高考物理二实验与探究考点2电学实验七测定金属电阻率实(同时练习使用螺旋测微器)教案

考点二电学实验实验七测定金属的电阻率(同时练习使用螺旋测微器)基础点实验电路图与实物连结图2．实验目的掌握螺旋测微器和游标卡尺的原理及读数方法。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。会用伏安法测电阻，并能测定金属的电阻率。3．实验原理依据电阻定律公式知道只需测出金属丝的长度和它的直径d，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。4．实验器械被测金属丝，直流电源(4V)，电流表(0～0.6A)，电压表(0～3V)，滑动变阻器(50Ω)，开关，导线若干，螺旋测微器，毫米刻度尺。5．实验步骤直径测定：用螺旋测微器(或游标卡尺)在被测金属丝上的三个不一样地点各测一次直径，求出其均匀值，计算出金属丝的横截面积πd2＝。4电路连结：按以下图的电路原理图连结好用伏安法测电阻的实验电路。(3)长度丈量：用毫米刻度尺丈量接入电路中的被测金属丝的有效长度，频频丈量3次，求出其均匀值l。U、I丈量：把滑动变阻器的滑片调理到使接入电路中的电阻值最大的地点，电路经检查确认无误后，闭合开关S，改变滑动变阻器滑片地点，读出几组相应的电流表和电压表示数I和U的值，填入表格中，断开开关S，求出电阻Rx的均匀值。拆掉实验线路，整理好实验器械。6．数据办理在求Rx的均匀值时可用两种方法：U①用Rx＝I分别算出各次的数值，再取均匀值。②用U-I图线的斜率求出。(2)计算电阻率：将记录的数据

U、I、l、d的值代入电阻率计算式

Sπd2Uρ＝Rx＝。l4lI重难点一、精细丈量工具的使用1．螺旋测微器结构：以下图，它的测砧A和固定刻度B固定在尺架C上，旋钮D、微调旋钮D′和可动刻度E、测微螺杆F连在一同，经过精细螺纹套在B上。原理：测微螺杆F与固定刻度B之间的精细螺纹的螺距为0.5mm，即旋钮D每旋转一周，F行进或退后0.5mm，而可动刻度E上的刻度为50等份，每转动一小格，F行进或退后0.01mm，即螺旋测微器的精准度为0.01mm。读数时估读到毫米的千分位上，所以，螺旋测微器又叫千分尺。读数：丈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。丈量值(mm)＝固定刻度数(mm)(注意半毫米刻度线能否露出)＋可动刻度数(估读一位)×0.01(mm)以下图，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。特别提示螺旋测微器需要估读，最后一位数字为预计数字，读数和记数时预计位为有效数字的最后一位。2．游标卡尺结构：主尺、游标尺(主尺和游标尺上各有一个内、外丈量爪)，游标尺上还有一个深度尺(以下图)。用途：丈量厚度、长度、深度、内径、外径。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。不论游标尺上有多少个小平分刻度，它的刻度部分的总长度比主尺上的相同多的小平分刻度少1mm。常有的游标卡尺的游标尺上小平分刻度有10格的、20格的、50格的，其读数见下表：(4)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，则记录结果表示为(x＋K×精准度)mm。需要注意的是，不论是哪一种卡尺，

K值均不需要向后估读一位。(5)以下图，有一游标卡尺，主尺的最小分度是

1mm，游标上有

20个小的平分刻度。用它丈量一工件的长度，图示的读数为

104mm＋0.05×0mm＝

104.00mm。特别提示游标卡尺读数不需要估读，其丈量结果的末位数字应为精准度的整数倍。如20分度的结果末位数只好是5或0。二、伏安法测电阻、电表连结方式的选择1．电流表的内接法和外接法的比较两种电路的选择阻值比较法若Rx?RV，宜采纳电流表外接法；若Rx?RA，宜采纳电流表内接法。临界值计算法Rx＜RVRA时，用电流表外接法；Rx>RVRA时，用电流表内接法。实验尝试法：按以下图接好电路，让电压表一个接线柱P先后与a、b处接触一下，假如电压表的示数有较大的变化，而电流表的示数变化不大，则可采纳电流表外接法；假如电流表的示数有较大的变化，而电压表的示数变化不大，则可采纳电流表内接法。三、常用电表的读数原则对于电压表和电流表的读数问题，第一要弄清电表量程，即指针指到最大刻度时电表同意经过的最大电压或电流，而后依据表盘总的刻度数确立精准度，依据指针的实质地点进行读数即可。(1)0～3V的电压表和0～3A的电流表的读数方法相同，此量程下的精准度分别是0.1V和0.1A，看清楚指针的实质地点，读到小数点后边两位。(2)对于0～15V量程的电压表，精准度是0.5V，在读数时只需求读到小数点后边一位，即读到

0.1V

。(3)对于

0～0.6A

量程的电流表，精准度是

0.02A

，在读数时只需求读到小数点后边两位，这时要求“半格估读”，即读到最小刻度的一半

0.01A

。四、偏差剖析1．系统偏差采纳伏安法丈量金属丝的电阻时，因为采纳的电流表外接法，丈量值小于真切值，使电阻率的丈量值偏小。因为金属丝通电后发热升温，会使金属丝的电阻率变大，造成丈量偏差。2．有时偏差(1)金属丝的横截面积是利用直径计算而得的，直径的丈量是产生偏差的主要根源之一。金属丝的长度丈量、电流表和电压表的读数等均会带来有时偏差。五、注意事项1．螺旋测微器的使用丈量前一定校正零点。丈量时，当测微螺杆F将要接触被测物体时，要停止使用旋钮D，改用微调旋钮D′，当听到“咔、咔”声后，停止转动，以防止P和被测物体间产生过大的压力。螺旋测微器应估读一位，即以mm作单位，应读到小数点后边第三位。2．测定金属的电阻率丈量被测金属导线的有效长度，亦即电压表两头点间的待测导线长度，丈量时应将导线拉直，频频丈量三次，求其均匀值。本实验中被测金属导线的电阻值较小，所以实验电路一般采纳电流表外接法。实验连线时，应先从电源的正极出发，挨次将开关、电流表、待测金属丝、滑动变阻器连成干路，而后再把电压表并联在待测金属丝的两头。电流不宜太大(电流表用0～0.6A量程)，通电时间不宜太长，免得金属丝温度高升，致使电阻率在实验过程中变大。闭合开关S以前，必定要使滑动变阻器的滑片处在有效电阻值最大的地点。六、实验改良在本实验中，因为电表内阻的影响，使金属丝电阻的丈量值偏小，能够改良实验电路，除去因为电表内阻的影响而带来的实验偏差。1．等效代替法以下图电路，R为电阻箱，Rx为待测电阻，经过调理电阻箱R，使单刀双掷开关S分别接1和2时，电流表的示数相同，则有Rx＝R，即可测出Rx。2．附带电阻法以下图电路，R1为一阻值较大的定值电阻，Rx为待测电阻。断开开关S2，闭合开关S1，调理变阻器R，使电流表、电压表都有一个适合读数，记下两表读数I1、U1。(2)保持变阻器

R不变，再闭合

S2，记下两表的读数

I2、U2。U1U2待测电阻Rx＝－。I1I2[考法综述]本实验为高考热点实验之一，因为波及到了丈量工具刻度尺(毫米)、螺旋测微器的使用，以及伏安法测电阻、滑动变阻器限流式接法等，所以较为热点。但应注意这些技法在其余创新实验中的组合应用。复习本实验时应以掌握基础为原则，应掌握：种工具——螺旋测微器、游标卡尺种方法——内接法、外接法个原则——常用电表的读数原则命题法1两种丈量工具的使用典例1某同学丈量一个圆柱体的电阻率，需要丈量圆柱体的尺寸和电阻。分别使用游标卡尺和螺旋测微器丈量圆柱体的长度和直径，某次丈量的示数如图甲和图乙所示，长度为________cm，直径为________mm。按图丙连结电路后，实验操作以下：①将滑动变阻器R的阻值置于最________处(填“大”或“小”)；将S拨向接点1，闭12合S1，调理1，使电流表示数为I0；R②将电阻箱2的阻值调至最________(填“大”或“小”)；S2拨向接点2；保持1不变，RR调理2，使电流表示数仍为I0，此时2阻值为1280Ω。RR由此可知，圆柱体的电阻为________Ω。[答案①大②大(3)1280[分析](1)长度为(50mm＋1×0.1mm)＝50.1mm＝5.01cm；直径为(5.0mm＋31.5×0.01mm)＝5.315mm。本实验的实验原理为等效代替法，在实验操作过程中，为了保证安全，要求电路接通时电路中的电流尽可能小，即应使可调电阻的阻值最大。【解题法】游标卡尺的读数技巧游标卡尺的读数方法：“三看”第一看→精准度比如(如图1所示)图1易错读成11mm＋4×0.1mm＝11.40mm正确的应为11.4mm，游标卡尺不需估读，后边不可以任意加零，也不可以任意去零。比如(如图2所示)图2易错读成10mm＋12×0.05mm＝10.6mm，正确的应为10.60mm。第二看→游标尺上的0刻度线地点，划分零刻度与标尺最前端比如(如图3所示)图3易错读成11mm＋10×0.05mm＝11.50mm正确读数为14mm＋10×0.05mm＝14.50mm第三看→游标尺的哪条(第N条)刻度线与主尺上的刻度线对齐，主尺上的单位为厘米，主尺上表记的1、2、3等数字往常是指厘米，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。比如(如图4所示)图

4易错成(5＋4×0.05)mm＝5.20mm正确读数为(50＋4×0.05)mm＝50.20mm命题法2实验原理、方法与技术典例2在“测定金属的电阻率”实验中，所用丈量仪器均已校准，待测金属丝接入电路部分的长度约为50cm。(1)用螺旋测微器丈量金属丝的直径，此中某一次丈量结果如图1所示，其读数应为________mm(该值靠近多次丈量的均匀值)。(2)用伏安法测金属丝的电阻

RX。实验所用器械为：电池组

(电动势

3V，内阻约

1Ω)、电流表

(内阻约

0.1

Ω)、电压表

(内阻约

3kΩ)、滑动变阻器

R(0～20

Ω，额定电流

2A)

、开关、导线若干。某小组同学利用以上器械正确连结好电路，进行实验丈量，记录数据以下：次数

1

2

3

4

5

6

7U/V

1.00

1.501.70

2.30I/A

0.020

0.060

0.160

0.220

0.340

0.460

0.520由以上实验数据可知，他们丈量

RX是采纳图

2中的________图(选填“甲”或“乙”

)。(3)图3是丈量

RX的实验器械实物图，图中已连结了部分导线，滑动变阻器的滑片

P置于变阻器的一端。请依据

(2)所选的电路图，增补达成图

3中实物间的连线，并使闭合开关的瞬时，电压表或电流表不至于被烧坏。(4)这个小组的同学在座标纸上成立U-I坐标系，如图4所示，图中已标出了与丈量数据对应的

4个坐标点。请在图

4中标出第

2、4、6次丈量数据的坐标点，并描述出

U-I

图线。由图线获得金属丝的阻值

RX＝________Ω(保存两位有效数字

)。依据以上数据能够估量出金属丝电阻率约为________(填选项前的符号)。A．1×10－2Ω·mB．1×10－3Ω·mC．1×10－6Ω·mD．1×10－8Ω·m(6)(多项选择)任何实验丈量都存在偏差。本实验所用丈量仪器均已校准，以下对于偏差的说法中正确的选项是________(有多个正确选项)。A．用螺旋测微器丈量金属丝直径时，因为读数惹起的偏差属于系统偏差B．因为电流表和电压表内阻惹起的偏差属于有时偏差C．若将电流表和电压表的内阻计算在内，能够除去由丈量仪表惹起的系统偏差D．用U-I图象办理数据求金属丝电阻能够减小有时偏差[答案](1)0.397(0.395～0.399均可)甲如图5所示如图64.5(4.3～4.7)(5)C(6)CD[分析](1)千分尺读数：固定刻度值＋旋转刻度格数×0.01mm＝0＋39.7×0.01mm0.397mm。XER(2)由测的U、I值得R约5Ω，乙图供给的最小电压XA＋＝0.6V，应选U＝X＋＋RRRr用甲图电路。(3)见答案图5所示。(4)描点后可见，第6次丈量偏差很大，舍去，作过O点的直线将其余6个点拟合到直线上，如答案图6所示。XUR＝I＝4.5Ω。ρlRS－6(5)由R＝S，ρ＝l≈1.1×10Ω·m，应选C。(6)因为察看角度及察看能力不一样，对测微器读数产生有时偏差，选项A错误；电流表和电压表不行能成为理想电表，对丈量带来的偏差是不行防止的，属于系统偏差，选项B错误；电压表内阻的分流，是产生系统偏差的原由，假如将其电阻计算在电路内，如前面实RVRXRVR测，即可除去系统偏差。验电路，R测＝，RX＝V－V＋R测X【解题法】实物图连线的原则与技巧总的原则：先串后并，接线到柱，注意量程和正负。对限流电路，只需用笔划线当成导线，从电源正极开始，把电源、开关、滑动变阻器、“伏安法”部分挨次串连起来即可(注意电表的正负接线柱和量程，滑动变阻器应调到阻值最大处)。对分压电路，应当先把电源、开关和滑动变阻器的所有电阻丝三部分用导线连结起来，而后在滑动变阻器电阻丝两头之中任选一个接头，比较该接头和滑动头的电势高低，根据“伏安法”部分电表正负接线柱的状况，将“伏安法”部分接入该两点间。(注意滑动变阻器应调到使“伏安法”部分所接两点间阻值最小处)命题法3实验的迁徙、拓展与创新典例3有一根修长而均匀的金属管线样品，长约为60cm，电阻大概为6Ω，横截面如图甲所示。用螺旋测微器丈量金属管线的外径，示数如图乙所示，金属管线的外径为________mm；现有以下器械：A．电流表(量程0.6A，内阻约0.1Ω)B．电流表(量程3A，内阻约0.03Ω)C．电压表(量程3V，内阻约3kΩ)D．滑动变阻器(1750Ω，0.3A)E．滑动变阻器(15Ω，3A)F．蓄电池(6V，内阻很小)G．开关一个，带夹子的导线若干要进一步精准丈量金属管线样品的阻值，电流表应选________，滑动变阻器应选________。(只填代号字母)请将以下图的实质丈量电路增补完好。(4)已知金属管线样品资料的电阻率为ρ，经过多次丈量得出金属管线的电阻为R，金属管线的外径为d，要想求得金属管线内形状不规则的中空部分的