高考物理大一轮复习 实验七 测定金属的电阻率课件

1、实验七 测定金属的电阻率,实验准备,实验目的,(1)掌握电流表、电压表和滑动变阻器的使用方法以及电流,表和电压表的读数方法.,(2)掌握螺旋测微器和游标卡尺的原理及读数方法. (3)会用“伏安法”测电阻，进一步测定金属的电阻率.,实验原理,结合_和_，用_测一段金 属丝的长度 l，用_测导线的直径 d，用_法,实验器材,毫米刻度尺、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 050 )、电池组、开关、被测金属丝、导 线若干.,欧姆定律,电阻定律,毫米刻度尺,螺旋测微器,伏安,d2 4l,r,实验过程,实验步骤,螺旋测微器,(1)用_在被测金属导线上的三个不同位置各测 一次直径，

2、求出其平均值 d. (2)依照电路图如图 s7-1 所示用导线将器材连好，将滑动变,最大,阻器的阻值调至_(填“最大”或“最小”). 图 s7-1,(3)用毫米刻度尺测量_中的被测金属导线的长度，,即有效长度，反复测量 3 次，求出其平均值 l.,(4)电路经检查确认无误后，闭合电键 s，改变滑动变阻器 滑片的位置，读出几组相应的电流值和电压值，记录在表格内； 断开电键 s，求出被测金属导线电阻 r 的平均值. (5)拆去实验线路，整理好实验器材. 数据分析,算出金属导线的电阻率.,接入电路,实验分析,误差分析,(1)金属丝直径、长度测量带来误差.,(2)电流表及电压表对电阻测量的影响，因为电

3、流表外接，,(3)通电电流过大、时间过长，致使电阻丝发热，电阻率随,之变化带来误差.,【基础检测】,(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 s7-2 所示， 校零时的读数为_mm，合金丝的直径为_mm.,图 s7-2,(2)为了精确测量合金丝的电阻 rx，设计出如图 s7-3 甲所 示的实验电路图，按照该电路图完成图乙中的实物电路连接.,甲,乙,图 s7-3,答案：(1)0.007 0.638(0.6360.640 mm 均正确) (2)如图 d22 所示.,图 d22,考点 1 游标卡尺与螺旋测微器 重点归纳,一、螺旋测微

4、器,1.构造：如图 s7-4 所示是常用的螺旋测微器.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 连在一起，通过精密螺纹套在 b 上.,图 s7-4,2.原理：测微螺杆 f 与固定刻度 b 之间的精密螺纹的螺距 为 0.5 mm，即旋钮 d 每旋转一周，f 前进或后退 0.5 mm，而 可动刻度 e 上的刻度为 50 等份，每转动一小格，f 前进或后退 0.01 mm.即螺旋测微器的精确度为 0.01 mm.读数时误差出现在 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

5、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).,二、游标卡尺,1.构造：如图 s7-5 所示，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.,图 s7-5,2.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 1 mm.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：,4.读数：若用

6、 x 表示由主尺上读出的整毫米数，y 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(xy精确度)mm.,典例剖析 例 1：(2014 年海南卷)现有一合金制成的圆柱体，为测量 该合金的电阻率，现用“伏安法”测圆柱体两端之间的电阻， 用螺旋测微器测量该圆柱体的直径，用游标卡尺测量该圆柱体 的长度.螺旋测微器和游标卡尺的示数如图 s7-6 甲和乙所示.,甲,乙,图 s7-6,(1)由上图读得圆柱体的直径为_cm，长度为_cm. (2)若流经圆柱体的电流为 i，圆柱体两端之间的电压为 u， 圆柱体的直径和长度分别为 d、l，测得 d、l、i、u 表示的电 阻率的关系式为_

7、. 解析：(1)螺旋测微器的读数为 1.5 mm34.40.01 mm 1.844 mm(1.8421.846 mm 范围内的均正确)；游标卡尺的读数 为 42 mm 80.05 mm 42.40 mm 4.240 cm.(2) 圆柱体的横,【考点练透】 1.(1)如图 s7-7 所示的两把游标卡尺，它们的游标尺从左到 右分别为 9 mm 长 10 等分、19 mm 长 20 等分，它们的读数依 次_mm，_mm.,甲,乙,图 s7-7,(2)使用螺旋测微器测量两个金属丝的直径，示数如图 s7-8 所示，则甲、乙金属丝的直径分别为_mm，_mm.,甲,乙,图 s7-8,解析：(1)图 s7-7

8、 甲读数：整毫米是 17，不足 1 毫米数是 70.1 mm0.7 mm，最后结果是 17 mm0.7 mm17.7 mm. 乙图读数：整毫米是 23，不足 1 毫米数是 170.05 mm0.85 mm，最后结果是 23 mm0.85 mm23.85 mm.,(2)图 s7-8 甲读数：甲固定刻度示数为 2.0 mm，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：2.0 mm 15.00.01 mm 2.150 mm.图乙读数：乙金属丝的直径为4.5 0.01 mm0.045 mm.,答案：(1)17.7 23.85 (2)2.150 0.045,一般要求各电表的实际读数不小

9、于其量程的 ，以减小读数,考点 2 电阻率的测量及实物连线 重点归纳,1.仪器选择的基本思路 (1)优先考虑安全因素,各电表的实际读数不能超过其量程，电阻类元件中的实际,电流(或电压)不能超过其允许的最大电流(或电压),(2)考虑读数误差因素,误差.,(3)仪器选择的一般步骤,首先选择唯一性的器材；,粗画电路图(暂不接电流表和电压表)；,估算回路中电流和电压的最大值，在电表的指针有较大 幅度的偏转但不超过其量程的情况下，结合已知器材的规格， 确定实验电路和实验器材.,2.注意事项,(1)实验中如果被测金属导线的电阻值较小，实验电路必须,用电流表外接法.,(2)测金属丝直径一定要选多个不同部位进

10、行测量.,(3)闭合开关 s 之前，一定要使滑动变阻器的滑片处在有效,电阻值最大的位置.,(4)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 00.6 a 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.,次的测量值，再取平均值；第二种方法是用图象法(u-i 图线)来 求出.若采用图象法，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.,典例剖析 例 2：(2014 年山东卷)实验室购买了一捆标称长度为 100 m 的铜导线，某同学想通过实验测定其实际长度

11、.该同学首先测得 导线横截面积为 1.0 mm2，查得铜的电阻率为 1.7108 m， 再利用如图 s7-9 甲所示电路测出铜导线的电阻 rx，从而确定导 线的实际长度.,甲,乙,图 s7-9,可供使用的器材有：,电流表：量程 00.6 a，内阻约 0.2 ； 电压表：量程 03 v，内阻约 9 k； 滑动变阻器 r1：最大阻值 5 ； 滑动变阻器 r2：最大阻值 20 ； 定值电阻：r03 ；,电源：电动势 6 v，内阻可不计； 开关、导线若干. 回答下列问题：,(1)实验中滑动变阻器应选_(填“r1”或“r2”)，闭合,开关 s 前应将滑片移至_(填“a”或“b”)端.,(2)在实物图 s

12、7-10 中，已正确连接了部分导线，请根据图,s7-9 甲电路完成剩余部分的连接.,图 s7-10,(3)调节滑动变阻器，当电流表的读数为 0.50 a 时，电压表,示数如图乙所示，读数为_v.,(4)导线的实际长度为_m.(计算结果保留 2 位有效,数字),解析：(1)由(3)中电流表的读数为 0.50 a 时，电压表的读数 为 2.30 v 可知， rx 和r0的总阻值约为4.60 ，若选用滑动变阻 器 r1，电源电压为6 v，电流表的量程只有 0.6 a，会把电流表 烧坏，故滑动变阻器应该选 r2.闭合开关前应将滑片移至 a 端保 证连入电阻最大.,(2)如图 s7-11 所示.,图 s

13、7-11,(3)由于电压表量程为 03 v，分度值为 0.1 v，故读数为,2.30 v.,答案：(1)r2 a (2)如图 s7-11 所示. (3)2.30 (4)94,【考点练透】,2.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 50 cm.,(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 s7-12 所示，其读数应为_mm(该值接近多次测量 的平均值).,图 s7-12,(2)如图 s7-13 所示是本次测量 rx 所用的电路图，图 s7-14 所示是测量 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

14、于变阻器的一端.请根据如图所示的电路 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.,图 s7-13,图 s7-14,(3)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,答案：(1)0.397(0.3950.399 均正确) (2)如图 d23 所示.,图

15、 d23,(3)cd,方法 1 内接法、外接法,1.伏安法测电阻的两种电路形式比较,2.电流表内接法、外接法的确定方法,例 3：某学习小组用“伏安法”测量一未知电阻 r 的阻值，,给定器材及规格为：,电流表(量程 05 ma，内阻约为 10 )； 电压表(量程 03 v，内阻约为 3 k)； 最大阻值约为 100 的滑动变阻器； 电源 e(电动势约为 3 v)； 开关 s、导线若干.,(1)由于不知道未知电阻的阻值范围，先采用如图 s7-15 甲 所示电路试测，读得电压表示数大约为 2.5 v，电流表示数大约 为 5 ma，则未知电阻阻值 rx 大约为_.,(2)经分析，该电路测量误差较大，需

16、作改进.请直接在原图 甲上改画：在不需要的连线上画“”表示，补画上需要 添加的连线. (3)对改进的电路进行测量，并根据测量数据画出了如图乙 所示的 u-i 图象，得 rx_.(计算结果保留 3 位有效数 字),甲,乙,图 s7-15,审题突破：根据(1)计算出来的未知电阻的大约阻值判断是 内接还是外接，然后改电路；(3)中的图象坐标的标度都不是从 0 开始的，但根据电阻的特性，电压为 0 时，电流一定为 0， 故一定过原点，图象应该是过原点的一倾斜直线，可用斜率求 出其阻值.,600 .,阻时应采用安培表内接法测电阻. 图 s7-16 (3)u-i 图象的斜率 k 等于所测未知电阻阻值 rx

17、，所以rxk,u i,答案：(1)500 (2)如图 s7-16 所示. (3)600,题外拓展：该题给出的滑动变阻器的最大阻值为 100 ， 根据(1)问计算出来的未知电阻阻值大约 500 ，故控制电路用 分压接法，所以不用改变滑动变阻器的接法.若题中的滑动变阻 器的最大阻值从 100 改为 1500 ，则滑动变阻器需用限流接 法，解答(2)问时，应该还要改变滑动变阻器的连线.,【触类旁通】 1.(2014 年新课标全国卷)在“伏安法测电阻”的实验中，,待测电阻rx约为 200 ，电压表,的内阻约为 2 k，电流表,的内阻约为 10 ，测量电路中电流表的连接方式如图 s7-17 甲 压表和电

18、流表的示数.若将图甲和图乙中电路测得的电阻值分 真实值.,甲,乙,图 s7-17,答案：,大于,小于,方法 2 电阻测量的五种方法,1.伏安法,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 s7-18 甲所示，当两电表所能测得的最大电压接近,时，如果已知,的内阻 r1，则可测得,的内阻 r2,i1r1 i2,.,(2)如图乙所示，当两电表的满偏电压 ua2ua1时，,串,联一定值电阻 r0 后，同样可测得,的内阻 r2,i1(r1r0) . i2,甲,乙,图 s7-18,的内阻,3.伏

19、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 s7-19 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,u2 u1,r1.,(2)如图乙所示，两电表的满偏电流 iv1iv2时，,并联一,定值电阻 r0 后，同样可得 甲,乙,图 s7-19,读数为 ；,4.半偏法 电路图如图 s7-20 所示 图 s7-20,满偏为 i0；,步骤：(1)断开 s2，闭合s1，调节r0 ，使 (2)保持 r0不变，闭合 s2 ，调节 r，使 (3)由上可得 rar.,5.等效替代法,如图 s7-21 所示，先让待测电阻与一电流表串联后接到电 动

20、势恒定的电源上，读出电流表示数 i；然后将电阻箱与电流表 串联后接到同一电源上，调节电阻箱的阻值，使电流表的读数 仍为 i，则电阻箱的读数即等于待测电阻的阻值.,图 s7-21,例 4：(2014 年四川卷)如图 s7-22 所示是测量阻值约几十欧 的未知电阻 rx的原理图，图中 r0 是保护电阻(10 )，r1是电阻,箱(099.9 )，r是滑动变阻器，,和,是电流表，e是电源(电,动势 10 v，内阻很小).在保证安全和满足要求的情况下，使测 量范围尽可能大.实验具体步骤如下： 图 s7-22,连接好电路，将滑动变阻器 r 调到最大； 闭合 s，从最大值开始调节电阻箱 r1，先调 r1为适当值，,再调节滑动变阻器 r，使,示数为 i10.15 a，记下此时电阻箱,的阻值 r1 和,的示数 i2；,重复步骤，再测量 6 组 r1 和 i2 值； 将实验测得的 7 组数据在坐标纸上描点. 根据实验回答以下