（新课标）年高考物理一轮复习 第八章 恒定电流 第3讲 实验 测定金属的电阻率（同时练习使用螺旋测微器）课件.ppt

《（新课标）年高考物理一轮复习 第八章 恒定电流 第3讲 实验 测定金属的电阻率（同时练习使用螺旋测微器）课件.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《（新课标）年高考物理一轮复习 第八章 恒定电流 第3讲 实验 测定金属的电阻率（同时练习使用螺旋测微器）课件.ppt（57页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、课标版课标版 物理物理第3讲实验：测定金属的电阻率(同时练习使用螺旋测微器)一、螺旋测微器一、螺旋测微器实验准备实验准备1.原理:测微螺杆与固定刻度之间的精密螺纹的螺距为0.5mm,即旋钮每旋转一周,测微螺杆前进或后退0.5mm,而可动刻度上的刻度为50等份,每转动一小格,测微螺杆前进或后退0.01mm,即螺旋测微器的精确度为0.01mm。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)。二、游标卡尺二、游标卡尺1.原理:利用主尺的分度值与游标尺的分度值的差值制成。不管游标尺

2、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的长度少1mm。2.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的与主尺上某一刻线对齐的游标尺上的格数,则记录结果表达为x+K精确度。三、常用电表的读数三、常用电表的读数对于电压表和电流表的读数问题,首先要弄清电表量程,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。1.03V的电压表和03A的电流表读数方法相同,此量程下的精确度是0.1V或0.1A,看清楚指针的实际位置,读到小数点后面两位。2.对于015V量程的电压表,精确度是0.5V,在读数时只要求读到小数点后面一位,即读到0.1V。3

3、.对于00.6A量程的电流表,精确度是0.02A,在读数时只要求读到小数点后面两位,这时要求“半格估读”,即读到分度值的一半0.01A。四、电流表的内接法和外接法四、电流表的内接法和外接法1.两种接法的比较内接法外接法电路图误差原因电流表分压U测=Ux+UA电压表分流I测=Ix+IV电阻测量值R测=Rx+RARx测量值大于真实值R测=Rx测量值小于真实值适用条件RARxRVRx适用于测量大电阻小电阻2.两种接法的选择(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

4、算法Rx时,用电流表内接法。(3)实验试探法:按图接好电路,让电压表一根接头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。五、滑动变阻器的限流接法和分压接法五、滑动变阻器的限流接法和分压接法1.两种接法的比较限流接法分压接法对比说明两种接法电路图串、并联关系不同负载R上电压调节范围UE0UE分压电路调节范围大负载R上电流调节范围I0I分压电路调节范围大闭合S前触头位置b端a端都是为了保护电路元件由上表可以看出:滑动变阻器的分压式接法中,电压和电流的调节范围很大,限

5、流式接法较节能。2.两种接法的选择(1)两种接法的一般适用条件a.限流式接法适合测量阻值小的电阻(跟滑动变阻器的总电阻相比相差不多或比滑动变阻器的总电阻还小);b.分压式接法适合测量阻值较大的电阻(一般比滑动变阻器的总电阻要大)。(2)必须采用分压式接法的三种情况a.若采用限流式接法不能控制电流(或电压)满足实验要求,即若滑动变阻器阻值调到最大时,待测电阻上的电流(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),则必须选用分压式接法;b.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

6、大,此时,应改用分压电路;c.若实验中要求电压从零开始调节,则必须采用分压式电路。(3)两种电路均可使用的情况下,应优先采用限流式接法,因为限流式接法电路简单、耗能低。实验目的实验目的1.掌握电流表、电压表和滑动变阻器的使用方法。2.掌握螺旋测微器的使用方法和读数方法。3.学会利用伏安法测电阻,进一步测出金属丝的电阻率。实验原理实验原理根据电阻定律公式知道需测出金属丝的长度l和它的直径d,并计算出横截面积S,并用伏安法测出电阻Rx,即可计算出金属丝的电阻率。实验器材被测金属丝、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。教材研读教材研读1.直径测定:用螺旋测微器

7、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,计算出导线的横截面积S=。2.电路连接:按如图所示的原理电路图连接好用伏安法测电阻的实验电路。3.长度测量: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3次,求出其平均值l。实验步骤实验步骤4.U、I测量:把滑动变阻器的滑片调节到使其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,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.拆去实验线路,整理好实验器材。数据处理数据处理1.在求Rx的平均值时可用两种方法(1)用Rx=分别算出各次的阻值,再取平均值。

8、(2)用U-I图线的斜率求出阻值。2.计算电阻率将记录的数据Rx、l、d的值代入电阻率计算式=Rx=。注意事项注意事项1.本实验中被测金属导线的电阻值较小,因此实验电路一般采用电流表外接法。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(闭合电路),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。4.测金属导线直径一定要选三个不同部位进行测量,求其平均值。5.闭合开关S之前,一定要使滑动变阻器

9、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00.6A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。7.求R的平均值时可用两种方法:第一种是用R=U/I算出各次的测量值,再取平均值;第二种是用图像(U-I图线)来求出。若采用图像法,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。误差分析误差分析1.金属丝的横截面积是利用直径计算而得,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

10、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,造成误差。考点一仪器的读数考点一仪器的读数典例典例1(2015海南单科,11,6分)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cm,高度为mm。考点突破考点突破图(a)图(b)答案1.2206.860解析图(a)为20分度的游标卡尺,其精度为0.05mm。主尺读数为12mm,游标尺上第4条刻线与主尺上的一条刻线对齐,故测量结果为12mm+40.05mm=12.20mm=1.220c

11、m。螺旋测微器的精度为0.01mm,由图(b)知固定刻度读数为6.5mm,可动刻度读数为“36.0”,故工件的高度为6.5mm+36.00.01mm=6.860mm。1-1如图所示的两把游标卡尺,它们的游标尺从左到右分别为9mm长10等分、19mm长20等分,它们的读数依次为mm,mm。答案16.823.85解析图甲读数:整毫米是16,不足1毫米数是80.1mm=0.8mm,最后结果是16mm+0.8mm=16.8mm。乙图读数:整毫米是23,不足1毫米数是170.05mm=0.85mm,最后结果是23mm+0.85mm=23.85mm。1-2使用螺旋测微器测量两个金属丝的直径,示数如图所示,

12、则甲、乙金属丝的直径分别为mm,mm。答案2.1500.050解析对图甲:甲固定刻度示数为2.0mm,不足半毫米的从可动刻度上读的“示数”为15.0,最后的读数为:2.0mm+15.00.01mm=2.150mm。对图乙:乙金属丝的直径为5.00.01mm=0.050mm。1-3电流表量程一般有两种00.6A,03A;电压表量程一般有两种03V,015V。如图所示:接03V量程时读数为V。接015V量程时读数为V。接03A量程时读数为A。接00.6A量程时读数为A。答案1.909.50.820.17考点二器材的选取和电路的设计考点二器材的选取和电路的设计典例典例2在测量金属丝电阻率的实验中,可

13、供选用的器材如下:待测金属丝:Rx(阻值约4,额定电流约0.5A);电压表:V(量程3V,内阻约3k);电流表:A1(量程0.6A,内阻约0.2);A2(量程3A,内阻约0.05);电源:E1(电动势3V,内阻不计);E2(电动势12V,内阻不计);滑动变阻器:R(最大阻值约20);螺旋测微器;毫米刻度尺;开关S;导线。用螺旋测微器测量金属丝的直径,示数如图所示,读数为mm。若滑动变阻器采用限流接法,为使测量尽量精确,电流表应选、电源应选(均填器材代号),在虚线框内完成电路原理图。答案1.773(1.7711.775均正确)A1E1电路图如图所示解析根据螺旋测微器的读数规则读数,注意半刻度线已

14、经露出。待测金属丝的额定电流约0.5A,用A2时指针偏角太小,造成测量结果不准确。因电压表的量程是3V,用E2时有可能烧坏电压表。因=,故用电流表的外接法。2-12013安徽理综,21()(1)在测定一根粗细均匀合金丝电阻率的实验中,利用螺旋测微器测定合金丝直径的过程如图所示,校零时的读数为mm,合金丝的直径为mm。(2)为了精确测量合金丝的电阻Rx,设计出如图1所示的实验电路图,按照该电路图完成图2中的实物电路连接。答案(1)0.0070.638(2)如图所示解析(1)校零时的读数为0.007mm合金丝的直径=(0.5+14.50.01-0.007)mm=0.638mm(2)见答案。2-2某

15、同学测量阻值约为25k的电阻Rx,现备有下列器材:A.电流表(量程100A,内阻约2k);B.电流表(量程500A,内阻约300);C.电压表(量程15V,内阻约100k);D.电压表(量程50V,内阻约500k);E.直流电源(20V,允许最大电流1A);F.滑动变阻器(最大阻值1k,额定功率1W);G.电键和导线若干。电流表应选,电压表应选。(填字母代号)该同学正确选择仪器后连接了以下电路,为保证实验顺利进行,并使测量误差尽量减小,实验前请你检查该电路,指出电路在接线上存在的问题:;。答案BC电流表应采用内接的方法滑动变阻器应采用分压式接法解析最大电流Imax=A=800A,故电流表应选B

16、。电源电动势20V,电压表D的量程为50V,测量误差过大,故应选C。R0=k=kR;在外接法中由其U=(I-)R即U=I知其U-I图线的斜率k外=R,可见对应于外接法的图线斜率较小。(3)由U=IR知U-I图线的斜率对应于R的测量值。选择其中一组“”或“”连线,求出图线的斜率即可。用“”连线时R=(1.11.3),用“”连线时R=(1.51.7)。考点四实验改进与创新考点四实验改进与创新典例典例4为了测量一微安表头A的内阻,某同学设计了如图所示的电路。图中,A0是标准电流表,R0和RN分别是滑动变阻器和电阻箱,S和S1分别是单刀双掷开关和单刀开关,E是电池。完成下列实验步骤中的填空:(1)将S

17、拨向接点1,接通S1,调节,使待测表头指针偏转到适当位置,记下此时的读数I;(2)然后将S拨向接点2,调节,使,记下此时RN的读数;(3)多次重复上述过程,计算RN读数的,此即为待测微安表头内阻的测量值。答案(1)R0标准电流表(或A0)(2)RN标准电流表(或A0)的读数仍为I(3)平均值解析本题方法为替代法。当S接1与接2时通过电路的电流I相同,可知待测表的内阻与RN的电阻相同。电阻测量的五种方法1.伏安法:电路图特点: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,则可将其当做电流表、电压表以及定值电阻来使用。(1)如图1甲所示,当两电流表所能测得的最大

18、电压接近时,如果已知的内阻R1,则可测得的内阻R2=。(2)如图1乙所示,当两电流表的满偏电压UA2UA1时,串联一定值电阻R0后,同样可测得的电阻R2=。图13.伏伏法若电压表内阻已知,则可将其当做电流表、电压表和定值电阻来使用。(1)如图2甲所示,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=R1。(2)如图2乙所示,两电压表的满偏电流IV1IV2时,并联一定值电阻R0后,同样可得的内阻R2=。图24.比较法测电阻如图3所示,读得电阻箱R1的阻值及表、表的示数I1、I2,可得Rx=。如果考虑电表内阻的影响,则I1(Rx+RA1)=I2(R1+RA2)。电路图如图4所示步骤:

19、(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;5.半偏法测电流表内阻(3)由上可得RA=R。特别提醒:当R0RA时,测量误差小,此方法比较适合测小阻值的电流表的内阻,且测量值偏小;电源电动势应选大些的,这样表满偏时R0才足够大,闭合S2时总电流变化才足够小,误差才小。4-1在“测定金属的电阻率”的实验中,需要用刻度尺测出被测金属丝的长度l,用螺旋测微器测出金属丝的直径d,用电流表和电压表测出金属丝的电阻Rx。用电流表和电压表测金属丝的电阻时,由于电压表、电流表内阻的影响,不论使用电流表内接法还是电流表外接法,都会产生系统误差。按如图所示的

20、电路进行测量,可以消除由于电表内阻造成的系统误差。利用该电路进行实验的主要操作过程是:第一步:先将R2的滑动触头调到最左端,单刀双掷开关S2向1闭合,闭合开关S1,调节滑动变阻器R1和R2,使电压表和电流表的示数尽量大些(不超过量程),读出此时电压表和电流表的示数U1、I1。第二步:保持两滑动变阻器的滑动触头位置不变,将单刀双掷开关S2向2闭合,读出此时电压表和电流表的示数U2、I2。请写出由以上记录数据计算被测电阻的表达式Rx=。答案-解析第一步对应的等效电路如图甲所示,则Rx+RA+R1=,第二步对应的等效电路如图乙所示。则RA+R1=,由以上两式求得Rx=-。4-22013广东理综,34

21、(2),10分图(a)是测量电阻RX的原理图。学生电源输出电压可调,电流表量程选0.6A(内阻不计),标有长度刻度的均匀电阻丝ab的总长为30.0cm。图(a)图(b)图(c)根据原理图连接图(b)的实物图。断开S2,合上S1;调节电源输出电压为3.0V时,单位长度电阻丝的电压u=V/cm。记录此时电流表A1的示数。保持S1闭合,合上S2;滑动c点改变ac的长度L,同时调节电源输出电压,使电流表A1的示数与步骤记录的值相同,记录长度L和A2的示数I。测量6组L和I值,测量数据已在图(c)中标出。写出RX与L、I、u的关系式RX=;根据图(c)用作图法算出RX=。答案见解析图0.16.0解析如图所示