2017-2018學(xué)年高中創(chuàng)新設(shè)計(jì)物理教科版選修3-1課件：第二章 第5講 學(xué)生實(shí)驗(yàn)：測(cè)定金屬的電阻率

1、第二章直流電路1.進(jìn)一步掌握電流表、電壓表、滑動(dòng)變阻器和游標(biāo)卡尺的使用方法.2.掌握螺旋測(cè)微器和游標(biāo)卡尺的原理及讀數(shù)方法.3.學(xué)會(huì)利用伏安法測(cè)電阻，進(jìn)一步測(cè)出金屬絲的電阻率.目標(biāo)定位對(duì)點(diǎn)檢測(cè) 自查自糾欄目索引測(cè)定金屬的電阻率一、實(shí)驗(yàn)原理1.把金屬絲接入電路中，用伏安法測(cè)金屬絲的電阻R(R ).由于金屬絲的電阻較小，選擇電流表 接法；由于不要求電壓必須從0開(kāi)始調(diào)節(jié)，所以一般可以選擇滑動(dòng)變阻器 接法.請(qǐng)?jiān)诜娇騼?nèi)畫(huà)出實(shí)驗(yàn)電路原理圖.答案測(cè)定金屬的電阻率外限流式 2.用 測(cè)出金屬絲的長(zhǎng)度l，用 測(cè)出金屬絲的直徑d，算出橫截面積S(S ).答案毫米刻度尺螺旋測(cè)微器答案二、實(shí)驗(yàn)器材螺旋測(cè)微器、 、電壓表、

2、電流表、定值電阻、開(kāi)關(guān)及導(dǎo)線(xiàn)、被測(cè)金屬絲、電池、 .三、實(shí)驗(yàn)過(guò)程1.實(shí)驗(yàn)步驟(1)測(cè)直徑：用 在被測(cè)金屬絲上三個(gè)不同位置各測(cè)一次直徑，并記錄.(2)量長(zhǎng)度：用 測(cè)量接入電路中的被測(cè)金屬絲的有效長(zhǎng)度，反復(fù)測(cè)量3次，并記錄.毫米刻度尺滑動(dòng)變阻器螺旋測(cè)微器毫米刻度尺(3)連電路：按如圖1所示的電路圖連接實(shí)驗(yàn)電路.答案圖1(4)求電阻：把滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭調(diào)節(jié)到使接入電路中的電阻值最的位置，電路經(jīng)檢查確認(rèn)無(wú)誤后，閉合開(kāi)關(guān)S.改變滑動(dòng)變阻器滑動(dòng)觸頭的位置，讀出幾組相應(yīng)的電流表、電壓表的示數(shù)I和U的值，記入表格內(nèi)，斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S.(5)拆除實(shí)驗(yàn)電路，整理好實(shí)驗(yàn)器材.大答案2.數(shù)據(jù)處理電阻R的數(shù)值可用以下兩種

3、方法確定：(1)計(jì)算法：利用每次測(cè)量的U、I值分別由公式R計(jì)算出電阻，再求出電阻的平均值作為測(cè)量結(jié)果.(2)圖像法：可建立IU坐標(biāo)系，將測(cè)量的U、I值描點(diǎn)作出圖像，利用圖像的 求出電阻R.3.實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)(1)因一般金屬絲電阻較小，為了減少實(shí)驗(yàn)的系統(tǒng)誤差，必須選擇電流表 法.斜率外接答案(2)本實(shí)驗(yàn)若用限流式接法，在接通電源之前應(yīng)將滑動(dòng)變阻器調(diào)到阻值最 狀態(tài).(3)測(cè)量l時(shí)應(yīng)測(cè)接入電路中的金屬絲的有效長(zhǎng)度(即兩接線(xiàn)柱之間的長(zhǎng)度)；在金屬絲的3個(gè)不同位置上用 測(cè)量直徑d.(4)電流不宜過(guò)大(電流表用00.6 A量程)，通電時(shí)間不宜太長(zhǎng)，以免電阻率因溫度升高而變化.大螺旋測(cè)微器四、螺旋測(cè)微器和游標(biāo)

4、卡尺的原理及讀數(shù)方法1.螺旋測(cè)微器的原理及讀數(shù)方法(1)構(gòu)造：如圖2所示，B為固定刻度，E為可動(dòng)刻度.圖2(2)原理：測(cè)微螺桿F與固定刻度B之間的精密螺紋的螺距為0.5 mm，即旋鈕D每旋轉(zhuǎn)一周，F(xiàn)前進(jìn)或后退 mm，而可動(dòng)刻度E上的刻度為50等份，每轉(zhuǎn)動(dòng)一小格，F(xiàn)前進(jìn)或后退 mm，即螺旋測(cè)微器的精確度為 mm.讀數(shù)時(shí)估讀到毫米的千分位上，因此，螺旋測(cè)微器又叫千分尺.(3)讀數(shù)：測(cè)量時(shí)被測(cè)物體長(zhǎng)度的半毫米數(shù)由 刻度讀出，不足半毫米部分由 刻度讀出.測(cè)量值(mm)固定刻度數(shù)(mm)(注意半毫米刻度線(xiàn)是否露出)可動(dòng)刻度數(shù)(估讀一位) (mm).答案0.50.010.01固定可動(dòng)0.01 2.游標(biāo)卡尺

5、的原理及讀數(shù)方法(1)構(gòu)造：主尺、游標(biāo)尺(主尺和游標(biāo)尺上各有一個(gè)內(nèi)、外測(cè)量爪)、游標(biāo)卡尺上還有一個(gè)深度尺.(如圖3所示)圖3(2)用途：測(cè)量厚度、長(zhǎng)度、深度、內(nèi)徑、外徑.(3)原理：利用主尺的最小分度與游標(biāo)尺的最小分度的差值制成.不管游標(biāo)尺上有多少個(gè)小等分刻度，它的刻度部分的總長(zhǎng)度比主尺上的同樣多的小等分刻度少1 mm.常見(jiàn)的游標(biāo)尺上小等分刻度有10個(gè)、20個(gè)、50個(gè)的，其規(guī)格見(jiàn)下表：刻度格數(shù)(分度)刻度總長(zhǎng)度1 mm與每小格的差值精確度(可精確到)109 mm0.1 mm0.1 mm2019 mm0.05 mm0.05 mm5049 mm0.02 mm0.02 mm(4)讀數(shù)；若用x表示從主

6、尺上讀出的整毫米數(shù)，K表示從游標(biāo)尺上讀出與主尺上某一刻度線(xiàn)對(duì)齊的游標(biāo)的格數(shù)，則記錄結(jié)果表示為(xK精確度) mm.解析答案例例1在“測(cè)定金屬的電阻率”實(shí)驗(yàn)中，所用測(cè)量?jī)x器均已校準(zhǔn).待測(cè)金屬絲接入電路部分的長(zhǎng)度約為50 cm.n典例精析圖4(1)用螺旋測(cè)微器測(cè)量金屬絲的直徑，其中某一次測(cè)量結(jié)果如圖4所示，其讀數(shù)應(yīng)為_(kāi) mm(該值接近多次測(cè)量的平均值).解析解析螺旋測(cè)微器的讀數(shù)為0 mm39.80.01 mm0.398 mm.0.398(0.3950.399均正確)(2)用伏安法測(cè)金屬絲的電阻Rx.實(shí)驗(yàn)所用器材為電池組(3 V)、電流表(內(nèi)阻約0.1 )、電壓表(內(nèi)阻約3 k)、滑動(dòng)變阻器R(02

7、0 ，額定電流2 A)、開(kāi)關(guān)、導(dǎo)線(xiàn)若干.某小組同學(xué)利用以上器材正確連接好電路，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測(cè)量，記錄數(shù)據(jù)如下：次數(shù)1234567U/V0.100.300.701.001.501.702.30I/A0.0200.0600.1600.2200.3400.4600.520解析答案由以上實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，他們測(cè)量Rx是采用圖5中的_圖(選填“甲”或“乙”).圖5解析解析由實(shí)驗(yàn)記錄的數(shù)據(jù)可知Rx的阻值大約為5 .由題知RxRV，故電流表外接.若滑動(dòng)變阻器接為限流式接法，則Rx兩端的電壓最小值UminU0.6 V，而從實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知Rx兩端電壓為0.10 V，因此滑動(dòng)變阻器應(yīng)采用分壓式接法，因此選甲圖.甲解析答案(

8、3)圖6是測(cè)量Rx的實(shí)驗(yàn)器材實(shí)物圖，圖中已連接了部分導(dǎo)線(xiàn)，滑動(dòng)變阻器的滑片P置于變阻器的一端.請(qǐng)根據(jù)(2)所選的電路圖，補(bǔ)充完成圖中實(shí)物間的連線(xiàn)，并使閉合開(kāi)關(guān)的瞬間，電壓表或電流表不至于被燒壞.圖6解析解析如圖甲所示甲答案答案見(jiàn)解析圖甲解析答案(4)這個(gè)小組的同學(xué)在坐標(biāo)紙上建立U、I坐標(biāo)系，如圖7所示，圖中已標(biāo)出了與測(cè)量數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的4個(gè)坐標(biāo)點(diǎn).請(qǐng)?jiān)趫D中標(biāo)出第2、4、6次測(cè)量數(shù)據(jù)的坐標(biāo)點(diǎn)，并描繪出UI圖線(xiàn).由圖線(xiàn)得到金屬絲的阻值Rx_ (保留兩位有效數(shù)字).圖7解析解析選盡可能多的點(diǎn)連成一條直線(xiàn)，不在直線(xiàn)上的點(diǎn)均勻分布在直線(xiàn)兩側(cè)，如圖乙所示.乙圖線(xiàn)的斜率反映了金屬絲的電阻，因此金屬絲的電阻值Rx4

9、.5 .答案答案見(jiàn)解析圖乙4.5(4.34.7均正確)解析答案(5)根據(jù)以上數(shù)據(jù)可以估算出金屬絲電阻率約為_(kāi)(填選項(xiàng)前的符號(hào)).A.1102 m B.1103 mC.1106 m D.1108 mC總結(jié)提升總結(jié)提升(1)實(shí)物連接時(shí)，注意導(dǎo)線(xiàn)不能相交叉，并且要注意閉合開(kāi)關(guān)時(shí)，分壓電路的輸出端電壓要為零.(2)對(duì)螺旋測(cè)微器進(jìn)行讀數(shù)時(shí)要注意：以毫米為單位時(shí)，小數(shù)點(diǎn)后面要有三位有效數(shù)字，特別是最后一位估讀數(shù)字為零時(shí)，不能省略.在讀數(shù)時(shí)注意半毫米刻度線(xiàn)是否已露出.例例2利用如圖8所示的電路測(cè)量某種電阻絲材料的電阻率，所用電阻絲的電阻約為20 .帶有刻度尺的木板上有a和b兩個(gè)接線(xiàn)柱，把電阻絲拉直后固定在接

10、線(xiàn)柱a和b上.在電阻絲上夾上一個(gè)帶有接線(xiàn)柱c的小金屬夾，沿電阻絲移動(dòng)金屬夾，可改變其與電阻絲接觸點(diǎn)P的位置，從而改變接入電路中電阻絲的長(zhǎng)度.可供選擇的器材還有：電池組E(3.0 V，內(nèi)阻不計(jì))；電流表A1(量程0100 mA，內(nèi)阻約5 )；電流表A2(量程00.6 A，內(nèi)阻約0.2 )；電阻箱R(0999.9 )；開(kāi)關(guān)、導(dǎo)線(xiàn)若干.實(shí)驗(yàn)操作步驟如下：A.用螺旋測(cè)微器在電阻絲上三個(gè)不同的位置分別測(cè)量電阻絲的直徑；B.將選用的實(shí)驗(yàn)器材，按照?qǐng)D8連接實(shí)驗(yàn)電路；C.調(diào)節(jié)電阻箱使其接入電路中的電阻值較大；D.將金屬夾夾在電阻絲上某位置，閉合開(kāi)關(guān)，調(diào)整電阻箱的阻值，使電流表滿(mǎn)偏，然后斷開(kāi)開(kāi)關(guān).記錄電阻箱的電

11、阻值R和接入電路的電阻絲長(zhǎng)度l；圖8E.改變金屬夾與電阻絲接觸點(diǎn)的位置，閉合開(kāi)關(guān)，調(diào)整電阻箱的阻值，使電流表再次滿(mǎn)偏.重復(fù)多次，記錄每一次電阻箱的電阻值R和接入電路的電阻絲長(zhǎng)度l；F.斷開(kāi)開(kāi)關(guān)，整理好器材.解析答案(1)某次測(cè)量電阻絲直徑d時(shí)，螺旋測(cè)微器示數(shù)如圖9所示，則d_ mm；圖9 解析解析螺旋測(cè)微器的讀數(shù)為：d0.5 mm23.00.01 mm0.730 mm；0.730解析答案(2)實(shí)驗(yàn)中電流表應(yīng)選擇_(填“A1”或“A2”)；A1解析答案(3)用記錄的多組電阻箱的阻值R和對(duì)應(yīng)的接入電路中電阻絲長(zhǎng)度l的數(shù)據(jù)，繪出了如圖10所示的Rl關(guān)系圖線(xiàn)，圖線(xiàn)在R軸的截距為R0，在l軸的截距為l0

12、，再結(jié)合測(cè)出的電阻絲直徑d，寫(xiě)出電阻絲的電阻率表達(dá)式_(用給定的物理量符號(hào)和已知常數(shù)表示).圖10解析答案(4)本實(shí)驗(yàn)中，電流表的內(nèi)阻對(duì)電阻率的測(cè)量結(jié)果_影響(填“有”或“無(wú)”).無(wú)返回1.某同學(xué)在一次“測(cè)定金屬的電阻率”的實(shí)驗(yàn)中，用毫米刻度尺測(cè)出接入電路部分的金屬絲長(zhǎng)度為l0.720 m，用螺旋測(cè)微器測(cè)出金屬絲直徑(刻度位置如圖11所示)，用伏安法測(cè)出金屬絲的電阻(阻值約為5 )，然后計(jì)算出該金屬材料的電阻率.在用伏安法測(cè)定金屬絲的電阻時(shí)，除被測(cè)金屬絲外，還有如下實(shí)驗(yàn)器材： 對(duì)點(diǎn)檢測(cè)圖11A.直流電源(輸出電壓為3 V)B.電流表A(量程00.6 A，內(nèi)阻約0.125 )C.電壓表V(量程0

13、3 V，內(nèi)阻3 k)D.滑動(dòng)變阻器(最大阻值20 )E.開(kāi)關(guān)、導(dǎo)線(xiàn)等(1)從圖中讀出金屬絲的直徑為_(kāi) mm.答案0.600(2)根據(jù)所提供的器材，在虛線(xiàn)框中畫(huà)出實(shí)驗(yàn)電路圖.答案答案如圖所示(3)若根據(jù)伏安法測(cè)出金屬絲的阻值為Rx4.0 ，則這種金屬材料的電阻率為_(kāi) m(計(jì)算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字).解析答案1.61062.某同學(xué)通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)定一個(gè)阻值約為5 的電阻Rx的阻值.(1)現(xiàn)有電源(4V)、滑動(dòng)變阻器(050 ，額定電流2 A)、開(kāi)關(guān)和導(dǎo)線(xiàn)若干，以及下列電表：A.電流表(03 A，內(nèi)阻約0.025 )B.電流表(00.6 A，內(nèi)阻約0.125 )C.電壓表(03 V，內(nèi)阻約3 k)D.電壓

14、表(015 V，內(nèi)阻約15 k)解析答案為減小測(cè)量誤差，在實(shí)驗(yàn)中，電流表應(yīng)選用_，電壓表應(yīng)選用_(選填器材前的字母)；實(shí)驗(yàn)電路應(yīng)采用圖12中的_(選填“甲”或“乙”).圖12答案答案BC甲解析答案(2)圖13是測(cè)量Rx的實(shí)驗(yàn)器材實(shí)物圖，圖中已連接了部分導(dǎo)線(xiàn).請(qǐng)根據(jù)在(1)問(wèn)中所選的電路圖，補(bǔ)充完成圖中實(shí)物間的連線(xiàn).圖13解析解析如圖所示答案答案見(jiàn)解析圖解析答案(3)接通開(kāi)關(guān)，改變滑動(dòng)變阻器滑片P的位置，并記錄對(duì)應(yīng)的電流表示數(shù)I、電壓表示數(shù)U.某次電表示數(shù)如圖14所示，可得該電阻的測(cè)量值Rx _(保留兩位有效數(shù)字).圖14解析解析電流表、電壓表的讀數(shù)分別為I0.50 A，U2.60 V，所以Rx 5.2 .5.2解析答案(4)若在(1)問(wèn)中選用甲電路，產(chǎn)生誤差的主要原