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-测定金.docx

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1、名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -考点二 电学试验试验七 测定金属的电阻率 同时练习使用螺旋测微器 基础点 1. 试验电路图与实物连接图2试验目的 1 把握螺旋测微器和游标卡尺的原理及读数方法；2 把握电流表、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试验原理依据电阻定律公式知道只要测出金属丝的长度和它的直径 并用伏安法测出电阻 Rx,即可运算出金属丝的电阻率；4试验器材d,运算出横截面积 S,被测金属丝,直流电源 4 V ,电流表 0 0.6 A ,电压表 0 3 V ,滑动变阻

2、器50 ,开关,导线如干,螺旋测微器,毫米刻度尺；5试验步骤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,运算出金属丝的横截面积2 S d 4；2 电路连接：按如下列图的电路原理图连接好用伏安法测电阻的试验电路；1 细心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 1 页,共 16 页 - - - - - - - - - 名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -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

3、 l ；4U 、I 测量：把滑动变阻器的滑片调剂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S,转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 拆除试验线路,整理好试验器材；6数据处理1 在求 Rx的平均值时可用两种方法：用 RxU I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 运算电阻率：将记录的数据 U、I 、l 、d 的值代入电阻率运算式 RxS l d2U；重难点一、精密测量工具的使用1螺旋测微器1 构造：如下列图,它的测砧A 和固定刻度 B 固定在尺架 C上,旋钮 D、

4、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 细心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 2 页,共 16 页 - - - - - - - - - 名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -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

5、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留意半毫米刻度线是否露出 可动刻度数 估读 一位 0.01mm 如下列图,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 ,最终的读数为： 2.0 mm15.0 0.01 mm 2.150 mm；特殊提示螺旋测微器需要估读, 最终一位数字为估量数字, 读数和记数时估量位为有效数字的最终一位；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 ,游标尺上仍 有一个深度尺 如下列图 ；3 细心整理归纳 精选

6、学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 3 页,共 16 页 - - - - - - - - - 名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -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 读数见下表：4 读数：如用 x 表示从主尺上读出的整毫米数,10 格的、 20 格的、 50 格的,其K表示从游标尺上读出与主尺上某一刻线对齐的游标

7、的格数, 就记录结果表示为 x K 精确度 mm；需要留意的是,不管是哪种卡尺,K值均不需要向后估读一位；5 如下列图,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 mm0.05 0 mm104.00 mm；4 细心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 4 页,共 16 页 - - - - - - - - - 名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -特殊提示 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

8、20 分度的结果末位数只能是 5 或 0；二、伏安法测电阻、电表连接方式的挑选 1电流表的内接法和外接法的比较2. 两种电路的挑选 1 阻值比较法 如 Rx. RV,宜采纳电流表外接法；如 Rx. RA,宜采纳电流表内接法；2 临界值运算法5 细心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 5 页,共 16 页 - - - - - - - - - 名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -RxRVRA时,用电流表外接法；Rx RVRA时,用电流表内接法；3 试验摸索法： 按如下列图接好电路, 让电压表一个接

9、线柱 P 先后与 a、b 处接触一下,假如电压表的示数有较大的变化,而电流表的示数变化不大, 就可采纳电流表外接法； 假如电流表的示数有较大的变化,而电压表的示数变化不大, 就可采纳电流表内接法；三、常用电表的读数原就对于电压表和电流表的读数问题,第一要弄清电表量程, 即指针指到最大刻度时电表答应通过的最大电压或电流,然后依据表盘总的刻度数确定精确度,依据指针的实际位置进行读数即可；10 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 ,看清晰指针的实际位置,读到小数点后面两位；2 对于 015 V 量程的电压表,精确度是 后面一位,即

10、读到 0.1 V ；3 对于 00.6 A 量程的电流表,精确度是0.5 V ,在读数时只要求读到小数点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 采纳伏安法测量金属丝的电阻时,由于采纳的电流表外接法,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运算而得的,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、留意事项 1螺旋测微器的使用

11、1 测量前必需校对零点；6 细心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 6 页,共 16 页 - - - - - - - - - 名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -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,以防止 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 2测定金属的电阻率mm作单位,应读到小数点后面第三位；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,

12、反复测量三次,求其平均值；2 本试验中被测金属导线的电阻值较小,因此试验电路一般采纳电流表外接法；3 试验连线时,应先从电源的正极动身,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 度上升,导致电阻率在试验过程中变大；5 闭合开关 S 之前,肯定要使滑动变阻器的滑片处在有效电阻值最大的位置；六、试验改进 在本试验中, 由于电表内阻的影响, 使金属丝电阻的测量值偏小,可以改进试验电路,排除由于电表内阻的影响而带来的试验误差；1等效替换法 如下列图电路, R为电阻箱, Rx为

13、待测电阻,通过调剂电阻箱 R,使单刀双掷开关 S 分别接 1 和 2 时,电流表的示数相同,就有2附加电阻法RxR,即可测出 Rx；如下列图电路, R1为一阻值较大的定值电阻,Rx为待测电阻；7 细心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 7 页,共 16 页 - - - - - - - - - 名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -1 断开开关 S2,闭合开关 S1,调剂变阻器 R,使电流表、电压表都有一个适当读数,登记两表读数 I 1、U1；2 保持变阻器 R不变,再闭合 S2,登记两表的读数

14、I 2、U2；3 待测电阻 RxU1 I 1U2 I 2； 考法综述 本试验为高考热点试验之一,由于涉及到了测量工具刻度尺 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； 但应留意这些技法在其他创新试验中的组合应用；复习本试验时应以把握基础为原就,应把握：2 种工具螺旋测微器、游标卡尺2 种方法内接法、外接法1 个原就常用电表的读数原就命题法 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

15、连接电路后,试验操作如下：将滑动变阻器 R1 的阻值置于最 _处 填“ 大” 或“ 小” ；将 S2拨向接点 1,闭合 S1,调剂 R1,使电流表示数为 I 0；8 细心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 8 页,共 16 页 - - - - - - - - - 名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -将电阻箱 R2的阻值调至最 _填“ 大” 或“ 小” ；S2 拨向接点 2；保持R1不变,调剂 R2,使电流表示数仍为 I 0,此时 R2 阻值为 1280 ；3 由此可知,圆柱体的电阻为 _ ；

16、答案 15.01 5.315 2 大 大31280 解析 1 长度为 50 mm1 0.1 mm 50.1 mm5.01 cm ；直径为 5.0 mm31.5 0.01 mm 5.315 mm；2 本试验的试验原理为等效替代法,在试验操作过程中,为了保证安全,要求电路接通时电路中的电流尽可能小,即应使可调电阻的阻值最大；【解题法】游标卡尺的读数技巧游标卡尺的读数方法：“ 三看”1 第一看精确度例如 如图 1 所示 图 1 易错读成 11 mm4 0.1 mm 11.40 mm正确的应为 11.4 mm,游标卡尺不需估读,后面不能随便加零,也不能随便去零；例如 如图 2 所示 图 2 易错读成

17、10 mm12 0.05 mm 10.6 mm,正确的应为 10.60 mm；2 其次看游标尺上的 例如 如图 3 所示 0 刻度线位置,区分零刻度与标尺最前端细心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 9 页,共 16 页 - - - - - - - - - 名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -图 3 易错读成 11 mm10 0.05 mm 11.50 mm 正确读数为 14 mm10 0.05 mm 14.50 mm 3 第三看游标尺的哪条 第 N条 刻度线与主尺上的刻度线对齐,主尺上的单位

18、为厘米,主尺上标识的1、2、3 等数字通常是指厘米,读数时应将毫米和厘米分清,游标卡尺主尺上的最小刻度是 1 mm；例如 如图 4 所示 图 4 易错成 5 4 0.05 mm5.20 mm 正确读数为 50 4 0.05 mm 50.20 mm 命题法 2 试验原理、方法与技能典例 2 在“ 测定金属的电阻率” 试验中,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 50 cm；1 用螺旋测微器测量金属丝的直径,其中某一次测量结果如图 1 所示,其读数应为 _mm该值接近多次测量的平均值 ；2 用伏安法测金属丝的电阻 RX；试验所用器材为：电池组 电动势 3 V,内阻约10 细心整理

19、归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 10 页,共 16 页 - - - - - - - - - 名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -1 、电流表 内阻约 0.1 、电压表 内阻约 3 k 、滑动变阻器 R020 ,额定电流 2 A 、开关、导线如干；某小组同学利用以上器材正确连接好电路,进行试验测量,记录数据如下：次数1 2 3 4 5 6 7 U/V 0.10 0.30 0.70 1.00 1.50 1.70 2.30 I/A 0.020 0.060 0.160 0.220 0.340 0.46

20、0 0.520 由以上试验数据可知,他们测量“ 乙” ；RX是采纳图 2 中的_图 选填“ 甲” 或3 图 3 是测量 RX的试验器材实物图,图中已连接了部分导线,滑动变阻器的滑片 P 置于变阻器的一端；请依据2 所选的电路图,补充完成图3 中实物间的连线,并使闭合开关的瞬时,电压表或电流表不至于被烧坏；11 细心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 11 页,共 16 页 - - - - - - - - - 名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -4 这个小组的同学在坐标纸上建立 测量数据对应的

21、4 个坐标点；请在图U-I 坐标系,如图 4 所示,图中已标出了与 4 中标出第 2、4、6 次测量数据的坐标点,并描画出 U-I 图线；由图线得到金属丝的阻值 RX_ 保留两位有效数字 ；5 依据以上数据可以估算出金属丝电阻率约为 A1 102 m C1 106 m _填选项前的符号 ；B1 103 mD1 108 m6 多项 任何试验测量都存在误差；本试验所用测量仪器均已校准,以下关于误差的说法中正确的选项是_有多个正确选项 ；A用螺旋测微器测量金属丝直径时,由于读数引起的误差属于系统误差 B由于电流表和电压表内阻引起的误差属于偶然误差 C如将电流表和电压表的内阻运算在内,可以排除由测量外

22、表引起的系统误差 D用 U-I 图象处理数据求金属丝电阻可以减小偶然误差 答案 10.3970.3950.399 均可 2 甲 3 如图 5 所示12 细心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 12 页,共 16 页 - - - - - - - - - 名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -4 如图 6 4.54.3 4.7 5C 6CD 解析 1 千分尺读数：固定刻度值旋转刻度格数0.01 mm039.7 0.01 mm0.397 mm；2 由测的 U、I 值得 RX约 5 ,乙图供应的最小电压

23、UERX RXRRAr0.6 V ,应选用甲图电路； 3 见答案图 5 所示；4 描点后可见,第 6 次测量误差很大,舍去,作过 合到直线上,如答案图 6 所示；RX U I 4.5 ；O点的直线将其余 6 个点拟5 由 R l S, RS l1.1 106 m,应选 C；6 由于观看角度及观看才能不同,对测微器读数产生偶然误差,选项 A 错误；13 细心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 13 页,共 16 页 - - - - - - - - - 名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -电流表和

24、电压表不行能成为抱负电表,对测量带来的误差是不行防止的,属于系统误差,选项 B 错误；电压表内阻的分流,是产生系统误差的缘由,假如将其电阻运算在电路内,如前面试验电路,差；R测RVRX RVRX,RX RVR测 RVR测,即可排除系统误【解题法】实物图连线的原就与技巧1 总的原就：先串后并,接线到柱,留意量程和正负；2 对限流电路,只需用笔画线当做导线,从电源正极开头,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 ； 留意电表的正负接线柱和量程,3 对分压电路,应当先把电源、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

25、两端之中任选一个接头,比较该接头和滑动头的电势高低, 依据“ 伏安法” 部分电表正负接线柱的情形,将“ 伏安法” 部分 接入该两点间； 留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 命题法 3 试验的迁移、拓展与创新典例 3 有一根瘦长而匀称的金属管线样品,长约为60 cm,电阻大约为 6 ,横截面如图甲所示；1 用螺旋测微器测量金属管线的外径,示数如图乙所示,金属管线的外径为 _mm；2 现有如下器材：A电流表 量程 0.6 A ,内阻约 0.1 B电流表 量程 3 A,内阻约 0.03 C电压表 量程 3V,内阻约 3 k D滑动变阻器 1 750 , 0.3 A E滑动

26、变阻器 15 , 3 A F蓄电池 6 V ,内阻很小 14 细心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 14 页,共 16 页 - - - - - - - - - 名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -G开关一个,带夹子的导线如干要进一步精确测量金属管线样品的阻值,_； 只填代号字母 电流表应选 _,滑动变阻器应选3 请将如下列图的实际测量电路补充完整；4 已知金属管线样品材料的电阻率为 ,通过多次测量得出金属管线的电阻为R,金属管线的外径为 d,要想求得金属管线内外形不规章的中空部分的横截面积

27、S,在前面试验的基础上,仍需要测量的物理量是_所测物理量用字母表示并用文字说明 ；运算中空部分横截面积的表达式为 S_； 答案 11.125 0.00 1 2A E 3 见解析图24 管线的长度 L 4 L d 解析 1 螺旋测微器的读数为： 1 mm0.01 12.5 mm 1.125 mm；2 因样品阻值约为 6 ,电压表的量程为 3 V,故电流最大约为 0.5 A ,电流表应选 A；为调剂便利,滑动变阻器应选用总阻值与样品相差不大的 E；3 因 Rx6 ,RARV300 ,故测量电路应为外接法电路；因滑动变阻器的总阻值大于样品阻值, 且试验中不需从零调剂, 故掌握电路为限流接法, 如图所

28、示；15 细心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 15 页,共 16 页 - - - - - - - - - 名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -4 设金属管线长度为L,由导体电阻公式得R2 d 2 L 2S；可得 S d 4 L R,所以需要测量金属管线的长度 L；【解题法】试验原理与器材使用的创新 1 试验原理的创新教材中试验是测量金属丝的电阻率,长度、横截面积等；试验也可采纳教材试验的原理测定导线的考查本试验的题目仍可以将测金属丝的电阻率,改为测圆柱体金属、 圆桶形薄 片、电解液等的电阻率；测量电阻时仍可应用等效替代法、半偏法、多用电表、电桥法、双电流表法、双电压表法等；2 试验器材的创新试验如考虑导线电阻Rx 较小,可不直接测量Rx的阻值,而是测量Rx与定值电阻的串联阻值；试验中如没有螺旋测微器测电阻丝的直径,笔上 3050 匝,测总长度,然后求出直径；16 可将电阻丝紧密的缠绕在圆柱形铅细心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 16 页,共 16 页 - - - - - - - - -