高中物理(校级优秀学案)实验：测定金属的电阻率

1、实验三测定金属的电阻率一、螺旋测微器1. 构造：如图所示，万为固定刻度，E为可动刻度2. 原理：测微螺杆尸与固定刻度万之间的精密螺纹的螺距为0.5,即旋钮0每旋转一周，尸前进或后退0.5,而可动刻度巧上的刻度为等份，每转动一周，尸前进或后退 mm,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：（1）测量时被测物体长度的半毫米数由固定刻度读出，不足半毫米部分由可动刻 度读出测量值（mm）=固定刻度数（Inm） +可动刻度数（估读一位）×O.O1 （mm）二、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）、游标尺上还

2、有一个深度尺。内 *Tv2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 Inm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, 其读数见下表：刻度格数（分度）刻度总长度每小格与1 mm的差值精确度109 InnI0. 1 mmInin2019 mm0. 05 mmIIiln5049 mm0. 02 mmInnI4读数：若用X表示从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×

3、;精确度）mm°例1.如上右图所示螺旋测微器和游标卡尺的读数分别是mm和三、常用电表的读数(I) O3 V的电压表和03 A的电流表读数方法相同，此量程下的精确度是0 1 V或 0. 1 A,看清楚指针的实际位置，读到小数点后面两位。(2) 对于O15 V量程的电压表，精确度是05 V,在读数时只要求读到小数点后面一 位,即读到01 VO(3) 对于OO. 6 A量程的电流表，精确度是002 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0Ol A四、实验1. 实验原理根据电阻定律，只要测量出金属丝的长度1和它的直径丛计算出横截面积$并用伏 安法测

4、出电阻即可计算出金属丝的电阻率。2. 实验器材被测金属丝，直流电源，电流表，电压表，滑动变阻器，螺旋测微器，毫米刻度尺。3. 实验步骤(1) 用螺旋测微器在被测金属丝上的三个不同位置各测一次宜径，求出其平均值么(2) 接好用伏安法测电阻的实验电路。(3) 用毫米刻度尺测量金属丝接入电路的长度，反复测量三次，求出其平均值1。(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位置。(5) 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Z和的值， 填入记录表格内。(6) 将测得的兄、2、/值，代入公式Q=中，计算出金属丝的电阻率。4. 注意事项(1) 为了方便，测量直径时应在金

5、属丝连入电路之前测量。(2) 先将导线接入电路，在测量导线接入电路部分的长度。(3) 电流表外接法：本实验中被测金属丝的阻值较小，故采用电流表外接法.五、电流表的外接法和内接法：1、电流表的外接法和内接法的对比外接法内接法电路图U±1r>-1-LL误差原因电压表分流作用=IKlVUjI 准确电流表分压作用U=Uii+u A 准确电阻测量值测量值小于真实值,为RXRV并联值测量值大于真实值,为RXRA串联值适用条件测量小电阻测量大电阻2>电流表外接法和内接法的选择方法(1) 定量判定法：若已知待测电阻的阻值为电流表的内阻为心，电压表的内阻为心，测量小电阻, 用“外接法”；测

6、量大电阻，用“内接法”。令R°=、RRa，当R>R°时为大电阻用内 接法；当RX < R0时为小电阻用外接法。两种接法可以简单概括为“小外偏小，大内偏大”。(2) 试触法：按图4接好电路，让电压表一根接线柱P先后与冬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，则可釆用电流表内接法。六、滑动变阻器的限流接法和分压接法K两种接法的对比限流接法分压接法对比说明两种接法电路图(a)Ci R. -,Ilr=O "s(b)串并联关系不同闭合开关S前滑动触头的位置

7、都是为了保 护负载心2>限流电路、分压电路的选择原则 下列三种情况必须采用分压接法：(1) 负载的电压或电流要求从零开始连续可调;(2) 当负载的电阻&远大于滑动变阻器的最大值R,实验要求的电压变化范围较大 时，必须采用分压接法。(3) 若采用限流接法，负载的实际电压(或电流)的最小值仍超过负载的额定值时, 只能采用分压接法。例2、一位电工师傅为测量某电线厂生产的铜芯电线的电阻率，他截取了一段长为Z的电 线，并测得其直径为2用多用电表测其电阻发现阻值小于1 Q。为提高测量的精度， 他从图器材中挑选了一些元件，设计了一个电路，重新测量这段导线的电阻A电源E：电动势为3.0 V,内阻

8、不计B. 电压表：量程为03.0 V,内阻约为2 kC. 电压表V2：量程为015.0 V,内阻约为6 kD. 电流表打：量程为00.6 A,内阻约为1 E电流表A?：量程为03.0 A,内阻约为0.1 F-滑动变阻器尿：最大阻值5 Q9额定电流2.0 AG滑动变阻器丘：最大阻值1 k,额定电流:Lo AH-开关S个，导线若干(1) 实验时电压表选;电流表选;滑动变阻器选o(2) 请设计合理的测量电路，把电路图画在作图框中，在图中表明元件符号。(3) 在实物图中用笔画线替代导线连接元件。(4) 某次测量时，电压表示数为仏电流表示数为Z,则该铜芯电线材料的电阻率的表达 式为P= 针对练习1>

9、; (1)如图所示的三把游标卡尺,它们的读数依次为,mm,mm。(2)使用螺旋测微器测量金属丝的直径，示数如图所示，则金属丝的直径是mm。(3) 上图中电流表使用O. 6 A量程时，对应刻度盘上每一小格代表A,图中表针示数 A;当使用3 A量程时，对应刻度盘上每一小格代表A,图中表针示数为。上图中电压表使用较小量程时，每小格表示V,图中表针的示数为V。使用的是较大量程时，每小格表示V，图中表针示数为 Vo2、实际电流表有内阻，可等效为理想电流表与电阻的串联.测量实际电流表G的内阻星 的电路如图所示。供选择的仪器如下： 待测电流表G(O5 mA,内阻约300 Q)； 电流表G2(O10 mA,内

10、阻约IOO Q)； 定值电阻(300 ); 定值电阻(IO Q)； 滑动变阻器氏(01 OOO )j 滑动变阻器C(O20 ). 干电池(1.5 V)； 电键S及导线若干.定值电阻应,滑动变阻器应选_(2)用线条在上图中把实物图补充连接完整。(3)补全实验步骤： 按电路图连接电路，将滑动变阻器的滑动触头移至最端(填“左”或“右”); 闭合电键S,移动滑动触头至某一位置，记录G、G的读数Z、; 多次移动滑动触头，记录相应的Gx G读数I；. I2; 以E为纵坐标，Z为横坐标，作出相应图线，如图所示。根据Iz-L图线的斜率Z及定值电阻，写出待测电流表内阻的 表达式 3、在测童金属丝电阻率的实验中，

11、可供选用的器材如下:待测金属丝：忆（阻值约4 Q9额定电流约0. 5 A）；电压表：V（量程3 V,内阻约3 k）电流表：九（量程0.6 A,内阻约02 ）.A, 量程3 A,内阻约0.05 ）;电源：2（电动势3 V,内阻不计）；鸟（电动势12V,内阻不计）；滑动变阻器：丘（最大阻值约20 Q）； 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4、（2011 新课标全国 22）为了测量一微安表头A的内阻，某 同学设计了如图29所示的电路

12、.图中，A。是标准电流表，凡和 局分别是滑动变阻器和电阻箱，S和S,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：将S拨向接点1,接通S，调节,使待测微安表头指针偏转到适当位置，记下此时的读数Z;（2）然后将S拨向接点2,调节,使,记下此时屁的读数；（3）多次重复上述过程，计算尼读数的,此即为待测微安表头内阻的测量值。5、某同学用伏安法测一个未知电阻的阻值，他先将电压表接在E点，读得两表示数分别I®1为U=30V, =3.0 mA,然后将电压表改接在厶点，读得 两表示数分别为仏=29V, =4.0 mA,如图所示，由此可知电压表应接到点误差较小，测得丘值应为Q

13、O 6、（2011 天津理综）某同学测量阻值约为25 kQ的电阻血 现备有下列器材：A电流表（量程100 UA,内阻约2 kQ）B. 电流表（量程500 UA,内阻约300 ）C. 电压表（量程15V,内阻约100 k）D. 电压表（量程50 V,内阻约500 k）E直流电源（20 V,允许最大电流1 A）F滑动变阻器（最大值1 k,额定功率1 W）G电键和导线若干电流表应选,电压表应选o （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, 实验前请你检査该电路，指出电路在接线上存在的问题：实验三答案例 1、2.150mm, 10.05OCm例2、(I

14、)B E F (2)见下图(3)见下图针对练习1解：（1）最上面图读数：主尺是11 InnLf游标尺是4X0 1 mm=04 mm,结果是11 mm+0. 4 mm=ll. 4 mm。中间图读数：主尺是50 mm,游标尺是4×0. 05 mm=0. 20 mm,最后结果是50 mm÷0. 20 nun =50. 20 mm。最下面读数：主尺是23,游标尺是IOXO.02 Inm=O.2OnIn1,最后结果是23+. 20 =20. 20 mm。(2)固定刻度示数为Omnb不足半毫米的从可动刻度上读，其示数为39.8,最后的读数:O mm+39. 8×0. Ol m

15、m=0. 398 mm。(3)使用0.6 A量程时，刻度盘上的每一小格为0. 02 A,表针示数为0. 44 A；当使用3 A量程时，每一小格为0.1 A,表针示数为2. 20 AO电压表使用3 V量程时，每小格表示0.1 V,表针示数为1. 70 V；使用15 V量 程时，每小格为0.5 V,表针示数为& 5 VO2、解析(1)根据所给电路图知，定值电阻应与Gl并联，再与G2串联，由于氏=10 Q,与6、G2内阻相差太多，因此不选Rz,而选用=300 Qi同时从题图Ii-Il图象知，I2> Ii要 有多组数据才能描点连线画I-II图象，因此滑动变阻器应用 分压式接法；为方便调节

16、，滑动变阻器应选较小的&。(2) 如图所示(3) 将滑动变阻器的滑动触头移至最左端时，加在G、G2上 的电压为零。(4) 由电路图可知：(Z-Z)R=Zr,变形可得=(J+1),即I-I.图线的斜率Z =专+1，所以 r=(-l)o答案11) (2)如图所示 左(4)对=(E-I)R 3>答案 1.773(1.7711 775均正确)®Al氏 电路原理图见解析图解析 螺旋测微器的读数为1. 5 +27. 3×0.01 =1. 773 mm。在用伏安法测电阻的实验时，为使测量尽量精确，则电流表、 电压表指针需达到半偏以上，又因待测金属丝的额定电流为0.5 A,

17、所以电流表选A“电源选鸟即可。电路原理图如图所示。4、答案(1)几 标准电流表(或A.) (2)标准电流表(或AO)的读数仍为Z (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Z相同，可知待测微安表头的内阻与风的电阻相同。5、解析 两种接法中两表示数变化分别为: U= I U-Ui I =3. O V-2. 9 V=O. 1 V I= I I1-I2 I = I 3. 04. O I InA=1. O InAl 0.11 AI 1.0 1则Pr=T=3Qr -T=-T=3可见电流表示数的变化与电压表接a点时电流之比为1/3,而电压表示数的变化与电 压表接a点时电压之比为1/30,很明显，电流表示数变化较