(全国通用)高考物理一轮复习第八章恒定电流第3讲实验七测定金属的电阻率课件

2.游标卡尺 (1)构造:如图所示,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。
(2)用途:测量厚度、长度、深度、内径、外径。
(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1 mm。常见游标
RV＞＞Rx
小阻值电阻
(2)两种电路的选择
①阻值比较法:先将待测电阻的估计值与电压表、电流表内阻进行比较,若Rx较小,宜采用
电流表外接法;若Rx较大,宜采用电流表内接法。简单概括为“大内偏大,小外偏小”。
②临界值计算法:
Rx< ������V ������A 时,用电流表外接法;Rx> ������V ������A 时,用电流表内接法。
考点一
考点二
考点三
考点四
(2)第二看→游标尺上的0刻度线位置,区分零刻度与标尺最前端。 例如(如图所示)
易错读成11 mm+10×0.05 mm=11.50 mm,正确读数为14 mm+10×0.05 mm=14.50 mm。 (3)第三看→游标尺的哪条(第1条记为0)刻度线与主尺上的刻度线对齐。
(3)由上可得RA=R。
5.等效替代法
如图所示,先让待测电阻与一电流表串联后接到电动势恒定的电源上,读出电流表示数I; 然后将电阻箱与电流表串联后接到同一电源上,调节电阻箱的阻值,使电流表的读数仍为I, 则电阻箱的读数即等于待测电阻的阻值。
考点一
考点二
考点三
考点四
游标卡尺和螺旋测微器的读数 典例1 现有一合金制成的圆柱体,为测量该合金的电阻率,现用伏安法测圆柱体两端之间 的电阻,用螺旋测微器测量该圆柱体的直径,用游标卡尺测量该圆柱体的长度。螺旋测微 器和游标卡尺的示数如图a和b所示。
(3)读数:测量时被测物体长度的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)
如图所示,固定刻度示数为2.0 mm,半毫米刻度线未露出,可动刻度上读的示数为15.0,最后 的读数为2.0 mm+15.0×0.01 mm=2.150 mm。
的内阻 R1,则
(2)如图乙所示,当两电表的满偏电压 UA2≫ UA1 时, 串联一定值电阻 R0 后,同样 可测得 的电阻 R2=������1(���������1���2+������0)。
3.伏伏法
若电压表内阻已知,则可将其当作电流表、电压表和定值电阻来使用。
(1)如图丙所示,两电表的满偏电流接近时,若已知 的内阻 R1,则可测出 的内 阻 R2=������������21R1。
开关、滑动变阻器、导线等。 1.螺旋测微器 (1)构造:如图所示,它的测砧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,通过精密螺纹套在B上。
(2)原理:测微螺杆F与固定刻度B之间的精密螺纹的螺距为0.5 mm,即旋钮D每旋转一周,F前 进或后退0.5 mm,而可动刻度E上的刻度为50等份,每转动一小格,F前进或后退0.01 mm,即 螺旋测微器的精确度为0.01 mm。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。
阻上的电流(或电压)仍超过电流表(或电压表)的量程,或超过待测电阻的额定电流(或电压), 此时必须选用分压式接法。
②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,滑动变阻器的滑片从
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,此时应用分压式接法。
三、实验器材 被测金属丝、毫米刻度尺、螺旋测微器(或游标卡尺)、电压表、电流表、直流电源、
(2)如图丁所示,两电表的满偏电流 IV1≪IV2 时, 并联一定值电阻 R0 后,同样可
得
的内阻 R2=������������11���+���2������������01。
4.半偏法测电流表内阻 电路图如图所示。
步骤:(1)断开 S2,闭合 S1,调节 R0,使 表满偏为 I0; (2)保持 R0 不变,闭合 S2,调节 R,使 表读数为���2���0;
卡尺的游标尺上小等分刻度有10个的、20个的、50个的,见下表。
刻度格数(分度) 刻度总长度 每小格与 1 mm 的差值 精确度(可准确到)
10
9 mm
0.1 mm
0.1 mm
20
19 mm
0.05 mm
0.05 mm
50
49 mm
0.02 mm
0.02 mm
(4)读数:若用x表示由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,则记录结果表达为(x+K×精确度) mm。
考点一
考点二
考点三
考点四
实验原理与实验操作 典例2 小明对2B铅笔芯的导电性能感兴趣,于是用伏安法测量其电阻值。 (1)图1是部分连接好的实物电路图,请用电流表外接法完成接线并在图1中画出。
图1
图2

(2)小明用电流表内接法和外接法分别测量了一段2B铅笔芯的伏安特性,并将得到的电流、
电压数据描到U-I图上,如图2所示。在图中,由电流表外接法得到的数据点是用
八、实验创新 测量电阻的五种方法
1.伏安法
特点:大内小外(内接法测量值偏大,测大电阻时应用内接法测量)。
2.安安法 若电流表内阻已知,则可将其当作电流表、电压表以及定值电阻来使用。
(1)如图甲所示,当两电表所能测得的最大电压接近时,如果已知 可测得 的内阻 R2=������1���������2���1。
(填
“○”或“×”)表示的。
(3)请你选择一组数据点,在图2上用作图法作图,并求出这段铅笔芯的电阻为
Ω。
考点一
考点二
考点三
考点四
【解题思路】(1)由于电源电压小于3 V,所以电压表的量程选0~3 V,又根据题意,电流表外
接,所以电压表直接接在铅笔芯的两个接线柱上,注意电压表正负极的连接。(2)由于电流
mm=4.240 cm。(2)圆柱体的横截面积 S'=π
������ 2
2
,
由电阻定律
R
=
������
������ ������
和欧姆定律
R
=
������ ������
可知,
������
=
π������2������。
4������������
【参考答案】 (1)0.1844 4.240 (2)π4������������2������������
表外接时,电阻的测量值偏小,所以,由电流表外接法得到的数据点是用“×” 表示的。(3)
选择“×”连线,或者“○”连线作出U-I图线,求出斜率,即为铅笔芯的电阻的测量值。
【参考答案】 (1)如图1所示 (2)× (3)如图2所示 用“×”连线R=(1.1~1.3) Ω；用“○”
连线R=(1.5~1.7) Ω
1.伏安法测电阻
(1)电流表的内接法和外接法的比较
内接法
外接法
电路图
误差原因 电阻测量值
适用条件 适用于测量
电流表分压 U 测=Ux+UA R 测=UI =Rx+RA>Rx 测量值大于真实值
RA＜＜Rx 大阻值电阻
电压表分流 I 测=Ix+IV
R
测=UI
=
Rx R������ Rx +RV
<Rx
测量值小于真实值
用图象法(U-I图线)来求出。若采用图象法,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。
六、误差分析
1.金属丝直径、长度测量带来误差。 2.电流表及电压表对电阻测量的影响,因为电流表外接,所以R测<R真,由 R=ρ������������知ρ测<ρ真。 3.通电电流过大、时间过长,致使电阻丝发热,电阻率随之变化带来误差。
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d。
2.依照电路图(如图)用导线将器材连好,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导线的长度,即有效长度,重复测量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;断开开关S,求出导线电阻R的平均值。
5.将测得的R、l、d值代入电阻率计算公式 6.拆去实验线路,整理好实验器材。
ρ=������������������
=
����2������ 4������
,计算出金属导线的电阻率。
五、数据处理 求R的平均值可用两种方法:第一种是用 R=������������ 算出各次的测量值,再取平均值;第二种方法是
③实验试探法:按图所示接好电路,让电压表一根接线柱P先后与a、b处接触一下,如果电压
表的示数有较大的变化,而电流表的示数变化不大,则可采用电流表外接法;如果电流表的
示数有较大的变化,而电压表的示数变化不大,则可采用电流表内接法。
2.分压法和限流法 (1)滑动变阻器两种接法的对比
限流接法
分压接法
电路图
第3讲 实验七:测定金属的电阻率
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及电流表和电压表的读数方法。 2.掌握螺旋测微器及游标卡尺的原理及读数方法。 3.会用伏安法测电阻,进一步测定金属的电阻率。
二、实验原理
欧姆定律、电阻定律,用毫米刻度尺测一段金属丝的长度 l,用螺旋测微器测导 线的直径 d,用伏安法测导线的电阻 R,由 R=ρ������������,所以金属丝的电阻率 ρ=π4������������2R。
图1
图2
考点一
考点二
考点三
考点四
【名师点睛】 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。 (2)对限流电路,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,滑动变阻器应调到阻值最大处。 (3)对分压电路,应该先把电源、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 “伏安法”部分电表正负接线柱的情况,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。
考点一
考点二
考点三
考点四
(2015·海南高考)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的直径和高度, 测量结果如图(a)和(b)所示。该工件的直径为 1.220 cm,高度为 6.860 mm。
【解析】20分度游标卡尺的精度为0.05 mm,主尺读数为12 mm,游标尺读数为4×0.05 mm=0.20 mm,游标卡尺的读数为12.20 mm=1.220 cm。螺旋测微器读数:固定刻度读数+可动 刻度读数=6.5 mm+36.0×0.01 mm=6.860 mm。
七、注意事项 1.本实验中被测金属导线的电阻值较小,因此实验电路必须用电流表外接法。 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,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的长度,亦即 电压表两端点间的部分待测导线长度,测量时应将金属导线拉直。 4.测金属丝直径一定要选三个不同部位进行测量。 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。 6.在用伏安法测电阻时,通过待测导线的电流I不宜过大(电流表用0~0.6 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。
负载 R 上电 压调节范围
负载 R 上电 流调节范围
闭合 S 前 触头位置
RE ≤U≤E
R+R0
E ≤I≤E
R+R0 R
b端
0≤U≤E 0≤I≤E
R
a端
对比说明
串、并联关 系不同
分压电路调 节范围大 分压电路调 节范围大 都是为保护 电路元件
(2)分压和限流电路的选择原则
①若采用限流式接法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
(1)由图读得圆柱体的直径为
cm,长度为
cm。
(2)若流经圆柱体的电流为I,圆柱体两端之间的电压为U,圆柱体的直径和长度分别为D、
L,测得D、L、I、U表示的电阻率的关系式为ρ=
。
考点一
考点二
考点三
考点四
【解题思路】(1)螺旋测微器的读数为 1.5 mm+34.4×0.01 mm=1.844
mm(1.842~1.846 范围内均可);游标卡尺的读数为 42 mm+8×0.05 mm=42.40
考点一
考点二
考点三
考点四
【名师点睛】 游标卡尺的读数方法: (1)第一看→精确度 例如(如图所示)
易错读成11 mm+4×0.1 mm=11.40 mm,正确的应为11.4 mm,游标卡尺不需估读,后面不能 随意加零,也不能随意去零。 例如(如图所示)
易错读成10 mm+14×0.05 mm=10.7 mm,正确的应为10.70 mm。