7-实验七测定金属的电阻率.ppt
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1、第七章第七章 恒定电流恒定电流物理人教版人教版第七章第七章 恒定电流恒定电流物理人教版人教版第七章第七章 恒定电流恒定电流物理人教版人教版【实验目的实验目的】1 1掌握电流表、电压表和滑动变阻器的使用方法及电流表掌握电流表、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和电压表的读数方法2 2掌握螺旋测微器和游标卡尺的原理及读数方法掌握螺旋测微器和游标卡尺的原理及读数方法3 3会用伏安法测电阻,进一步测定金属的电阻率会用伏安法测电阻,进一步测定金属的电阻率第七章第七章 恒定电流恒定电流物理人教版人教版【实验原理实验原理】1 1螺旋测微器的构造、原理及读数螺旋测微器的构造、原理及读数(1
2、)(1)螺旋测微器的构造螺旋测微器的构造图实图实1如图实如图实1 1所示是常用的螺旋测微器它的测砧所示是常用的螺旋测微器它的测砧A A和固定刻度和固定刻度S S固定在尺架固定在尺架F F上旋钮上旋钮K K、微调旋钮、微调旋钮KK和可动刻度和可动刻度H H、测微螺杆、测微螺杆P P连在一起,通过精密螺纹套在连在一起,通过精密螺纹套在S S上上第七章第七章 恒定电流恒定电流物理人教版人教版(2)(2)螺旋测微器的原理螺旋测微器的原理测微螺杆测微螺杆P P与固定刻度与固定刻度S S之间的精密螺纹的螺距为之间的精密螺纹的螺距为0.5 0.5 mmmm,即旋钮,即旋钮K K每旋转一周,每旋转一周,P P
3、前进或后退前进或后退0.5 0.5 mmmm,而可动刻,而可动刻度度H H上的刻度为上的刻度为5050等份,每转动一小格,等份,每转动一小格,P P前进或后退前进或后退0.01 0.01 mmmm.即螺旋测微器的精确度为即螺旋测微器的精确度为0.01 0.01 mmmm.读数时估读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到毫米的千分位上,因此,螺旋测微器又叫千分尺第七章第七章 恒定电流恒定电流物理人教版人教版(3)(3)读数:测量时被测物体长度的整数毫米数由固定刻度读出,读数:测量时被测物体长度的整数毫米数由固定刻度读出,小数部分由可动刻度读出小数部分由可动刻度读出测量值测量值(
4、毫米毫米)固定刻度数固定刻度数(毫米毫米)()(注意半毫米刻线是否露出注意半毫米刻线是否露出)可动刻度数可动刻度数(估读一位估读一位)0.01(0.01(毫米毫米)如图实如图实2 2所示,固定刻度示数为所示,固定刻度示数为2.0 2.0 mmmm,不足半毫米的从,不足半毫米的从可动刻度上读的示数为可动刻度上读的示数为15.015.0,最后的读数为:,最后的读数为:2.0 2.0 mmmm15.015.00.01 0.01 mmmm2.150 2.150 mmmm.第七章第七章 恒定电流恒定电流物理人教版人教版2 2游标卡尺游标卡尺(如图实如图实3)3)(1)(1)构造:主尺、游标尺构造:主尺、
5、游标尺(主尺和游标尺上各有一个内外测量主尺和游标尺上各有一个内外测量爪爪),游标尺上还有一个深度尺,尺身上还有一个紧固螺钉,游标尺上还有一个深度尺,尺身上还有一个紧固螺钉图实图实3(2)用途:测量厚度、长度、深度、内径、外径用途:测量厚度、长度、深度、内径、外径第七章第七章 恒定电流恒定电流物理人教版人教版(3)(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比主尺上的同样多的小等分刻度少1 1 mm
6、mm.常见的游标卡尺的游常见的游标卡尺的游标尺上小等分刻度有标尺上小等分刻度有1010个的、个的、2020个的、个的、5050个的,见下表:个的,见下表:刻度格数刻度格数(分度分度)刻度刻度总长总长度度每小格与每小格与1 1 mmmm的差的差值值精确度精确度(可准确到可准确到)10109 9 mmmm0.1 0.1 mmmm0.1 0.1 mmmm202019 19 mmmm0.05 0.05 mmmm0.05 0.05 mmmm505049 49 mmmm0.02 0.02 mmmm0.02 0.02 mmmm第七章第七章 恒定电流恒定电流物理人教版人教版(4)(4)读数:若用读数:若用x
7、x表示由主尺上读出的整毫米数,表示由主尺上读出的整毫米数,K K表示从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,则记录结果表达为录结果表达为(x(xK K精确度精确度)mmmm.3 3伏安法测电阻伏安法测电阻(1)(1)电流表的内接法和外接法的比较电流表的内接法和外接法的比较第七章第七章 恒定电流恒定电流物理人教版人教版内接法内接法外接法外接法电电路路图图误误差原因差原因电电流表分流表分压压U U测测U Ux xU UA A电压电压表分流表分流I I测测I Ix xI IV V电电阻阻测测量量值值测测量量值值大于真大于真实值实值测测量
8、量值值小于真小于真实值实值适用条件适用条件R RA AR Rx xR RV VR Rx x适用于适用于测测量量大大电电阻阻小小电电阻阻第七章第七章 恒定电流恒定电流物理人教版人教版(2)(2)两种电路的选择两种电路的选择阻值比较法:先将待测电阻的估计值与电压表、电流表内阻阻值比较法:先将待测电阻的估计值与电压表、电流表内阻进行比较,若进行比较,若R Rx x较小,宜采用电流表外接法;若较小,宜采用电流表外接法;若R Rx x较大,宜采用较大,宜采用电流表内接法简单概括为电流表内接法简单概括为”大内偏大,小外偏小大内偏大,小外偏小”临界值计算法:临界值计算法:R Rx x 时,用电流表外接法时,
9、用电流表外接法R Rx x 时,用电流表内接法时,用电流表内接法图实图实4第七章第七章 恒定电流恒定电流物理人教版人教版实验试探法:按图实实验试探法:按图实4 4接好电路,让电压表一根接线接好电路,让电压表一根接线柱柱P P先后与先后与a a、b b处接触一下,如果电压表的示数有较大的变处接触一下,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,则采用电流表外接法;如化,而电流表的示数变化不大,则采用电流表外接法;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,果电流表的示数有较大的变化,而电压表的示数变化不大,则采用电流表内接法则采用电流表内接法第七章第七章 恒定电流恒定电流物理
10、人教版人教版4电阻率的测定原理电阻率的测定原理把金属丝接入图实把金属丝接入图实5 5所示的电路中,所示的电路中,用电压表测金属丝两端的电压,用电流表用电压表测金属丝两端的电压,用电流表测金属丝中的电流,根据测金属丝中的电流,根据R Rx x 计算金属计算金属丝的电阻丝的电阻R Rx x,然后用米尺测量金属丝的有,然后用米尺测量金属丝的有效长度效长度l l,用螺旋测微器测量金属丝的直,用螺旋测微器测量金属丝的直径径d d,计算出金属丝的横截面积,计算出金属丝的横截面积S S;根据电;根据电阻定律阻定律R Rx x ,得出计算金属丝电阻率,得出计算金属丝电阻率的公式的公式图实图实5第七章第七章 恒
11、定电流恒定电流物理人教版人教版【实验器材实验器材】毫米刻度尺,螺旋测微器,直流电流表和直流电压表,毫米刻度尺,螺旋测微器,直流电流表和直流电压表,滑动变阻器滑动变阻器(阻值范围阻值范围0 050 50),电池组,电键,被测,电池组,电键,被测金属丝,导线若干金属丝,导线若干【实验过程实验过程】一、实验步骤一、实验步骤1 1求导线横截面积求导线横截面积S S,在准备好的金属丝上三个不同位置用,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,求出其平均值螺旋测微器各测一次直径,求出其平均值d d,S S .第七章第七章 恒定电流恒定电流物理人教版人教版2 2按图实按图实6 6所示电路图连接
12、好用伏安法测电阻的实验电所示电路图连接好用伏安法测电阻的实验电路路图实图实6 6第七章第七章 恒定电流恒定电流物理人教版人教版3 3用毫米刻度尺测量接入电路中的被测金属导线的有效长度,用毫米刻度尺测量接入电路中的被测金属导线的有效长度,反复测量反复测量3 3次,求出其平均值次,求出其平均值l.l.4 4把滑动变阻器的滑片调节到使接入电路中的电阻值最大的把滑动变阻器的滑片调节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,闭合开关位置,电路经检查确认无误后,闭合开关S S.改变滑动变阻器滑改变滑动变阻器滑片的位置,读出几组相应的电流表、电压表的示数片的位置,读出几组相应的电流表、电压表的
13、示数I I和和U U的值,的值,填入记录表格内,断开开关填入记录表格内,断开开关S S,求出导线电阻,求出导线电阻R Rx x的平均值的平均值5 5整理仪器整理仪器第七章第七章 恒定电流恒定电流物理人教版人教版二、数据处理二、数据处理1 1在求在求R Rx x的平均值时可用两种方法的平均值时可用两种方法(1)(1)第一种是用第一种是用R Rx x 算出各次的数值,再取平均值算出各次的数值,再取平均值(2)(2)第二种是用第二种是用U UI I图线的斜率求出图线的斜率求出2 2计算电阻率:将记录的数据计算电阻率:将记录的数据R Rx x、l l、d d的值,代入电阻率计的值,代入电阻率计算公式算
14、公式R Rx x .第七章第七章 恒定电流恒定电流物理人教版人教版【误差分析误差分析】1 1金属丝直径、长度的测量带来误差金属丝直径、长度的测量带来误差2 2由于本实验采用电流表外接法,所以由于本实验采用电流表外接法,所以R R测测R R真真,由,由 可知,由此引起的误差会使可知,由此引起的误差会使测测偏小偏小3 3通电电流过大,时间过长,致使电阻丝发热,电阻率随之通电电流过大,时间过长,致使电阻丝发热,电阻率随之变化带来误差变化带来误差 第七章第七章 恒定电流恒定电流物理人教版人教版【注意事项注意事项】1 1为了方便,测量直径应在导线连入电路前进行,为了准确为了方便,测量直径应在导线连入电路
15、前进行,为了准确测量金属丝的长度,应该在连入电路之后在拉直的情况下进行测量金属丝的长度,应该在连入电路之后在拉直的情况下进行2 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法3 3电流不宜太大电流不宜太大(电流表用电流表用0 00.6 0.6 A A量程量程),通电时间不宜太,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长,以免金属丝温度升高,导致电阻率在实验过程中变大第七章第七章 恒定电流恒定电流物理人教版人教版第七章第七章 恒定电流恒定电流物理人教版人教版 某同学为测量某厂生产的铜芯电线的电阻率,他截取某同学为
16、测量某厂生产的铜芯电线的电阻率,他截取了一段长为了一段长为L L的电线,并用螺旋测微器测得其直径为的电线,并用螺旋测微器测得其直径为D D,用多用电,用多用电表测其电阻约表测其电阻约0.5 0.5,为尽可能地提高测量的精度,他从下列器,为尽可能地提高测量的精度,他从下列器材中挑选了一些元件,设计了电路,重新测量这段导线材中挑选了一些元件,设计了电路,重新测量这段导线(图实图实7 7中用中用R Rx x表示表示)的电阻的电阻A A电源电源E E:电动势为:电动势为3.0 3.0 V V,内阻不计,内阻不计B B电压表电压表:量程为:量程为0 03.0 3.0 V V,内阻约为,内阻约为2 2 k
17、kC C电压表电压表 :量程为:量程为0 00.6 A0.6 A,内阻约为,内阻约为1 1 E电流表电流表 D D电流表电流表 :量程为:量程为0 00.6 A0.6 A,内阻约为,内阻约为1 1:量程为:量程为03.0 A,内阻约为,内阻约为0.1 仪器的选择及实物连线仪器的选择及实物连线第七章第七章 恒定电流恒定电流物理人教版人教版F F滑动变阻器滑动变阻器R R1 1:最大阻值:最大阻值10 10 ,额定电流,额定电流2.0 A2.0 AG G滑动变阻器滑动变阻器R R2 2:最大阻值:最大阻值1 1 kk,额定电流,额定电流1.0 A1.0 AH H定值电阻定值电阻R R0 0:阻值为
18、:阻值为4 4 L L开关开关S S一个,导线若干一个,导线若干图实图实7第七章第七章 恒定电流恒定电流物理人教版人教版(1)(1)设计合理的电路,在实物图中用笔画线替代导线连接元件设计合理的电路,在实物图中用笔画线替代导线连接元件(2)(2)实验时,电压表选实验时,电压表选_,电流表选,电流表选_,滑动变,滑动变阻器选阻器选_(_(只填字母代号只填字母代号)(3)(3)某次测量时,电压表示数为某次测量时,电压表示数为U U,电流表示数为,电流表示数为I I,则该铜芯,则该铜芯线材料的电阻率的表达式为线材料的电阻率的表达式为_【解析解析】(1)(1)因电线的阻值较小,故采用电流表外接法即可,因
19、电线的阻值较小,故采用电流表外接法即可,R R0 0是保护电是保护电阻实物连线如图所示阻实物连线如图所示(滑动变阻器分压式接法也可以滑动变阻器分压式接法也可以)第七章第七章 恒定电流恒定电流物理人教版人教版第七章第七章 恒定电流恒定电流物理人教版人教版(3)(3)由由R Rx xR R0 0 ,R Rx x ,S S 2 2,联立,得联立,得 .第七章第七章 恒定电流恒定电流物理人教版人教版 (2009(2009广东高考广东高考)某实验小组利用实验室提供的某实验小组利用实验室提供的器材探究一种金属丝的电阻率所用器材包括:输出电器材探究一种金属丝的电阻率所用器材包括:输出电压为压为3 3 V V
20、的直流稳压电源、电流表、待测金属丝、螺旋测的直流稳压电源、电流表、待测金属丝、螺旋测微器微器(千分尺千分尺)、米尺、电阻箱、开关和导线等、米尺、电阻箱、开关和导线等(1)(1)他们截取了一段金属丝,拉直后固定在绝缘的米尺他们截取了一段金属丝,拉直后固定在绝缘的米尺上,并在金属丝上夹一个小金属夹,金属夹可在金属丝上,并在金属丝上夹一个小金属夹,金属夹可在金属丝上移动请根据现有器材,设计实验电路,并连接电路上移动请根据现有器材,设计实验电路,并连接电路实物图实物图(如图实如图实8)8)实验电路的设计及数据处理实验电路的设计及数据处理第七章第七章 恒定电流恒定电流物理人教版人教版图实图实8 8第七章
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- 实验 测定 金属 电阻率
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