金属丝直径的测量

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金属丝直径的测量

江汉大学文理学院
已知光栅透光狭缝宽度b=0.420mm
根据公式（2）计算出光栅常数 d=(Dλ )/△y =（2145mm x 632.8nm)/2.771mm =0.4898mm
计算出金属丝的直径 a2=d-b=0.4898mm-0.420mm =0.0698mm
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③用螺旋测微器测得金属丝的直径（mm）
a=(λ kD)/△x （2）
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条纹示意图
一级明纹
中央明纹宽度x1
一级明纹宽度X2
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①已知氦氖光波波长λ =632.8nm，测得显示屏到夹具的距离D=214.5cm，
实验测得单缝明纹宽度（mm）
中央条纹X1 一级条纹X2
39.32
19.62
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计算出单缝明纹平均宽度 △X=（X1+X2）/3 =(39.62mm+19.62mm)/3 =19.65mm
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实验结论：
利用单缝衍射和光栅衍射都可以有效地测量金属丝的直径。
用这种简单的光栅产生的衍射图样很直观的反映出它是单缝衍射和多光束干涉叠加的结果。
在光栅衍射法测量中，所得到的三个结果可相互检测，方法独特,新颖。
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利用光栅衍射法测量金属丝直径
答辩人——金科学校：江汉大学文理学院专业：08级机械设计制造及其自动化
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主要内容
实验装置单缝衍射和光栅衍射的实验原理测量实验数据和计算结果实验结论
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实验需要的器材 1.螺旋测微器 2.游标卡尺 3.氦氖激光器 4.带金属丝的夹具（光栅,单缝） 5.显示屏

(整理)实验报告：杨氏模量的测量

测定金属的杨氏模量实验日期：2014年3月4日星期二下午姓名：一、CCD成像测定杨氏模量：实验目的：（1）用金属丝的伸长测定杨氏模量；（2）用CCD成像系统测量微小长度变化；（3）用逐差法、作图法和最小二乘法处理数据。

实验仪器：测定杨氏模量专用支架，显微镜，CCD CAMERA 型号WAT-308A DC+12V（CCD摄像机，监视器），米尺（带有卡口），螺旋测微器（分度0.01mm，量程0-25mm），电子天平（精度0.01g）实验原理：（1）由胡克定律我们知道在弹性限度内：σ=Eε，其中σ是应力，E为杨氏模量，ε为应变。

那么对于截面积为S，长为L，在力F作用下形变δL时，有如下关系：E=FL SδLF，S，L比较容易测量，但是δL比较微小难以测量，所以实验中用CCD成像进行观察和直接测量。

则由此可以测定杨氏模量E。

（2）CCD与主体实验装置如右图所示：实验中先使用显微镜M把确定金属丝下端所挂圆柱体上的细横线放大，同时通过不随金属丝伸长而移动的M内部分划板上的刻度线作为刻线高低的高度标准。

然后利用CCD成像进行观察。

实验内容与数据处理：1、认识和调节仪器：（1）预热CCD显示屏，调节支架S竖直，调节钳形平台的两边螺丝的松紧，使得钳形平台既可以很好的限制金属丝的转动又不用造成过多的摩擦干扰。

（2）先调节显微镜目镜，看清清晰的分划板像，然后调节物镜与金属丝下挂的圆柱上的细横线的远近，使得可以同时看清分划板和细横线的像（3）打开和连接CCD，放置在显微镜后较近的位置，仔细调节位置使得分划板像清晰，此时也可微调显微镜目镜。

然后调节显微镜的前后位置旋钮，使得细横线也变清晰。

（此时要注意微调显微镜前后的旋钮时要对应移动CCD的前后，保持分划板的清晰）反复调节可以得到分划板和细横线都比较清晰的像。

2、观测金属丝受外力拉伸后的变化：在砝码盘上一次加砝码，质量约为200.0g(需要具体重新测定精确值)。

金属丝伸长后读出对应的读数r i （i=1,2…9），再加上一个略轻砝码，再一次减去砝码，读出r i ′：表中已用逐差法进行计算得到平均加四个砝码产生的伸长量与加的重量。

测量的初步知识

测量的初步知识学习目标要求：1．知道长度测量是最基本的测量，最常用的工具是刻度尺。

2．记住国际单位制中长度的主单位是米（），比米大的单位有千米（），比米小的单位有分米（）、厘米（）、毫米（）、微米（）、纳米（）等，熟练掌握各单位之间的换算关系。

3．知道长度测量的准确程度是由刻度尺的最小刻度（刻度尺上两条相邻刻线间的距离）决定的。

4．会根据测量的实际要求选择合适的测量工具。

会正确使用刻度尺测量物体的长度（包括直接测量和间接测量）。

会正确记录测量结果。

5．常识性了解误差的概念，会用多次测量取平均值的方法减小误差。

知识要点精析：1．长度的单位及换算要记住各长度单位间的进率，进行单位换算列式时，应保持数值不变，把相应的单位作等量代换。

在把小单位换算成大单位时，不要把应该用分数表示的进率，错误地用倍数来表示。

以下是正确的换算示例：2．使用前，要对测量工具进行观察和认识（1）选用应由所需达到的准确程度去选择刻度尺的最小刻度，由被测物的最大测量长度去选择刻度尺的量程。

例如，在安装门窗玻璃时进行测量，准确度要求较高，长度一般只有几十厘米，因此要选用最小刻度是毫米的米尺；而测量教室的长和宽时，准确度要求不高，长度较大，选用最小刻度是厘米的且量程较大的卷尺较合适。

（2）观察①零刻度线的位置：这是测量的起始刻度，有的刻度尺零刻度线不一定在它的边缘。

若尺的刻度线已磨损，测量时可使待测物体一端对准某一刻度线，看物体末端所对刻度值，末端所对刻度值减去初始端所对刻度值就等于待测物体的长度。

②量程：就是刻度尺一次能测出的最大长度。

③最小刻度值：是指刻度尺两个相邻刻线之间所代表的长度。

刻度尺的最小刻度值决定了测量的准确程度，如果刻度尺的最小刻度值是毫米，测量时就只能准确到。

3．正确使用刻度尺（1）会认：要能认清刻度尺的单位，零刻线的位置，量程和最小刻度值。

（2）会放：要求把刻度尺放正，并使尺上有刻度的一面紧贴被测物体。

（3）会看：看刻度尺的示数时，视线要垂直于刻度尺。

杨氏模量测量实验报告

杨氏模量测量实验报告一、实验目的1、学会用拉伸法测量金属丝的杨氏模量。

2、掌握用光杠杆放大法测量微小长度变化量。

3、学会使用游标卡尺、螺旋测微器等测量长度的仪器。

4、学习用逐差法处理实验数据。

二、实验原理1、杨氏模量的定义杨氏模量是描述固体材料抵抗形变能力的物理量。

对于一根长度为L、横截面积为 S 的均匀金属丝，在受到沿长度方向的拉力 F 作用时，伸长量为ΔL。

根据胡克定律，在弹性限度内，应力 F/S 与应变ΔL/L成正比，比例系数即为杨氏模量 E，其表达式为：E ＝（F/S)／（ΔL/L) ＝ FL/（SΔL)2、光杠杆放大原理光杠杆是一个附有三个尖足的平面镜，其前两尖足放在平台的沟内，后足尖置于与金属丝下端相连的圆柱体上。

当金属丝被拉长时，光杠杆的后足尖随圆柱体下降ΔL，使光杠杆绕前足尖转动一微小角度θ。

此时，反射光线相对入射光线偏转2θ 角。

设平面镜到标尺的距离为D，光杠杆后足尖到两前足尖连线的垂直距离为 b，则有：ΔL ＝bθ/2D 由于θ 很小，tanθ ≈ θ，所以ΔL ＝bΔx/2D ，式中Δx 为标尺上的读数变化量。

三、实验仪器杨氏模量测量仪、光杠杆、望远镜及标尺、螺旋测微器、游标卡尺、砝码、米尺等。

四、实验步骤1、调整杨氏模量测量仪（1）调节底座水平，使金属丝铅直。

（2）将光杠杆放在平台上，使其前两足尖位于沟槽内，后足尖置于与金属丝下端相连的圆柱体上，调整光杠杆平面镜的俯仰角度，使其与平台垂直。

（3）调节望远镜及标尺，使其与光杠杆平面镜等高，且望远镜光轴水平，标尺与望远镜光轴垂直。

2、测量金属丝的长度 L用米尺测量金属丝的长度，测量多次，取平均值。

3、测量金属丝的直径 d用螺旋测微器在金属丝的不同部位测量直径，测量多次，取平均值。

4、测量光杠杆常数 b用游标卡尺测量光杠杆后足尖到两前足尖连线的垂直距离 b，测量多次，取平均值。

5、测量望远镜中标尺的初始读数 n₀在未加砝码时，通过望远镜读取标尺的读数 n₀。

大学物理实验实验三拉伸法测金属丝的杨氏模量(1)(1)(1)(1)

物理实验原始数据记录1、微小伸长量x ∆的测量与计算表1 光杠杆读数数据表仪器：尺度望远镜标尺∆=尺 0.5 mm, 砝码质量m = 0.1 kg ,（表格单位：mm ）2、金属丝直径的测量表2 金属丝的直径d仪器：螺旋测计计 ∆微器=0.004 mm3、其它长度测量（单次测量）表3 单次测量量数据表米尺: ∆=米尺大学物理实验报告实验名称拉伸法测金属丝的杨氏模量实验名称：拉伸法测金属丝的杨氏模量实验时间：2020.06.08 小组成员：张振勇实验地点：实验目的：1．学会用拉伸法测金属丝的杨氏模量。

2．掌握用光杠杆法测量微小长度的变化。

3．学会用逐差法处理数据。

仪器、设备和材料：杨氏模量测定仪、光杠杆、尺读望远镜、游标卡尺、螺旋测微计及米尺实验原理：⑴固体材料的杨氏模量材料力学告诉我们，固体受外力作用时都会发生形变。

外力与形变之间的关系一般情况下是比较复杂的，这里考虑最简单的情况；一根细而长的均匀棒状固体，只受轴向外力的作用，可以认为该物体只产生轴向形变。

设棒状固体的长度为L ,横截面积为S ，轴向力F 作用时，长度伸长量为L ∆，在弹性限度内，应力/F S 和应变/L L ∆成正比（胡克定律），即F L YSL ∆= 式中，比例系数Y 就是固体的杨氏模量。

杨氏模量取决于固体材料本身性质，与所施外力、物体长度、材料截面积的大小无关。

杨氏模量的单位为牛顿每平方米(N/m 2)。

我们对上式整理可以得到//F SY L L =∆ (4-5-1)式(4-5-1)可见，只要测出F 、S 、L 、L ∆，就会得到杨氏模量Y 值。

F 、S 、L 各量可用一般的测量仪器测得，而L ∆通常很小，用一般仪器和方法测量较为困难，本实验采用光杠杆法测量L ∆。

⑵．利用光杠杆法测量微小长度变化量光杠杆由平面全反射镜、主杠支脚和刀口组成，如图4-5-1所示，镜面倾角及主杠尖脚到刀口间距离均可调。

测量微小长度变化量原理如图4-5-2所示。

杨氏模量实验-实验说明

用拉伸法测金属丝杨氏模量杨氏模量是表征固体材料弹性形变能力的一个重要物理量，是选定机械构件材料的依据之一、是工程技术中常用的参数。

本实验采用静态拉伸法，按光杠杆放大原理装置来测量金属丝的加载之形变，光杠杆法的原理已被广泛应用在测量技术中，如冲击电流计和光点检流计用光杠杆法的装置测量小角度的变化。

实验中的仪器结构、实验方法、数据处理、误差分析等内容较广，能使学生得到全面的训练。

【实验目的】1．掌握拉伸法测定钢丝杨氏模量的原理和方法。

1．掌握用光杠杆法测量长度微小变化量的原理和方法。

2．学习光杠杆和望远镜直横尺的调节与使用。

3．学会用逐差法处理实验数据。

【实验仪器及用具】YMC-1、2杨氏模量测定仪、YMC-1望远镜直横尺、光杠杆、砝码、钢卷尺、千分尺、游标卡尺【实验原理】在外力作用下，固体所发生的形状变化，称为形变。

它可分为弹性形变和范性形变两类。

外力撤除后物体能完全恢复原状的形变，称为弹性形变。

如果加在物体上的外力过大，以致外力撤除后，物体不能完全恢复原状，而留下剩余形变，就称之为范性形变。

在本实验中，只研究弹性形变。

为此，应当控制外力的大小，以保证此外力去除后物体能恢复原状。

最简单的形变是棒状物体（或金属丝）受外力后的伸长与缩短。

设一物体长为L ，截面积为S 。

沿长度方向施力F 后，物体的伸长（缩短）为ΔL 。

比值F/S 是单位面积上的作用力，称为胁强，它决定了物体的形变；比值ΔL/L 是物体的相对伸长，称为胁变，它表示物体形变的大小。

按照胡克定律，在物体的弹性限度内胁强与胁变成正比，比例系数Y 称为杨氏模量。

实验证明，杨氏模量与外力F 、物体的长度L 和截面积S 的大小无关，而只决定于棒（或金属丝）的材料。

它是描写物体形变程度的物理量。

根据式（1），测出等号右边各量后，便可算出杨氏模量。

其中F 、L 和S 可用一般的方法测得，唯有伸长量ΔL 之值甚小，用一般工具不易测准确。

因此，我们采用光杠杆法来测定伸长量ΔL 。

大学物理设计实验-测量金属丝直径

吉林大学珠海学院课程设计报告设计题目测量金属丝的直径学生姓名学号********学生姓名学号********所属院系电子信息系专业电子信息科学与技术班级电子一班指导教师王天会设计地点实验楼4372016年12月12日一、实验目的1、学习读数显微镜的使用方法2、观察劈尖干涉现象及其特点3、用劈尖干涉法测量金属丝直径二、劈尖测量金属丝直径的原理如图1-1所示，G 1、G 2为两片叠放在一起的平板玻璃，起一端的棱边相接触，另一端被一直径为D 的细丝隔开，故在G 1的下边卖女和G 2的上表面之间形成一层空气薄层，叫做空气劈尖。

图中M 为倾斜45°角放置的半透明半反射平面镜，L 为透镜，T 为显微镜。

单色光源S 发出的光经透镜L 后成为平行光，经M 反射后垂直射入劈尖（入射角i=0）。

自空气劈尖上、下两面反射的光相互干涉，从显微镜T 中可观察到明暗交替、均匀分布的干涉条纹，如图1-2所示。

图中相邻两暗纹（或明纹）的中心间距b 叫做劈尖干涉的条纹宽度。

在图1-3中，D 为细丝直径，L 为玻璃片长度，θ为两玻璃片间的夹角。

由于θ实际很小（为清晰期间被，图中θ被夸大），所以在劈尖的上表面处反射的光线都可看作垂直与劈尖表面，他们在劈尖表面处。

相遇并相干叠加。

由于劈尖层空气的折射率n 比比玻璃的折射率n 1小，所以光在劈尖下表面反射时因有相位跃变而产生附加光程差λ/2。

这样，由kλ, k=1,2,…（加强）Δr=2n2d+λ/2=(2k+1), λ/2, k=0,1,2,…（减弱）可得劈尖上下表面反射的两相干光的总光程差为Δ=2nd+λ/2式中d为劈尖上下表面间的距离。

劈尖反射光干涉条纹极大（明纹）的条件为2nd+λ/2=kλ,k=1,2,3,… (1-1)产生干涉条纹极小（暗纹）的条件为2nd+λ/2=（2k+1）λ/2, k=0,1,2,… (1-2)从师1-1和1-2可以看出，凡劈尖内厚度d相同的地方均满足相同的干涉条件。

3.6光学衍射法测定细丝直径

误差计算：用读数显微镜直接测量细丝直径三次，求平均值和不确定度，并以此为标准，将衍射法测量结果与之比较，计算百分偏差。五、思考题 1．当待测的金属丝很细﹙譬如说它的直径 d＜0.1mm)，能否用螺旋测微器测量直径？(能，
些点,互补屏产生完全相同的光强分布. 2 单缝夫琅和费衍射光强分布规律在讨论单丝衍射之前先来讨论夫琅和费单缝衍射
夫琅和费单缝衍射要求光源和观察屏离缝都是无限远，如图 1 装置能实现这一要求。
L1
A
L2
S f1
a
φ
O
B
Xk
Pφ
图一
L
P
图中将单色光源置于透镜 L1 的前焦平面上，光束经 L1 后变成平行光，垂直照射于宽度为 a 的狭缝 AB 上，根据惠更斯-菲涅尔原理，狭缝上各点可以看成是新的波源，由这些点向各方向发出球面次波，这些次波经透镜 L2 后，在其后焦平面的观察屏上，可看到一组明暗相间，
3.6 光学衍射法测定细丝直径
测量诸如金属细丝直径这样的细度，可以使用游标卡尺、螺旋测微计等较精密的机械工具，也可以使用读数显微镜、工具显微镜、阿贝比长仪等精密光学仪器，还可以利用光的干涉或衍射原理，借助光学仪器，对微小细度进行测量。利用光的干涉与衍射原理对微小细度进行测量，其方法简单，直观性强，测量结果精度高，在高精度测量中更显示出其独特的作用。一、实验目的 1. 学会用衍射法测量微小尺寸. 2. 加深对光的衍射理论的理解. 二、实验仪器 He-Ne 激光器、读数显微镜、可调狭缝、待测金属细丝、光屏、透镜、卷尺、探头、光电流放大器。三、实验原理 1 根据巴比涅原理:两个互补屏在衍射场中某点单独产生的复振幅之和等于光波自由传播时该点的复振幅.（本实验中即细丝直径与单缝宽度一样时，成为一对互补屏，产生相同的光强分布）即

新高考物理模拟题分类汇编专题14-电学实验(含答案)

专题14 电学实验1．（2021·浙江绍兴市高三二模）（1）小明同学在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”实验中，有一根导线处于断路状态，如图1所示。

为了寻找这根导线，小明同学想先闭合开关，调节滑动变阻器滑片到某位置，把多用电表的黑表笔接在电路中的a点，再将红表笔分别在图中b、c、d点进行测量，下列选档中，符合操作规程的是______；A．直流10V挡B．直流0.5A挡C．直流2.5V挡D．欧姆挡×10（2）在（1）中的测量结果如下表接入点 b c d表盘指针无偏转有偏转有偏转则断路的导线应是______（填图中导线的编号）；（3）排除故障后，小明分别描绘了采用电流表内接法和电流表外接法两种情况下的伏安特性曲线，如图乙所示，则图线I是采用电流表______（填“内接法”或“外接法”），电流表内阻约______Ω（保留2位有效数字）。

【答案】A ②外接法0.60±0.10【解析】(1)[1]电路中电源的电动势为3V，则需要选用电压大于3V的直流档位。

故选A。

(2)[2]黑表笔接在电路中的a点，再将红表笔接在b点，指针无偏转，则断路的导线可能是④⑤⑥中的一根；再将红表笔接在c点，指针有偏转，则断路的导线应该是②；再将红表笔接在d点，指针有偏转，则断路的导线应该是②。

(3)[3][4]外接法测得电流比实际值大，故图线I 为外接法，当电流表示数为0.2A 时，内接法电压表示数比外接法大0.12V ，为电压表分压，故A 0.12Ω0.60Ω0.2R == 2．（2021·天津南开区高三一模）小明欲测量某段圆柱形样品材料的电阻率ρ，该材料电阻约为100Ω左右。

现提供以下实验器材A ．电压表V （量程15V ，内阻V r 约为10k Ω）B ．电流表1A （量程30mA ，内阻1100Ωr =）C ．电流表2A （量程50mA ，内阻2r 约为40Ω）D ．滑动变阻器1R （010Ω，额定电流2A ） E.直流电源E （电动势为3V ，内阻很小） F.开关一只，导线若干回答下列问题：(1)用游标卡尺测得该样品的长度如图甲所示，其示数L =______cm ，用螺旋测微器测得该样品的直径如图乙所示，其示数D______mm ；(2)为尽可能精确地测量该样品电阻率ρ，在方框中画出电路图并标明所选器材；______(3)请写出实验还需测量物理量的名称和符号______，并用所测得的物理量符号和已知物理量的符号表示这种材料的电阻率ρ=______。

杨氏模量测量实验报告

杨氏模量测量实验报告一、实验目的1、学会用拉伸法测量金属丝的杨氏模量。

2、掌握光杠杆放大法测量微小长度变化的原理和方法。

3、学会使用游标卡尺、螺旋测微器等长度测量仪器。

4、学习数据处理和误差分析的方法。

二、实验原理1、杨氏模量杨氏模量是描述固体材料抵抗形变能力的物理量。

对于一根长度为L、横截面积为 S 的均匀金属丝，在受到沿长度方向的拉力 F 作用时，伸长量为ΔL。

根据胡克定律，在弹性限度内，应力（F/S）与应变（ΔL/L）成正比，比例系数即为杨氏模量 Y，其表达式为：Y ＝（F/S) ／（ΔL/L) ＝ FL ／（SΔL)2、光杠杆放大原理光杠杆是一个附有三个尖足的平面镜，前两尖足放在平台的沟内，后尖足置于待测金属丝的测量端面上。

当金属丝伸长时，光杠杆后尖足随之下降，反射镜转动一个小角度θ，使反射光线偏转2θ。

通过望远镜和标尺可以测量出光线在标尺上移动的距离 n，从而计算出金属丝的伸长量ΔL。

设光杠杆常数（两前尖足间距离）为 b，镜面到标尺的距离为 D，则有：ΔL ＝ nD ／ 2b三、实验仪器杨氏模量测量仪、光杠杆、望远镜及标尺、螺旋测微器、游标卡尺、砝码、待测金属丝等。

四、实验步骤1、仪器调节（1）调节杨氏模量测量仪的底座水平，使金属丝铅直。

（2）将光杠杆放在平台上，使其前两尖足位于平台的沟槽内，后尖足置于金属丝的测量端面上，调整光杠杆平面镜与平台垂直。

（3）调整望远镜和标尺的位置，使望远镜与平面镜等高，且望远镜的光轴与平面镜中心等高。

通过望远镜目镜看清十字叉丝，然后调节望远镜的焦距，直到能清晰地看到标尺的像。

2、测量金属丝的长度 L用米尺测量金属丝的有效长度 L，测量多次，取平均值。

3、测量金属丝的直径 d用螺旋测微器在金属丝的不同位置测量直径 d，测量多次，取平均值。

4、测量光杠杆常数 b用游标卡尺测量光杠杆两前尖足间的距离b，测量多次，取平均值。

5、测量望远镜到标尺的距离 D用米尺测量望远镜到标尺的距离 D。

11.3实验：导体电阻率的测量

课题11.3实验：导体电阻率的测量课型新课时 3 学习目标1.掌握游标卡尺和螺旋测微器的使用方法和读数方法。

2.掌握电流表、电压表和滑动变阻器的使用方法。

3.学会利用伏安法测电阻，进一步测出金属丝的电阻率。

德育目标在实验过程中保持很好地交流、合作，准确记录数据认真进行数据处理。

重点、难点掌握螺旋测微器的使用方法和读数方法；伏安法测电阻合作探究随堂手记一、自主学习区实验1长度的测量及测量工具的选用一、游标卡尺1．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mm。

2．精度：对应关系为10分度mm,20分度mm,50分度mm。

3．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×精度) mm。

二、螺旋测微器1．原理：测微螺杆F与固定刻度B之间的精密螺纹的螺距为mm，即旋钮D每旋转一周，F前进或后退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mm，即螺旋测微器的精确度为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。

2．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)。

实验二金属丝电阻率的测量一、实验目的1.掌握螺旋测微器、游标卡尺的原理及读数方法，会正确使用。

2.练习使用电流表、电压表及伏安法测电阻。

3.测定金属的电阻率。

二、实验原理(1)把金属丝接入电路中，用伏安法测金属丝的电阻R (R ＝UI)。

电路原理图如图所示。

(2)用测出金属丝的长度l ，用测出金属丝的直径d ，算出横截面积S (S ＝πd 24)。

(3)由电阻定律R ＝ρl S ，得ρ＝RS l ＝πd 2R 4l ＝πd 2U4lI ，求出电阻率。

长度的测量实验报告

长度的测量实验报告一、实验目的1、学习并掌握使用常见测量工具测量长度的方法和技巧。

2、理解测量误差的来源和减小误差的方法。

3、培养严谨的科学态度和实验操作能力。

二、实验原理长度测量的基本原理是通过与已知长度标准进行比较来确定被测长度。

在本实验中，我们将使用刻度尺、游标卡尺和螺旋测微器等测量工具，根据其测量原理和精度要求进行测量操作。

三、实验器材1、刻度尺（量程 30cm，分度值 1mm）2、游标卡尺（量程 150mm，分度值 002mm）3、螺旋测微器（量程 25mm，分度值 001mm）4、待测物体（长方体木块、金属圆柱体等）四、实验步骤1、用刻度尺测量长方体木块的长、宽、高将长方体木块平放在水平桌面上。

用刻度尺测量长方体木块的长，测量时，刻度尺的零刻度线要与长方体木块的一端对齐，视线要与刻度尺的刻度线垂直，读取刻度尺上与长方体木块另一端对应的刻度值，记录测量结果。

按照同样的方法，测量长方体木块的宽和高，分别记录测量结果。

2、用游标卡尺测量金属圆柱体的直径和高度用软布将金属圆柱体的表面擦拭干净。

移动游标卡尺的游标，使游标卡尺的外测量爪张开的宽度略大于金属圆柱体的直径。

将金属圆柱体放在游标卡尺的两个外测量爪之间，轻轻移动金属圆柱体，使外测量爪与金属圆柱体的表面接触良好。

读取游标卡尺上主尺的刻度值，再读取游标上与主尺刻度线对齐的刻度值，将主尺刻度值与游标刻度值相加，得到金属圆柱体的直径测量结果，记录测量结果。

用游标卡尺测量金属圆柱体的高度，方法与测量直径类似，记录测量结果。

3、用螺旋测微器测量金属丝的直径用软布将螺旋测微器的测量面擦拭干净。

旋转螺旋测微器的旋钮，使测量面张开的距离略大于金属丝的直径。

将金属丝放在测量面之间，轻轻旋转旋钮，使测量面与金属丝的表面接触良好。

读取螺旋测微器固定刻度上的数值，再读取可动刻度上与固定刻度线对齐的刻度值，将固定刻度值与可动刻度值相加，得到金属丝的直径测量结果，记录测量结果。

21届复赛测量金属丝的直径

（4）为准确测量衍射光斑位置，可在光源后加凸透镜，将光斑汇聚成较小的光点。
(5) 多次测量
5．实验数据：
测量次数 1 2 3 …
平均
l(mm)
h(mm)
θ
λ(×10-6mm)
二、测量金属丝直径
1．测量光路图：采用衍射原理测量细丝直径。
2. 实验步骤：
（1）将光盘换成观察屏，调整激光器使光束中心通过待测金属丝。后移观察屏，使在屏上得到清晰的衍射条纹。
sintanxk
l
则代入明纹条件，有
axk (2k1)
l
2
从而
a (2k 1)l
2xk
若用条纹间距s表示, 由于
s x k 1 x k 2 la [2 (k 1 ) 1 (2 k 1 ) ]la
故有
a l
s 若代入暗纹条件，
axk k
l
则 a kl xk
5. 实验数据：
测量次数 l(mm) 2xk(mm)
k
1
2
3
… 平均
xk(mm)
a(mm)
欢迎指正、赐教！
谢谢！
（2）将激光器出射口对准观察屏的中心孔。打开激光器电源（3）将光盘慢慢地远离观察屏，保持光盘与观察屏平行，观
察衍射光斑，使两衍射光点与中心的反射光点距离相等，且在同一水平线上。（4）用米尺测量两衍射光斑之间的距离h和观察屏到光盘之间的距离l。 (5)计算激光器波长。
4. 测量中采取的措施和注意事项：
（1）入射光应采取垂直照射。可以用光线是否沿原路返回来判断是否垂直照射.
（2）为避免入射光不垂直照射而造成正、负级谱线关于零级谱不对称，只测量一侧谱线造成衍射角测量误差，应测量正、负1级谱线间总夹角，除以2后得到垂直入射时的衍射角。

2019-2020年人教版高中物理选修3-1学案：第二章实验：测定金属的电阻率(同时练习使用螺旋测微器)含答案

实验：测定金属的电阻率(同时练习使用螺旋测微器)一、实验目的1．练习伏安法测电阻，并测出金属丝的电阻率。

2．练习使用螺旋测微器。

二、实验原理1．实验测定金属电阻率的理论依据是电阻定律。

2．金属丝的电阻值可以用伏安法测出。

3．金属丝的长度应用毫米刻度尺测定，金属丝的直径可以用螺旋测微器测定。

4．螺旋测微器的读数规则测量值＝固定刻度整毫米数(＋半毫米数)＋可动刻度读数(含估读)×0.01 mm。

三、实验电路电流表仍然外接，而滑动变阻器一般采用限流式接法即可，如图所示。

四、实验器材毫米刻度尺、螺旋测微器、直流电流表、直流电压表、滑动变阻器(0～50 Ω)、电池组、开关、导线、待测金属丝等。

五、实验步骤1．用毫米刻度尺测量接入电路的金属丝长度l，反复测量三次，并记录。

2．用螺旋测微器在导线的三个不同位置上各测一次，并记录。

测量次数123平均值金属丝长l/m金属丝直径d/m3.4．电路经检查确认无误后，闭合开关S。

改变滑动变阻器滑动触头的位置，读出几组相应的电流表、电压表的示数I和U的值，记入记录表格内，断开开关S。

测量次数123电阻平均值电压U/V电流I/A电阻R x/Ω5.六、数据处理1．金属丝直径的测量(1)特别注意半刻度是否露出。

(2)因螺旋测微器的精确度为0.01 mm，可动刻度上对齐的格数需要估读，所以，若以毫米为单位的话，最后一位应出现在小数点后的第三位上。

(3)把三个不同位置的测量结果求平均值作为直径d。

2．金属丝长度的测量(1)应测量接入电路中的有效长度。

(也要估读)(2)把3次测量结果求平均值作为长度l。

3．电阻R的测量(1)平均值法：可以用每次测量的U、I分别计算出电阻，再求出电阻的平均值，作为测量结果。

(2)图像法：可建立U-I坐标系，将测量的对应U、I值描点作出图像，利用图像斜率来求出电阻值R。

4．电阻率的计算将测得的R、l、d的值，代入电阻率计算公式ρ＝RSl＝πd2R4l中，计算出金属导线的电阻率。

实验9 测量金属丝的电阻率

实验测量金属丝的电阻率1．掌握电流表、电压表和滑动变阻器的使用方法。

2．学会使用螺旋测微器测量金属丝直径。

3．会用伏安法测电阻，进一步测量金属丝的电阻率。

如图所示，取一段金属电阻丝连接到实验电路中，只要测出电阻丝的电阻R 、长度l 和直径d ⎝ ⎛⎭⎪⎫S ＝πd 24，就可以计算出该电阻丝所用材料的电阻率，即ρ＝SR l ＝πd 2R4l 。

毫米刻度尺、螺旋测微器、直流电流表和直流电压表、滑动变阻器(阻值范围0～50 Ω)、电池组、开关、被测金属丝、导线若干。

1．测金属丝直径d ：在准备好的金属丝上三个不同位置用螺旋测微器各测一次直径，求出其平均值d 。

2．按照电路图连好电路。

3．测量金属丝有效长度l ：将金属丝两端固定在接线柱上悬空挂直，用毫米刻度尺测量接入电路的金属丝长度(即有效长度)，反复测量三次，求出平均值l 。

4．求金属丝的电阻R ：把滑动变阻器调到接入电路中的阻值最大的位置，检查无误后，闭合开关S，改变滑动变阻器滑片的位置，读取多组电压电流值并记录在表格中，断开开关S，求出金属丝电阻R的平均值。

5．整理仪器。

6．将测得的R、l、d值，代入公式ρ＝πd2R4l中，计算出金属丝的电阻率。

1．求R的两种方法(1)用R＝UI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R、l、d的值，代入公式ρ＝πd2R4l，计算材料的电阻率。

1．金属丝直径、长度的测量及电流表、电压表读数带来的偶然误差。

2．电路中因为电流表外接，所以R测<R真，由R＝ρlS，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。

1．为了方便，测量直径应在导线连入电路前进行；为了准确测量金属丝的长度，测量应该在金属丝连入电路之后在拉直的情况下进行，测量待测导线接入电路的两个端点之间的长度。

2．本实验中被测金属丝的电阻值较小，故须采用电流表外接法。

实验十一测量金属丝的电阻率-2025届高中物理

第十章恒定电流实验十一测量金属丝的电阻率教材实验要点核心考点五年考情命题分析预测①测长度：用毫米刻度尺，要估读.②测直径：用螺旋测微器，要估读.③测量R x ：R x ＝UI （伏安法）.④计算ρ：ρ＝SR x L .测电阻率2023：北京T15（2），辽宁T12，浙江1月T16－Ⅱ，全国乙T23；2021：福建T11，北京T16；2019：天津T9（3），江苏T11①考读数：U 、I 、L 及d 的测量.②考电路：电路设计或选择，实物图连线或改错，器材选择.③考运算：根据U －I 图像求R x ，求ρ.④考分析：对实验结果分析.测电阻2023：海南T15；2022：全国甲T22，山东T14；2021：湖北T13，海南T14；2019：海南T11创新实验2023：广东T12，江苏T12，全国甲T22；2022：广东T12，浙江1月T181.实验目的（1）熟悉“测量金属丝的电阻率”的基本原理及注意事项.（2）掌握测电阻的电路图及误差分析.2.实验原理由R ＝ρ得ρ＝B＝π24，因此只要测出金属丝的[1]长度l 和[2]直径d ，并用伏安法测出金属丝的电阻R x ，即可求出金属丝的电阻率ρ.用伏安法测金属丝的电阻的实验电路如图甲、乙所示.金属丝的电阻较小，一般采用电流表外接法.图甲图乙3.实验器材待测金属丝、螺旋测微器、毫米刻度尺、电池组、电流表、电压表、滑动变阻器、开关、导线若干.4.实验步骤（1）直径的测量：用螺旋测微器在待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，计算出金属丝的横截面积S＝π24.（2）电路的连接：按实验原理电路图甲或乙连接好电路.（3）长度的测量：用毫米刻度尺测量接入电路中的被测金属丝的有效长度，反复测量[3]三次，求出其平均值l.（4）U、I的测量：把滑动变阻器的滑片调节到实验原理部分图甲电路图中a端对应的位置或图乙电路图中b端对应的位置，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表、电压表的示数I和U的值，记入表格内，断开开关S.（5）整理：拆除实验电路，整理好实验器材.5.数据处理（1）在求R x的平均值时可用两种方法①平均值法：用R x＝分别算出各次的阻值，再取平均值.②图像法：用U－I图线的斜率求出阻值，如图所示.（2）计算电阻率将记录的数据R x、l、d的值代入电阻率计算式ρ＝R x＝[4]π24.6.误差分析（1）金属丝的横截面积是利用直径计算而得到的，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、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.命题点1教材基础实验1.[读数＋数据处理＋误差分析]在“测定金属的电阻率”实验中，所用测量仪器均已校准.待测金属丝接入电路部分的长度约为50cm.（1）用螺旋测微器测量金属丝的直径，其中某次的测量结果如图甲所示，其读数应为0.397（0.396～0.399均可）mm（该值接近多次测量的平均值）.图甲（2）用伏安法测金属丝的电阻R x.实验所用器材为：电池组（电压为3V）、电流表（内阻约为0.1Ω）、电压表（内阻约为3kΩ）、滑动变阻器R（阻值为0～20Ω，额定电流为2A）、开关、导线若干.某小组同学利用以上器材正确连接好电路后，进行实验测量，并记录数据如下：次数1234567 U/V0.100.300.70 1.00 1.50 1.70 2.30 I/A0.0200.0600.1600.2200.3400.4600.520由以上实验数据可知，他们测量R x采用的是下图中的乙图（选填“乙”或“丙”）.所测金属丝的电阻R x为 4.46Ω，测量值小于（选填“大于”或“小于”）真实值.（3）本实验所用测量仪器均已校准，下列关于误差的说法正确的是CD（有多个正确选项，填选项前的字母）.A.用螺旋测微器测量金属丝的直径时，由于读数引起的误差属于系统误差B.由电流表和电压表的内阻引起的误差属于偶然误差C.若将电流表和电压表的内阻计算在内，可以减小由测量仪表引起的系统误差D.用U－I图像处理数据求金属丝的电阻可以减小偶然误差解析（1）由题图甲可知，螺旋测微器的读数为0＋39.7×0.01mm＝0.397mm.（2）由表中实验数据可知，所测得的最小电压很小，接近于0，故滑动变阻器选用的是分压式接法，因此实验采用的是题图乙所示电路.作出金属丝的U－I图像，如图所示，由图像可知R＝ΔΔ＝4.46Ω.由于采用电流表外接法，故测量值小于真实值.（3）由读数引起的误差是偶然误差，由电压表与电流表的内阻引起的误差是系统误差，A 、B 错误.若将电流表和电压表的内阻计算在内，则消除了电表内阻对实验结果的影响，即减小了由测量仪表引起的系统误差，C 正确.用U －I 图像处理数据，体现了多次测量求平均值的思想，而且剔除了个别偶然误差比较大的点，如图中的第6个点，故可以减小偶然误差，D 正确.2.[实验原理/2023全国乙]一学生小组测量某金属丝（阻值约十几欧姆）的电阻率.现有实验器材：螺旋测微器、米尺、电源E 、电压表（内阻非常大）、定值电阻R 0（阻值10.0Ω）、滑动变阻器R 、待测金属丝、单刀双掷开关K 、开关S 、导线若干.图（a ）是学生设计的实验电路原理图.完成下列填空：（1）实验时，先将滑动变阻器R 接入电路的电阻调至最大，闭合S.（2）将K 与1端相连，适当减小滑动变阻器R 接入电路的电阻，此时电压表读数记为U 1，然后将K 与2端相连，此时电压表读数记为U 2.由此得到流过待测金属丝的电流I ＝2－10，金属丝的电阻r ＝102－1.（结果均用R 0、U 1、U 2表示）（3）继续微调R ，重复（2）的测量过程，得到多组测量数据，如下表所示：U 1（mV ）0.570.710.85 1.14 1.43U 2（mV ）0.971.211.451.942.43（4）利用上述数据，得到金属丝的电阻r ＝14.2Ω.（5）用米尺测得金属丝长度L ＝50.00cm.用螺旋测微器测量金属丝不同位置的直径，某次测量的示数如图（b ）所示，该读数为d ＝0.150mm.多次测量后，得到直径的平均值恰与d 相等.（6）由以上数据可得，待测金属丝所用材料的电阻率ρ＝ 5.0×10－7Ω·m.（保留2位有效数字）解析（2）由于电压表内阻非常大，故K接2时电压表两端电压与K接1时金属丝和R0两端电压相等，即U2＝U1＋IR0，故流过金属丝的电流I＝2－10，由电阻的定义式可知金属丝的电阻r＝1＝102－1.（5）由题图（b）可知螺旋测微器的固定刻度读数为0mm，可动刻度读数为15.0×0.01mm＝0.150mm，故该读数为d＝0.150mm.（6）金属丝的横截面积S＝14πd2，由电阻定律有r＝ρ，将相关数据代入解得ρ＝5.0×10－7Ω·m.命题点2创新设计实验3.[实验目的创新/2023浙江1月]在“测量金属丝的电阻率”实验中：（1）测量一段金属丝电阻时所用器材和部分电路连线如图1所示，图中的导线a端应与0.6（选填“－”“0.6”或“3”）接线柱连接，b端应与0.6（选填“－”“0.6”或“3”）接线柱连接.开关闭合前，图1中滑动变阻器滑片应置于左（选填“左”或“右”）端.图1（2）合上开关，调节滑动变阻器，得到多组U和I数据.甲同学由每组U、I数据计算电阻，然后求电阻平均值；乙同学通过U－I图像求电阻.则两种求电阻的方法更合理的是乙（选填“甲”或“乙”）.（3）两同学进一步探究用镍铬丝将满偏电流I g＝300μA的表头G改装成电流表.如图2所示，表头G两端并联长为L的镍铬丝，调节滑动变阻器使表头G满偏，毫安表示数为I.改变L，重复上述步骤，获得多组I、L数据，作出I－1图像如图3所示.图2图3则I－1图像斜率k＝ 2.3（2.2～2.4均可）mA·m.若要把该表头G改装成量程为9mA的电流表，需要把长为0.26（0.24～0.28均可）m的镍铬丝并联在表头G两端.（结果均保留2位有效数字）解析（1）通常情况下金属丝的电阻值约为几欧姆，又电源为两节干电池，为了减小实验误差，尽可能多地获得数据，电流表应选用0.6A量程，即a端与“0.6”接线柱连接，所以b端也应与“0.6”接线柱连接；由图1可知，滑动变阻器采用了分压接法，为了保护实验器材，开关闭合前，滑动变阻器滑片应置于左端.（2）利用图像法处理数据，描点连线时可将误差比较大的数据点舍掉，因此乙同学的方法更合理.（3）由图3可知，I－1图像的斜率为k＝7.8－6.03.27－2.5mA·m＝2.3mA·m；结合图3将（3.27 m-1，7.8mA）代入I＝k·1＋b，解得b＝0.28mA，则图像所对应的表达式为I＝2.3×1＋0.28（mA），当I＝9mA时，解得L＝0.26m.4.[实验器材创新/2024广东名校联考]工业上经常用“电导仪”来测定液体的电阻率，其中一个关键部件如图甲所示，它是把两金属片放到液体中形成一个液体电阻，两金属片中间的液体即电阻的有效部分.某研究小组想测定某导电溶液的电阻率，在实验室找到了一个透明塑料长方体容器，容器内部左右两侧插入两片面积均为S＝10cm2、不计电阻的正方形铂片作为两个电极（正对放置），现将容器充满待测的导电溶液.实验所用器材如下：电压表（量程为15V，内阻约为30kΩ）；电流表（量程为300μA，内阻约为50Ω）；滑动变阻器（最大阻值为10Ω，允许通过的最大电流为0.1A）；电池组（电动势E＝12V，内阻r＝6Ω）；单刀单掷开关一个；导线若干.（1）该小组先用多用电表粗测溶液电阻，他们先选择欧姆“×100”挡，欧姆调零后测量结果如图乙所示，为了使读数更精确些，接下来要进行的步骤是D（填正确答案标号）.A.换为“×10”挡，重新测量B.换为“×1k”挡，重新测量C.换为“×10”挡，先欧姆调零再测量D.换为“×1k”挡，先欧姆调零再测量（2）为了准确测量其阻值，并测量多组数据，请在图丙中用笔画线代替导线，将实物图补充完整.（3）某次测量过程中，两个铂片间距d＝20cm，测量时电流表读数为I＝275μA，电压表指针偏转如图丁所示，电压表读数为U＝ 5.5V，则该溶液电阻R＝ 2.0×104Ω（结果保留2位有效数字）.（4）实验时，仅多次改变两个铂片间距d，测得多组U、I数据，计算出对应的电阻R，在如图戊所示的坐标纸上描出对应的点，并将（3）中计算的数据点也补充到图戊上，描绘出R－d图线，根据图线可求出该导电溶液的电阻率ρ＝96（95、96、97均可）Ω·m （计算结果保留整数）；若考虑电表内阻的影响，计算结果与真实值相比会相等（选填“偏大”“偏小”或“相等”）.解析（1）从题图乙测量结果可知溶液的电阻比较大，为了减小误差，应换用大挡位测量，选择“×1k”挡，然后欧姆调零，再次测量，所以选择D.（2）根据多用电表粗测结果可知待测溶液电阻阻值较大，而题中所给滑动变阻器的最大阻值较小，同时需要测量多组数据，所以滑动变阻器需要选择分压式的接法，结合题给数据可知待测电阻和电压表的内阻比较接近，阻值均较大，所以电流表采用内接法，实物图如图1所示.图1图2（3）电压表最小分度值为0.5V，所以题图丁中电压表读数为5.5V；则该溶液电阻R＝＝2.0×104Ω.（4）描点并作出R－d图线如图2所示.根据电阻定律可得R＝ρ＝d，可知R－d图线斜率k＝.又结合图2可得图线斜率k＝4.8×1040.5Ω/m＝9.6×104Ω/m，又ρ＝kS，联立代入数据后得到导电溶液的电阻率为ρ＝96Ω·m.考虑到电流表内接有R测＝＝d＋R A，可知R－d图线斜率仍为，所以计算的结果与真实值相比不会发生变化.测量电阻的四种创新方法方法1差值法测电阻电流表差值法电压表差值法电路图基本原理定值电阻R0中的电流I0＝I2－I1，电流表A1两端的电压U1＝（I2－I1）R0定值电阻R0两端的电压U0＝U2－U1，电压表V1中的电流I1＝U2－U1R0可测物理量（1）若R0为已知量，可求得电流表A1的内阻r1＝（I2－I1）R0I1；（2）若r1为已知量，可求得R0＝I1r1I2－I1（1）若R0为已知量，可求得电压表V1的内阻r1＝U1U2－U1R0；（2）若r1为已知量，可求得R0＝U2－U1U1r11.[电流表差值法/2024山东齐鲁名校质量联合检测]某科技小组要测量某种电阻材料的电阻率，他们找来一根用该材料制成的粗细均匀的电阻丝，该电阻丝的阻值大约为10Ω.（1）首先用螺旋测微器测量该电阻丝的直径，示数如图甲所示，则该电阻丝的直径d ＝8.000mm.（2）他们又精确测量该电阻丝的阻值R x .除待测电阻丝外，实验室还提供了下列器材：电流表A 1（量程为0～1A ，内阻约为0.4Ω）；电流表A 2（量程为0～10mA ，内阻为10Ω）；定值电阻R 1（阻值为10Ω）；定值电阻R 2（阻值为100Ω）；定值电阻R 3（阻值为1000Ω）；滑动变阻器R 4（最大阻值为5Ω，额定电流为3A ）；电源（电动势为12V ，内阻为0.5Ω）.①因为实验室没有提供电压表，该实验小组用电流表A 2和定值电阻改装成所需要的电压表，定值电阻应选用R 3.（选填“R 1”“R 2”或“R 3”）②在图乙中将实验电路补充完整.（待测金属丝用“”表示）（3）用刻度尺测得电阻丝接入电路中的长度为10.10cm.（4）电流表A 1的示数用I 1表示，电流表A 2的示数用I 2表示，该小组通过调节滑动变阻器进行了多次测量，以I 1为纵轴，I 2为横轴，根据测量数据画出的图像如图丙所示，则所测电阻材料的电阻率约为 5.1×10－3Ω·m.（结果保留2位有效数字）解析（1）由题图甲可知，螺旋测微器的读数为8.000mm.（2）电流表A 2和定值电阻改装成的电压表的最大读数为U ＝10mA ×（10Ω＋R ），定值电阻R 选用R 3时，改装后的电压表量程为0～10.1V ，略小于电源电动势，若选用R 1或R 2，改装后的量程会比电源电动势小很多，实验时不安全或测量范围偏小，故应选用R 3.②如图所示的连接方式可准确测量R x 两端的电压和通过R x 的电流.（4）由题意可知，I 2（R 3＋A 2）＝（I 1－I 2）R x ，又R x ＝Bπ（2）2，结合题图丙并代入数据解得ρ≈5.1×10－3Ω·m.2.[电压表差值法]在测量定值电阻阻值的实验中，提供的实验器材如下：电压表V 1（量程为3V ，内阻r 1＝3kΩ），电压表V 2（量程为5V ，内阻r 2＝5kΩ），滑动变阻器R （额定电流为1.5A，最大阻值为100Ω），待测定值电阻R x，电源E（电动势为6.0V，内阻不计），开关S，导线若干.回答下列问题：（1）实验中滑动变阻器应采用分压（选填“限流”或“分压”）式接法；（2）将如图甲所示的虚线框中的电路原理图补充完整；图甲图乙（3）根据下表中的实验数据（U1、U2分别为电压表V1、V2的示数），在图乙给出的坐标纸上补齐数据点，并绘制U2－U1图像；测量次数12345U1/V 1.00 1.50 2.00 2.50 3.00U2/V 1.61 2.41 3.21 4.02 4.82（4）由U2－U1图像得到待测定值电阻的阻值R x＝ 1.82×103Ω（结果保留3位有效数字）；（5）完成上述实验后，若要继续采用该实验原理测定另一个定值电阻R y（阻值约为700Ω）的阻值，在不额外增加器材的前提下，要求实验精度尽可能高，请在图丙的虚线框内画出你改进的电路图.图丙答案（1）分压（2）如图1所示（3）如图2所示（4）1.82×103（5）如图3所示图1图2解析（1）由于各电压表的电阻值比较大，为了让待测电阻分得较大电压，滑动变阻器要选择分压式接法.（2）完整的电路图如图1所示.（3）根据表中的实验数据绘制的U2－U1图像如图2所示.（4）根据实验电路图，有R x＝2－111，变形得U2＝＋11U1，则图线的斜率为k＝＋11，又根据U2－U1图像可得斜率k＝.82－.61.00－.00＝1.605，则有1.605＝＋11，代入r1＝3kΩ，解得R x＝1.82×103Ω.（5）因待测电阻R y（阻值约为700Ω）的阻值较小，若仍与电压表V1串联，则R y所分得的电压过小，不利于测量，故可使待测电阻R y与已测出阻值的R x串联，使其替代R x接入图1电路，此时R x＋R y分得的总电压较大，可得出较准确的R x＋R y值，故改进后的电路图如图3所示.方法2半偏法测电表内阻电流半偏法电压半偏法电路图实验步骤（1）先断开S2，再闭合S1，将R1由最大阻值逐渐调小，使电流表读数等于其量程I m；（2）保持R1不变，闭合S2，将电阻箱R2由最大阻值逐渐调小，当电流表读数等于12I m时记录下R2的值，则R A＝R2（1）将R2的阻值调为零，闭合S，调节R1的滑动触头，使电压表读数等于其量程U m；（2）保持R1的滑动触头不动，调节R2，当电压表读数等于12U m时记录下R2的值，则R V＝R2实验原理当闭合S2时，因为R1≫R A，故总电流变化极小，认为不变（仍为I m），电流表读数为I2，则R2中的电流为I2，所以R A＝R2R V≫R1，R2接入电路时可认为电压表和R2两端的总电压不变，仍为U m，当电压表读数为U2时，R2两端电压也为U2，则二者的电阻相等，即R V＝R2误差分析（1）测量值偏小：R A测＝R2＜R A真.（2）原因分析：当闭合S2时，总电阻（1）测量值偏大：R V测＝R2＞R V真.（2）原因分析：当R2的阻值由零减小，总电流增大，大于原电流表的满偏电流，而此时电流表半偏，所以流经R 2的电流比电流表所在支路的电流大，R 2的电阻比电流表的内阻小，而我们把R 2的读数当成电流表的内阻，故测得的电流表的内阻偏小.（3）减小误差的方法：选电动势较大的电源E ，选最大阻值非常大的滑动变阻器R 1，满足R 1≫R A 逐渐增大时，R 2与电压表两端的总电压也将逐渐增大，因此电压表读数等于12U m 时，R 2两端的电压将大于12U m ，使R 2＞R V ，从而造成R V 的测量值偏大.显然电压表半偏法适用于测量内阻较大的电压表的内阻.（3）减小误差的方法：选电动势较大的电源E ，选最大阻值较小的滑动变阻器R 1，满足R 1≪R V 3.[测电流表内阻/2023海南]用如图甲所示的电路测量一个量程为100μA 、内阻约为2000Ω的微安表头的内阻，所用电源的电动势约为12V ，有两个电阻箱可选，R 1（0～9999.9Ω），R 2（0～99999.9Ω）图甲（1）R M 应选R 1，R N 应选R 2；（2）根据电路图甲，请把实物图乙连线补充完整；图乙（3）下列操作顺序合理排列是：①③②④；①将滑动变阻器滑片P 移至最左端，将R N 调至最大值；②闭合开关S 2，调节R M ，使微安表半偏，并读出R M 的阻值；③断开S 2，闭合S 1，调节滑片P 至某位置再调节R N 使表头满偏；④断开S 1、S 2，拆除导线，整理好器材（4）如图丙是R M 调节后的面板，则待测表头的内阻为1998.0Ω，该测量值小于（选填“大于”“小于”或“等于”）真实值.（5）将该微安表改装成量程为2V的电压表后，某次测量指针指在图丁所示位置，则待测电压为 1.28V.图丁（6）某次半偏法测量表头内阻的实验中，S2断开，电表满偏时读出R N的值，在滑片P不变的情况下，S2闭合后调节电阻箱R M，使电表半偏时读出R M，若认为O、P间电压不变，则微安表内阻为（用R M、R N表示）.－解析（1）根据半偏法的测量原理可知，闭合开关S2之后，要求通过R N的电流应基本不变，就需要R N较大，对下方分压电路影响甚微，故R M应选R1，R N应选R2.（2）按实验原理图依次连接实物电路，如图所示.（3）闭合开关S1前，需要调节滑动变阻器滑片，使测量电路短路，即滑片P移至最左端，然后断开S2、闭合S1，调节滑片P使微安表达到满偏，接着闭合S2，保证滑片P不动，调节R M，使微安表半偏，最后断开所有开关，拆除导线，整理器材.故正确的操作顺序是①③②④.（4）根据半偏法的测量原理可知，读出的R M即微安表的内阻，则由图丙可知微安表的内阻为1998.0Ω.闭合S2后，相当于R M由无穷大变成有限值，R M的阻值变小，流过R N的电流大于原来的电流，则流过R M的电流大于A2，故R M的阻值小于R A.（5）按读数规则，微安表的示数为64μA，按换算关系2V100μA＝64μA可知待测电压U x为1.28V.（6）根据题意可得I A（R A＋R N）＝（A2＋A2A）R N＋A2·R A，得R A＝－.[测电压表内阻]某同学利用图甲所示电路测量量程为2.5V的电压表V的内阻（内阻为数千欧姆），可供选择的器材有：电阻箱R（最大阻值为99999.9Ω），滑动变阻器R1（最大阻值为50Ω），滑动变阻器R 2（最大阻值为5kΩ），直流电源E （电动势为3V ），开关1个，导线若干.实验步骤如下：①按电路原理图甲连接实验器材；②将电阻箱阻值调为零，将滑动变阻器的滑片移到与图中最左端所对应的位置，闭合开关S ；③调节滑动变阻器滑片，使电压表满偏；④保持滑动变阻器滑片的位置不变，调节电阻箱的阻值，使电压表的示数为2.00V ，记下电阻箱的阻值.回答下列问题：（1）实验中应选择滑动变阻器R 1（选填“R 1”或“R 2”）.（2）根据图甲所示电路将图乙中的实物连线.图乙（3）实验步骤④中记录的电阻箱阻值为630.0Ω，若认为调节电阻箱时滑动变阻器上的分压不变，计算可得电压表的内阻为2520Ω（结果保留到个位）.〗（4）如果此电压表是由一个表头和电阻串联构成的，可推断该表头的满偏电流为D （填正确答案标号）.A.100μAB.250μAC.500μAD.1mA答案（2）如图所示解析（1）本实验测电压表的内阻，实验中电压表示数变化不大，则接入电阻箱后电路的总电阻变化不大，故需要滑动变阻器的最大阻值较小，故选R 1可减小实验误差.（2）滑动变阻器为分压式接法，实物图连线如图所示.（3）电压表和电阻箱串联，它们各自两端的电压分别为2.00V 和0.50V ，则R V ＝4R ＝2520Ω.（4）电压表的满偏电流I g ＝V ＝.52520A ≈1mA ，故D 正确.方法3等效替代法测电阻等效替代法测电阻是借助电阻箱、单刀双掷开关、电压表或电流表等测电阻的一种方法，利用电阻箱与待测电阻对电路产生相同的阻碍效果，进行等效替代.电流等效替代电压等效替代电路图步骤（1）按如图所示的电路图连接好电路，并将电阻箱R 0的阻值调至最大，滑动变阻器的滑片P 置于a 端.（2）闭合开关S 1、S 2，调节滑片P ，使电流表指针指在适当的位置，记下此时电流表的示数I .（3）断开开关S 2，再闭合开关S 3，保持滑片P 的位置不变，调节电阻箱，使电流表的示数仍为I .（4）此时电阻箱连入电路的阻值R 0与未知电阻R x 的阻值相等，即R x ＝R 0（1）按如图所示电路图连好电路，并将电阻箱R 0的阻值调至最大，滑动变阻器的滑片P 置于a 端.（2）闭合开关S 1、S 2，调节滑片P ，使电压表指针指在适当的位置，记下此时电压表的示数U .（3）断开开关S 2，再闭合开关S 3，保持滑片P 的位置不变，调节电阻箱，使电压表的示数仍为U .（4）此时电阻箱连入电路的阻值R 0与未知电阻R x 的阻值相等，即R x ＝R 04.[电压等效替代法]如图所示的实验电路可以用来测量电阻，可供选用的实验器材如下：A.待测电阻R x （阻值约为55Ω）B.定值电阻R 0（阻值为16Ω）C.电压表V 1（0～3V ，内阻很大，可看成理想电压表）D.电压表V 2（0～15V ，内阻很大，可看成理想电压表）E.滑动变阻器R 1（0～5Ω，2A ）F.滑动变阻器R 2（0～50Ω，2A ）G.蓄电池（电动势为4.0V ，内阻忽略不计）H.开关、导线等（1）要完成本实验且较准确地进行测量，电压表应该选用C ，滑动变阻器应该选用F .（填器材前面的字母）（2）实验步骤如下：①按照电路图连接实验器材，断开开关S0，单刀双掷开关S空置，把滑动变阻器的触头滑到最左端；②闭合S0，将单刀双掷开关掷于“1”，调节滑动变阻器触头，使电压表读数为2.8V；③将单刀双掷开关掷于“2”，不再滑动（选填“向左滑动”“向右滑动”或“不再滑动”）滑动变阻器触头，观察并记录电压表读数为1.6V.（3）根据实验数据，被测电阻的测量值R x＝56Ω.（4）由于蓄电池内阻r的存在，R x的测量值将等于真实值（选填“大于”“小于”或“等于”）.解析（1）由于电源电动势为4.0V，0～15V量程的电压表量程太大，因此选用量程为0～3V的电压表；最大阻值为5Ω的滑动变阻器R1会使被测电阻两端的电压超过3V，因此不能选用，只能选用最大阻值为50Ω的滑动变阻器R2.（2）根据实验原理，滑动变阻器接入电路的阻值是不能改变的，否则就不能解出R x的值.（3）根据闭合电路的欧姆定律可知，闭合开关S0，单刀双掷开关掷于“1”位置时，有＝－，得＝37；单刀双掷开关掷于“2”位置时，有00＝－0，得0＝23，联立解得R x＝56Ω.（4）蓄电池的内电阻r与滑动变阻器连入电路的电阻可当作一个整体，则r的存在不影响R x的值.[电流等效替代法/2021浙江6月]小李在实验室测量一电阻R x的阻值.（1）因电表内阻未知，用如图甲所示的电路来判定电流表该内接还是外接.正确连线后，合上开关S，将滑动变阻器的滑片P移至合适位置.单刀双掷开关K掷到“1”，电压表的读数U1＝1.65V，电流表的示数如图乙所示，其读数I1＝0.34A；将K掷到“2”，电压表和电流表的读数分别为U2＝1.75V，I2＝0.33A.由此可知应采用电流表外（选填“内”或“外”）接法.（2）完成上述实验后，小李进一步尝试用其他方法进行实验：①器材与连线如图丙所示，请在图丁的虚线框内画出对应的电路图；②先将单刀双掷开关掷到左边，记录电流表的示数，再将单刀双掷开关掷到右边，调节电阻箱的阻值，使电流表的读数与前一次尽量相同，电阻箱的示数如图丙所示，则待测电阻R x＝5Ω.此方法有（选填“有”或“无”）明显的实验误差，其理由是电阻箱的分度值与待测电阻比较接近（合理即可）.图丁解析（1）由题图乙可知，电流表使用的是0～0.6A的量程，分度值为0.02A，估读到与分度值相同位，故读数为I1＝0.34A.两次测量中，电压测量值的绝对误差ΔU＝U2－U1＝1.75V－1.65V＝0.10V，电流测量值的绝对误差ΔI＝I1－I2＝0.34A－0.33A＝0.01A，电压测量值的相对误差Δ1＝0.101.65＝0.061，电流测量值的相对误差Δ2＝0.010.33＝0.033，可见电流测量值的相对误差小于电压测量值的相对误差，为了减小系统误差，应采用电流表外接法.（2）②由题可知，使两次电流表的示数尽量相同，则两次电路的总电阻接近相等，可知待测电阻的阻值近似等于电阻箱的阻值，由题图丙可知电阻箱的读数为5Ω，则R x＝5Ω.此方法有明显的实验误差，因为电阻箱的分度值为1Ω，与待测电阻（约5Ω）比较接近，在调节电阻箱的阻值时，很可能无法使电流表的读数与前一次完全相同，即电阻箱的阻值很可能无法调节到和待测电阻相同.方法4电桥法测电阻操作：如图甲所示，实验中调节电阻箱R3，使灵敏电流计G的示数为0.图甲图乙原理：当I G＝0时，有U AB＝0，则1＝3，2＝；电路可以等效为如图乙所示.根据欧姆定律有11＝22，而13＝2，由以上两式解得R1R x＝R2R3或12＝3，这就是电桥平衡的条件，由该平衡条件可求出待测电阻R x的阻值.。

2.杨氏模量测量

标尺
金属丝水平卡座
垂直卡座
望远镜
光杠杆
数字拉力计
拉力传感器
施力螺母
图 2 杨氏模量系统示意图
1. 实验架实验架是待测金属丝杨氏模量测量的主要平台。金属丝通过一夹头与拉力传感器相连，采用螺母旋转加力方式，加力简单、直观、稳定。拉力传感器输出拉力信号通过数字拉力计显示金属丝受到的拉力值。光杠杆的反射镜转轴支座被固定在一台板上，动足尖自由放置在夹头表面。反射镜转轴支座的一边有水平卡座和垂直卡座。水平卡座的长度等于反射镜转轴与动足尖的初始水平距离（即小型测微器的微分筒压到 0 刻线时的初始光杠杆常数），该距离在出厂时已严格校准，使用时勿随意调整动足与反射镜框之间的位置。旋转小型测微器上的微分筒可改变光杠杆常数。实验架含有最大加力限制功能，实验中最大实际加力不应超过 13.00kg。 2. 望远镜系统望远镜系统包括望远镜支架和望远镜。望远镜支架通过调节螺钉可以微调望远镜。望远镜放大倍数 12 倍，最近视距 0.3m，含有目镜十字分划线（纵线和横线）。望远镜如图 3 所示。
3) 4.
数据记录
表 1 一次性测量数据
L(mm) H(mm) D(mm)
表 2 金属丝直径测量数据
螺旋测微器零差 d0= 序号 i 直径视值 d 视 i(mm) 1 2 3 4 5 6 mm 平均值
表 3 加减力时标尺刻度与对应拉力数据
序号 i 拉力视值 mi (kg) 加力时标尺刻度 xi+ (mm) 减力时标尺刻度 xi− (mm) 平均标尺刻度 (mm) xi =( xi++ xi−)/2 标尺刻度改变量 (mm) Δxi=xi+5−xi 1 0.00 2 3 4 5 6 7 8 9 10