2022年届高考物理第一轮知识点梳理复习教案-专题十二-实验与探究-实验七-测定 .pdf
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1、1 考点二电学实验实验七测定金属的电阻率 ( 同时练习使用螺旋测微器 ) 基础点1. 实验电路图与实物连接图2实验目的(1) 掌握螺旋测微器和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,并能测定金属的电阻率。3实验原理根据电阻定律公式知道只要测出金属丝的长度和它的直径d, 计算出横截面积 S,并用伏安法测出电阻Rx,即可计算出金属丝的电阻率。4实验器材被测金属丝,直流电源 (4 V) ,电流表 (00.6 A) ,电压表 (03 V) ,滑动变阻器(50 ),开关,导线若干,螺旋测微器,毫米刻度尺。5实验步骤(
2、1) 直径测定:用螺旋测微器(或游标卡尺 ) 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,计算出金属丝的横截面积Sd24。(2) 电路连接:按如图所示的电路原理图连接好用伏安法测电阻的实验电路。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页,共 16 页 - - - - - - - - - 2 (3) 长度测量: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 次,求出其平均值l 。(4)U 、I 测量:把滑动变阻器的滑片调节到使接入电路中的电阻值
3、最大的位置,电路经检查确认无误后,闭合开关S,改变滑动变阻器滑片位置,读出几组相应的电流表和电压表示数I 和 U的值,填入表格中,断开开关S,求出电阻 Rx的平均值。(5) 拆除实验线路,整理好实验器材。6数据处理(1) 在求 Rx的平均值时可用两种方法:用 RxUI分别算出各次的数值,再取平均值。用 U-I 图线的斜率求出。(2) 计算电阻率:将记录的数据 U 、 I 、 l 、 d 的值代入电阻率计算式RxSld2U4lI。重难点一、精密测量工具的使用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
4、起,通过精密螺纹套在B上。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页,共 16 页 - - - - - - - - - 3 (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。(3) 读数:测量时被测物体长度的整毫米数由
5、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 , 不足半毫米而从可动刻度上读的示数为15.0 ,最后的读数为: 2.0 mm15.00.01 mm 2.150 mm。特别提醒螺旋测微器需要估读, 最后一位数字为估计数字, 读数和记数时估计位为有效数字的最后一位。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 ) 。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - -
6、- - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页,共 16 页 - - - - - - - - - 4 (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, 则记录结果表示为 (x K精确度 )mm 。需要注意
7、的是,不管是哪种卡尺,K值均不需要向后估读一位。(5) 如图所示,有一游标卡尺,主尺的最小分度是1 mm ,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 104 mm 0.050 mm 104.00 mm 。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4 页,共 16 页 - - - - - - - - - 5 特别提醒游标卡尺读数不需要估读,其测量结果的末位数字应为精确度的整数倍。如20分度的结果末位数只能是5 或 0。二、伏安法测电阻、电表连接方式的
8、选择1电流表的内接法和外接法的比较2. 两种电路的选择(1) 阻值比较法若 Rx? RV,宜采用电流表外接法;若 Rx? RA,宜采用电流表内接法。(2) 临界值计算法名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 5 页,共 16 页 - - - - - - - - - 6 RxRVRA时,用电流表外接法;Rx RVRA时,用电流表内接法。(3) 实验试探法: 按如图所示接好电路, 让电压表一个接线柱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
9、, 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。三、常用电表的读数原则对于电压表和电流表的读数问题,首先要弄清电表量程, 即指针指到最大刻度时电表允许通过的最大电压或电流,然后根据表盘总的刻度数确定精确度,按照指针的实际位置进行读数即可。(1)0 3 V 的电压表和 03 A 的电流表的读数方法相同,此量程下的精确度分别是 0.1 V 和 0.1 A ,看清楚指针的实际位置,读到小数点后面两位。(2) 对于 015 V 量程的电压表,精确度是0.5 V ,在读数时只要求读到小数点后面一位,即读到0.1 V 。(3) 对于 00.6 A
10、量程的电流表,精确度是0.02 A ,在读数时只要求读到小数点后面两位,这时要求“半格估读”,即读到最小刻度的一半0.01 A 。四、误差分析1系统误差(1) 采用伏安法测量金属丝的电阻时,由于采用的电流表外接法,测量值小于真实值,使电阻率的测量值偏小。(2) 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。2偶然误差(1) 金属丝的横截面积是利用直径计算而得的,直径的测量是产生误差的主要来源之一。(2) 金属丝的长度测量、电流表和电压表的读数等均会带来偶然误差。五、注意事项1螺旋测微器的使用(1) 测量前必须校对零点。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - -
11、- - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 6 页,共 16 页 - - - - - - - - - 7 (2) 测量时,当测微螺杆F 将要接触被测物体时,要停止使用旋钮D,改用微调旋钮 D ,当听到“咔、咔”声后,停止转动,以避免P和被测物体间产生过大的压力。(3) 螺旋测微器应估读一位,即以mm 作单位,应读到小数点后面第三位。2测定金属的电阻率(1) 测量被测金属导线的有效长度,亦即电压表两端点间的待测导线长度,测量时应将导线拉直,反复测量三次,求其平均值。(2) 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
12、。(3) 实验连线时,应先从电源的正极出发,依次将开关、电流表、待测金属丝、滑动变阻器连成干路,然后再把电压表并联在待测金属丝的两端。(4) 电流不宜太大 ( 电流表用 00.6 A量程) ,通电时间不宜太长,以免金属丝温度升高,导致电阻率在实验过程中变大。(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。六、实验改进在本实验中, 由于电表内阻的影响, 使金属丝电阻的测量值偏小,可以改进实验电路,消除由于电表内阻的影响而带来的实验误差。1等效替换法如图所示电路, R为电阻箱, Rx为待测电阻,通过调节电阻箱R,使单刀双掷开关 S分别接 1 和 2 时,电流表的示数相同
13、,则有RxR,即可测出 Rx。2附加电阻法如图所示电路, R1为一阻值较大的定值电阻,Rx为待测电阻。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 7 页,共 16 页 - - - - - - - - - 8 (1) 断开开关 S2,闭合开关 S1,调节变阻器 R,使电流表、电压表都有一个适当读数,记下两表读数I1、U1。(2) 保持变阻器 R不变,再闭合 S2,记下两表的读数I2、U2。(3) 待测电阻 RxU1I1U2I2。 考法综述 本实验为高考热点实验之一,因为涉及到了测量
14、工具刻度尺( 毫米)、螺旋测微器的使用,以及伏安法测电阻、滑动变阻器限流式接法等,所以较为热门。 但应注意这些技法在其他创新实验中的组合应用。复习本实验时应以掌握基础为原则,应掌握:2 种工具螺旋测微器、游标卡尺2 种方法内接法、外接法1 个原则常用电表的读数原则命题法 1 两种测量工具的使用典例 1 某同学测量一个圆柱体的电阻率,需要测量圆柱体的尺寸和电阻。(1) 分别使用游标卡尺和螺旋测微器测量圆柱体的长度和直径,某次测量的示数如图甲和图乙所示,长度为_cm ,直径为 _mm 。(2) 按图丙连接电路后,实验操作如下:将滑动变阻器 R1的阻值置于最 _处( 填“大”或“小” );将 S2拨
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