发生转动。螺旋测微器读数为0+41.00.01mm=0.410mm。(2)7、9之间发生断路,则内阻较大的电压表和内阻较小的电流表一起串联于电路中,此时改变阻值较小的滑动变阻器阻值时,对电压表和电流表的示数影响很小,符合题述现象,同时满足两表读数。(3)因为,所以应选用电流表内接法。为了减小偶然误差可测量多组电流和电压值,计算电阻的平均值(或测量多组电
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