41探究决定导线电阻的因素

1、尺身賈囂爪紧固螺钉主尺游标尺外测量爪第41课时探究决定导线电阻的因素 【考点要求】:1. 掌握电流表、电压表和滑动变卩fl器的使用 方法及电流表和电压表的读数方法。2. 掌握螺旋测微器及游标卡尺的原理及读 数力法。3. 会用伏安法测电阻，进一步测定金属的电 阻率。【课前知识梳理】:1. 螺旋测微器的构造原理及读数（1）螺旋测微器的构造如图所示是常用的螺旋测微器：它的小 砧a和固定刻度s固定在框架f上，旋钮k、 微调旋钮k和可动刻度h、测微螺杆p连在 起，通过梢密螺纹套在s上。螺旋测微器的原理测微螺杆p与固定刻度sz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,

2、而可动刻度h上的刻 度50等份，每转动一小榕，p前进或后退 o.olmmo即螺旋测微器的精确度为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数毫米数 由读出，小数部分由读出。测呈值（毫米）=1古i定刻度数（毫米）（注意半 毫米刻线是否霜出）+可动刻度数（估读一 位）x0.01（毫米）如图所示，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+ 15.0x0.01 mm=2.150mm.2. 游标卡尺（如图）（1）构造：主尺、游标尺（主尺和游标尺上各冇 一个内外测量爪）、游标尺上还有一个深度 尺，尺

3、身上述有一个紧固螺钉。（2）用途：测量厚度、长度、深度、内径、外 径。原理：利川主尺的最小分度与游标尺的最 小分度的差值制成。不管游标尺上冇多少个小等分刻度，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, 见卜表：刻度格数（分度）刻度 总长度毎小格与1mm的差 值精确度 （可准确 到）1109 mm0,1mm0.1mm2019 mm0.05mm0.05mm5049 mm0.02mm0.02mm读数：若用x表示由上读出的整毫米数，k表示从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+kx梢确度）

4、mim3.伏安法测电阻（1）电流表的内接法和外接法的比较内接法外接法电路图误差原因电流表分压电压表分流uux+匕/测=ix + la电阻测量值i mr x + r 人 > r x测量值大于真实 值r厂牛1 jmr n < rr , + r、测量值小于真实血 适用条件x适用条件ra«rxrv»rx适用于测量大电阻小电阻(2) 两种电路的选择 阻值比较法：将待测电阻的估计值与电压 表、电流表内阻进行比较，若心较小，宜采 用电流表外接法；若心较大,宜采用电流表 内接法。简单概括为“大内偏大，小外偏小"。 临界值计算法:rx <时，用电流表外接法。二、实

5、验器材亳米刻度尺，螺旋测微器，直流电流表 和直流电压表，滑动变阻器(阻值范围 050q),电池组，电键，被测金属丝，导线 若干。三、实验过程1. 求导线横截面积s,在准备好的金属丝上 三个不同位宜丿ij螺旋测微器各测一次直径， 求出其平均值，s=7t和4。2. 将金属丝两端固定在接线柱上悬空拉直， 用毫米刻度尺测虽接入电路的金属丝长度a>-r,rrx > yjrvra时，用电流表内接法。 实验试探法：按图接好电路，让电压表一 根接线柱p先后与,方处接触一下，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

6、 变化不大，则可采用电流表的内接法。4. 电阻率的测定原理把金属丝接入如图所示的电路中，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rx=u/1。计算金属丝的电 阻心，然后用米尺测量金属丝的有效长度/， 用螺旋测微器测址金属丝的宜径d,计算岀 金属丝的横截面积s；根据电阻定律 51 is, 得ill计算金属丝 电阻率 的 公式rs 7idup :/4/(即冇效长度)，反复测量三次，求出平均值/3. 按照原理图(如图所示) 连好川伏安法测电阻的 实验电路。4. 把滑动变阻器调到接入电路屮的电阻值最 大的位置，检查无误后，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

7、电流值和电压值记录在表格屮，断开s,求 出导线电阻rx的平均值。5. 整理仪器。四、数据处理1. 在求他的平均值时可用两种方法：(1) 第一种是用rh算出各次的数值，再取 平均值。(2) 第二种是用图线的斜率求出。2. 计算电阻率:将记录的数据心、人的值,代入电阻率计算公式p =空=也匕oi11五、误差分析1. 金属丝直径、长度的测量带來误差。2. 测量电路中电流表及电压表对电阻测量的影响，因为电流表外接，所以r测r氏，由r = pg知。测°戊3. 通电电流过人，时间过长，致使电阻丝发 热，电阻率随之变化带來谋差。六、注意事项1. 螺旋测微器的使用(1) 测量前须校对零点：先使小砧/

8、与测微螺 杆p并拢，观察可动刻度零刻度线与同定刻 度的轴向线是否重合，以及可动刻度的边缘 与固定刻度的零刻度线是否重合，不重合时, 用存放螺旋测微器盒中的工具调节，直到完 全重合为止。(2) 测量时，当测微螺杆p将要接触被测物体 时，要停止使用旋钮k,改用微调旋钮 以避免p和被测物体间产生过人的压力这 样，既可以保护仪器，乂能保证测量结果准 确。当听到“咔、咔”声后,止动，即可读 数。(3) 螺旋测微器应估读一位，即以mm作单位, 应读到小数点后面笫三位。(4) 为防止读出的数据岀现差错，可在读数前 估计大概读数值，若发现最后读数与开始佔 计数值相差较人，立即检杏出错原因，如半 毫米刻线是否露

9、出。2测定金属丝的电阻率(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。(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) 电键s闭合前，滑动变阻器的肌值要调至 最大。电流不宜a大(电流表用00.6a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人。(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。七、实验改进在本实验中，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

10、验 电路，消除由于电农内阻的彫响而带來的实 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，通过调节电阻箱人， 使单刀双掷开关s分別 接1和2,若电流表中的 电流示数相同，就表明rx=r,即可测出2. 附加电阻法 连接电路如图所示，r为一 阻值较人的固定电阻，凡为 待测电阻。(10断开，闭合s调节变阻 器乩使电流表、电压表都 冇一个适当读数，记下两表读数人、3。(2) 保持变阻器r不变，再闭合s2,记下两表 的读数厶、(3) 待测电阻&=3厂62。【课堂互动导学】:1.某同学想要了解导线 在质最相同时，电阻与 截血积的关系，选取了 材料相同、质量相等的5 根导线

11、，进行了如下实 验：(1) 用螺旋测微器测量某导线的直径如图所示，读得直径弄mmo(2) 该同学经实验测量及相关计算得到如卜数 据：电阻&q)121.050.023.910.03.1导线直径d(mm)0.8010.9991.2011.4941.998导线截面0.5040.7841.1331.7533.135ffli积5(mm2)请你根据以上数据判断，该种导线的电阻r 与截而积s是否满足反比关系？若满足反比 关系，请说明理由；若不满足，请写出r与s应满足的关系。若导线的电阻率p=5.1xlo-7qm,则表中肌值为3.1q的导线长度/=m（结果保留两位有效数字）。2.在“探究决定导线电阻

12、的因素'的实验中，需要用 刻度尺测出被测金属丝的 长度用螺旋测微器测 出金属丝的直径，用电 流表和电压农测出金属丝夹，金加夹可在金加丝上移动。请根据现有 器材，设计实验电路，并连接电路实物图卬。 实验的主要步骤如f： 正确连接电路，设定电阻箱的阻值，开启 电源，合上开关； 读出电流表的示数，记录金属夹的位置； 断开开关，,合上开关，重复的操作。该小组测得电流与金属丝接入长度关系的 数据，并据此绘出图乙的关系图线，其斜率 为a"m'（保留三位冇效数字）；图线纵轴截距与电源电动势的乘积代表 了的电阻之和。金属丝金属夹的电阻心。用电流表和电压表测金属丝的电m时,由于电压表、

13、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。按如图所示的电路进行测量，可 以消除由丁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s,调 节滑动变阻器r和人2,使电压表和电流表的 示数尽量大些（不超过虽程），读出此吋电压表 和电流表的不数3、io笫二步：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6、z2o 请写出由以上记录数据计算被测电阻的衣达式 rx=3.某实验小纽利用实验室提供的器材探究一种金属丝的电阻率，所用的器材包扌亠 输出为3v的直流稳压电源、电流表、待测金属丝、螺旋测微器（千分尺）、米尺、电阻箱、开关和 导线等。（1）他们截取了一段金属丝，拉直后固定在绝 缘的米尺上，并在金属丝上夹上一个小金属87654()_gffigy 5 ulijffisn三一三三一 & rrr二 二二二二二二 m tm""?t-t-rf f f z"r"r"r"r"r t"-r十十4-r"r-r-"