高考物理一轮复习 7.4实验：测定金属的电阻率（练习使用螺旋测微器和游标卡尺）课件.ppt

第四讲实验 测定金属的电阻率 练习使用螺旋测微器和游标卡尺 回扣教材夯实基础落实考点 基础自主温故 一 实验原理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 三 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 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 4 u i测量 把滑动变阻器的滑动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s 改变滑动变阻器滑动片的位置 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 考点深析拓展延伸详讲精练 考点探究讲练 1 螺旋测微器的构造原理及读数 1 螺旋测微器的构造如下图所示是常用的螺旋测微器 它的测砧a和固定刻度s固定在尺架f上 旋钮k 微调旋钮k 和可动刻度h 测微螺杆p连在一起 通过精密螺纹套在s上 2 螺旋测微器的原理测微螺杆p与固定刻度s之间的精密螺纹的螺距为0 5mm 即旋钮k每旋转一周 p前进或后退0 5mm 而可动刻度h上的刻度为50等份 每转动一小格 p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 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 注意半毫米刻度线是否露出 可动刻度数 估读一位 0 01 mm 如右图所示 固定刻度示数为2 0mm 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 0mm 15 0 0 01mm 2 150mm 2 游标卡尺 如下图 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 尺身上还有一个紧固螺钉 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1mm 常见的游标卡尺的游标尺上小等分刻度有10个的 20个的 50个的 见下表 4 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 精确度 mm 如下图是几种不同规格的游标卡尺的读数及注意事项 游标卡尺的读数应注意以下几点 看清精确度例如 下图 易错成11 4 0 1mm 11 40mm 正确的应为11 4mm 游标卡尺不需估读 后面不能随意加零 例如 如下图 易错成10 12 0 05mm 10 6mm 正确的应为10 60mm 主尺上的单位应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1mm 例如 如下图 易错成 5 4 0 05 mm 5 20mm 正确的应为 50 4 0 05 mm 50 20mm 区分零刻度与标尺最前端例如 如下图 易错成13 10 0 05mm 13 50mm正确读数为14 10 0 05mm 14 50mm 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 应该在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 3 开关s闭合前 滑动变阻器的阻值要调至最大 4 电流不宜太大 电流表用0 0 6a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 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 1 安全性原则 通过电源 电阻 电流表 电压表等的电流不能超过其允许的额定电流 2 精确性原则 根据实验的需要 选取精度合适的仪器 以尽可能的减小实验误差 电压表 电流表指针的偏角要大于满偏的三分之一 3 操作方便 实验时要调节方便 易于操作 比如对滑动变阻器 如果是用分压法连入电路的 则应选用小量程的滑动变阻器 只有这样 在移动滑片时 相应的用电器上的电压变化才会明显 如果选用大量程的滑动变阻器 就会出现在移动滑片时 刚开始时用电器上的电压几乎不变 过了某位置后又突然增大的现象 不易操作 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 在本实验中 由于电表内电阻的影响 从而使金属导线电阻测量值偏小 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 等效替换法连接电路如图所示 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 电流表中的电流示数相同 则表明rx r 即可测出rx 2 附加电阻法连接电路如图所示 r1为一阻值较大的固定电阻 rx为待测电阻 1 某学生用螺旋测微器测量不同金属导线的直径 其示数如图 a b c 所示 该金属导线的直径读数为 a mm b mm c mm 例1 2 用游标为50分度的游标卡尺测量某工件的长度时 示数如图 d 所示 则测量结果应该读作 mm 思路指导 根据螺旋测微器读数规则读取图示的读数 游标卡尺读数时首先应弄清游标卡尺 游标尺的规格 然后根据读数规则读取 解析 1 a 读数 4 5mm 9 2 0 01mm 4 592mm b 读数 1 5mm 38 0 0 01mm 1 880mm c 读数 8 5mm 10 0 0 01mm 8 600mm 2 该游标卡尺为50分度的游标卡尺 其精确度为0 02mm 读数 10mm 20 0 02mm 10 40mm 答案 1 a 4 592 4 591 4 594均对 b 1 880 1 879 1 881均对 c 8 600 8 599 8 601均对 2 10 40 1 如图一所示的三把游标卡尺 它们的游标尺自左至右分别为9mm长10等分 19mm长20等分 49mm长50等分 它们的读数依次为 mm mm mm 2 使用螺旋测微器测量金属丝的直径 示数如图二所示 则金属丝的直径是 mm 变式训练1 解析 1 最上面图读数 整毫米是17 不足1毫米数是7 0 1mm 0 7mm 最后结果是17mm 0 7mm 17 7mm 中间图读数 整毫米是23 不足1毫米数是14 0 05mm 0 70mm 最后结果是23mm 0 70mm 23 65mm 最下面图读数 整毫米是3 不足1毫米数是9 0 02mm 0 18mm 最后结果是3mm 0 18mm 3 18mm 2 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 0 0 01mm 2 150mm 答案 1 17 723 703 18 2 2 150 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 其中某一次测量结果如图所示 其读数应为 mm 该值接近多次测量的平均值 例2 2 用伏安法测金属丝的电阻rx 实验所用器材为 电池组 电动势3v 内阻约1 电流表 内阻约0 1 电压表 内阻约3k 滑动变阻器r 0 20 额定电流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 进行实验测量 记录数据如下 由以上实验数据可知 他们测量rx是采用下图中的 图 选填 甲 或 乙 3 下图是测量rx的实验器材实物图 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 请根据 2 所选的电路图 补充完成图中实物间的连线 并使闭合开关的瞬间 电压表或电流表不至于被烧坏 4 这个小组的同学在坐标纸上建立u i坐标系 如下图所示 图中已标出了与测量数据对应的4个坐标点 请在图中标出第2 4 6次测量数据的坐标点 并描绘出u i图象 由图象得到金属丝的阻值rx 保留两位有效数字 5 根据以上数据可以估算出金属丝电阻率约为 填选项前的符号 a 1 10 2 mb 1 10 3 mc 1 10 6 md 1 10 8 m 6 任何实验测量都存在误差 本实验所用测量仪器均已校准 下列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 若将电流表和电压表的内阻计算在内 可以消除由测量仪表引起的系统误差d 用u i图象处理数据求金属丝电阻可以减小偶然误差 思路指导 实验电路的选取根据测量的数据和所提供的仪器进行选择 由实验数据可知 rx两端电压的最小值0 10v 实验中待测金属丝的电阻rx 5 滑动变阻的最大阻值为20 如果采用乙电路 当滑动变阻器接入电路的电阻最大时 rx两端电压最小 从而做出正确选择 由实验原理 实验仪器本身产生的误差为系统误差 由读数和操作产生的误差为偶然误差 减小偶然误差的方法就是重复多次取平均值的方法或作图象的方法 答案 1 0 0397 0 395 0 399均可 2 甲 3 如图 a 所示 4 如图 b 所示4 5 4 3 4 7均可 5 c 6 cd 2013年安徽卷 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