測(cè)金屬絲的電阻率實(shí)用教案

1、 二、實(shí)驗(yàn)原理 1.螺旋測(cè)微器的構(gòu)造原理及讀數(shù) (1)螺旋測(cè)微器的原理 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)(xunzhun)一周，F(xiàn)前進(jìn)或后退0.5 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0.01 mm。即螺旋測(cè)微器的精確度為0.01 mm。讀數(shù)時(shí)誤差出現(xiàn)在毫米的千分位上，因此，螺旋測(cè)微器又叫千分尺。 (2)讀數(shù)：測(cè)量時(shí)被測(cè)物體長(zhǎng)度的整數(shù)毫米數(shù)由固定刻度讀出，小數(shù)部分由可動(dòng)刻度讀出。 測(cè)量值(毫米)=固定刻度數(shù)(毫米)(注意半毫米刻線(xiàn)是否露出)+可動(dòng)刻度數(shù)(估讀一位)0.01(毫米)第1頁(yè)/共24頁(yè)第一頁(yè)，共25頁(yè)。 2.伏安法測(cè)

2、電阻(dinz)(1)電流表的內(nèi)接法和外接法的比較內(nèi)接法內(nèi)接法外接法外接法電路圖電路圖誤差原因誤差原因電流表分壓電流表分壓U測(cè)測(cè)=Ux+UA電壓表分流電壓表分流I測(cè)測(cè)=Ix+IV電阻測(cè)量值電阻測(cè)量值R測(cè)測(cè)=U測(cè)測(cè)/I測(cè)測(cè)=Rx+RARx測(cè)量值大于真實(shí)值測(cè)量值大于真實(shí)值R測(cè)測(cè)=U測(cè)測(cè)/I測(cè)測(cè)=RxRV/(Rx+RV)Rx測(cè)量值小于真實(shí)值測(cè)量值小于真實(shí)值適用條件適用條件RARx適用于測(cè)量適用于測(cè)量大電阻大電阻小電阻小電阻第2頁(yè)/共24頁(yè)第二頁(yè)，共25頁(yè)。 (2)兩種電路的選擇 定量判定法 若已知待測(cè)電阻的大致阻值(z zh)Rx，電流表的內(nèi)阻RA和電壓表的內(nèi)阻RV，則：當(dāng)RxRA或Rx/RARV/

3、Rx時(shí)，選用“內(nèi)接法”，當(dāng)RxRV或Rx/RARV/Rx時(shí)，選用“外接法”，Rx/RA=RV/Rx時(shí)，兩種接法均可。簡(jiǎn)單概括即為“大內(nèi)偏大，小外偏小”。 第3頁(yè)/共24頁(yè)第三頁(yè)，共25頁(yè)。試觸法 若不知Rx的大約阻值，可采用“試觸法”，將電路如圖7-3-2所示連接，空出電壓表的一個(gè)接頭S，然后(rnhu)將S分別與a，b接觸一下，觀察兩表示數(shù)變化情況。 a.若電流表示數(shù)變化明顯，說(shuō)明電壓表分流作用較強(qiáng)，即Rx阻值較大，應(yīng)采用“內(nèi)接法”，S應(yīng)接b b.若電壓表示數(shù)變化明顯，說(shuō)明電流表分壓作用較強(qiáng)，即Rx阻值較小，應(yīng)采用“外接法”，S應(yīng)接a第4頁(yè)/共24頁(yè)第四頁(yè)，共25頁(yè)。 3伏安法測(cè)電阻的控制電

4、路伏安法測(cè)電阻的控制電路 供電電路是一般由電源和滑動(dòng)變阻器按一定的連接方式組成，滑動(dòng)變阻器在供電電路供電電路是一般由電源和滑動(dòng)變阻器按一定的連接方式組成，滑動(dòng)變阻器在供電電路中有兩種接線(xiàn)方法：限流式和分壓式中有兩種接線(xiàn)方法：限流式和分壓式(如圖所示如圖所示)限流式可省一個(gè)耗電支路，分壓式限流式可省一個(gè)耗電支路，分壓式電壓調(diào)節(jié)范圍大，應(yīng)根據(jù)需要電壓調(diào)節(jié)范圍大，應(yīng)根據(jù)需要(xyo)選用選用第5頁(yè)/共24頁(yè)第五頁(yè)，共25頁(yè)。 變阻器的分壓與限流接法是高考的熱點(diǎn)，雖然兩種電路均可調(diào)節(jié)負(fù)載電阻電壓和電流的大小(dxio)，但在不同條件下，調(diào)節(jié)效果大不一樣 (1)負(fù)載電阻的阻值Rx遠(yuǎn)大于變阻器的總電阻R，

5、須用分壓式電路 (2)要求負(fù)載上電壓或電流變化范圍較大，且從零開(kāi)始連續(xù)可調(diào)，須用分壓式電路第6頁(yè)/共24頁(yè)第六頁(yè)，共25頁(yè)。 (3)負(fù)載電阻的阻值Rx小于變阻器總電阻R或相差不多，且電壓、電流變化不要求從零調(diào)起時(shí)，可采取(ciq)限流接法 (4)兩種電路均可使用的情況下，應(yīng)優(yōu)先采用限流式接法，因?yàn)橄蘖鹘臃偣β瘦^小 (5)特殊問(wèn)題中還要根據(jù)電壓表和電流表量程以及電阻允許通過(guò)的最大電流值反復(fù)推敲，以能減小誤差的連接方式為好第7頁(yè)/共24頁(yè)第七頁(yè)，共25頁(yè)。4.電阻率的測(cè)定原理 把金屬絲接入如圖所示的電路中，用電壓表測(cè)金屬絲兩端的電壓，用電流表測(cè)金屬絲中的電流，根據(jù)(gnj)Rx=U/I計(jì)算金屬絲

6、的電阻Rx，然后用米尺測(cè)量金屬絲的有效長(zhǎng)度l，用螺旋測(cè)微器測(cè)量金屬絲的直徑d，計(jì)算出金屬絲的橫截面積S；根據(jù)(gnj)電阻定律Rx=l/S，得出計(jì)算金屬絲電阻率的公式=RxS/l=d2U/(4lI)。第8頁(yè)/共24頁(yè)第八頁(yè)，共25頁(yè)。三、實(shí)驗(yàn)器材(qci) 被測(cè)金屬絲、米尺、螺旋測(cè)微器、電壓表電流表、直流電源、開(kāi)關(guān)、滑動(dòng)變阻器、導(dǎo)線(xiàn)若干。第9頁(yè)/共24頁(yè)第九頁(yè)，共25頁(yè)。四、實(shí)驗(yàn)步驟 1.用螺旋測(cè)微器在金屬絲的三個(gè)不同位置分別測(cè)量金屬絲的直徑，將測(cè)量結(jié)果記入表格，求直徑的平均值，計(jì)算出金屬絲的橫截面積。 2.用米尺測(cè)量接入電路中的被測(cè)金屬絲的長(zhǎng)度l，測(cè)量三次，將測(cè)量結(jié)果記入表格中。 3.按圖7

7、-3-3所示的電路連接好器材，注意滑動(dòng)變阻器應(yīng)調(diào)在阻值最大的位置，電流表和電壓表選擇好適當(dāng)?shù)牧砍獭?4.閉合(b h)開(kāi)關(guān)S，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸片，讀出幾組相應(yīng)的電流表和電壓表的示數(shù)I和U的值，記入記錄表格內(nèi)。 5.打開(kāi)開(kāi)關(guān)S，拆除電路，整理好實(shí)驗(yàn)器材。 6.數(shù)據(jù)處理第10頁(yè)/共24頁(yè)第十頁(yè)，共25頁(yè)。根據(jù)上面記錄的數(shù)據(jù)，完成以下(yxi)表格內(nèi)容： (1)金屬絲的長(zhǎng)度 =_cm=_m； (2)金屬絲的橫截面積S=_mm2=_m2。 (3)金屬絲的電阻 =_。(4)金屬絲材料的電阻率= =_m。 實(shí)驗(yàn)次數(shù)實(shí)驗(yàn)次數(shù)長(zhǎng)度長(zhǎng)度l/cm長(zhǎng)度平均長(zhǎng)度平均 /cm直徑直徑d/mm直徑平均直徑平均 /m

8、m橫截面積橫截面積S/mm2123/RS L實(shí)驗(yàn)次數(shù)實(shí)驗(yàn)次數(shù)電壓電壓U/V電流電流I/A電阻電阻R/ /123lldRR第11頁(yè)/共24頁(yè)第十一頁(yè)，共25頁(yè)。 五、注意事項(xiàng) 1.為減小金屬絲橫截面積帶來(lái)的誤差，測(cè)量直徑時(shí)用螺旋測(cè)微器在金屬絲的三個(gè)不同位置各測(cè)量一次，取平均值；2.測(cè)量金屬絲的長(zhǎng)度應(yīng)該在接入電路后且在拉直的狀態(tài)下進(jìn)行，為減小誤差應(yīng)測(cè)量三次取平均值； 3.為了減少由于(yuy)溫度變化而帶來(lái)的測(cè)量誤差，實(shí)驗(yàn)中注意通電時(shí)間不宜過(guò)長(zhǎng)、電流不宜過(guò)大； 4.測(cè)量電路采用電流表外接法，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器阻值時(shí)注意同時(shí)觀察兩個(gè)電表的示數(shù)，盡量使表的指針偏轉(zhuǎn)較大，以減少讀數(shù)誤差，但是注意防止超過(guò)量程

9、； 5.為了減小實(shí)驗(yàn)誤差，測(cè)量金屬絲的電阻時(shí)一般電流I、電壓U測(cè)量多次，求出對(duì)應(yīng)的電阻后取電阻的平均值，實(shí)驗(yàn)中也可以利用U-I圖線(xiàn)求電阻； 6.閉合開(kāi)關(guān)S之前，一定要使滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)片處在有效電阻最大的位置； 第12頁(yè)/共24頁(yè)第十二頁(yè)，共25頁(yè)。 六、誤差分析 1.金屬絲的橫截面積是利用直徑計(jì)算而得到的，直徑的測(cè)量是產(chǎn)生誤差的主要來(lái)源之一； 2.采用伏安法測(cè)量金屬絲的電阻時(shí)，必然(brn)帶來(lái)系統(tǒng)誤差； 3.金屬絲的長(zhǎng)度測(cè)量、電流表和電壓表的讀數(shù)等會(huì)帶來(lái)偶然誤差； 4.由于金屬絲通電后發(fā)熱升溫，會(huì)使金屬絲的電阻率變大，造成測(cè)量誤差第13頁(yè)/共24頁(yè)第十三頁(yè)，共25頁(yè)。 命題規(guī)律根據(jù)題設(shè)要求

10、選擇適當(dāng)儀器，設(shè)計(jì)符合要求的電路命題規(guī)律根據(jù)題設(shè)要求選擇適當(dāng)儀器，設(shè)計(jì)符合要求的電路(dinl)，并求出待，并求出待測(cè)電阻值測(cè)電阻值 考例考例2如圖所示為用伏安法測(cè)量一個(gè)定值電阻的實(shí)驗(yàn)所需的器材實(shí)物圖，器材規(guī)如圖所示為用伏安法測(cè)量一個(gè)定值電阻的實(shí)驗(yàn)所需的器材實(shí)物圖，器材規(guī)格如下：格如下：伏安(f n)法測(cè)電阻第14頁(yè)/共24頁(yè)第十四頁(yè)，共25頁(yè)。(1)待測(cè)電阻Rx(約100)(2)直流毫安表(量程010mA，內(nèi)阻50)(3)直流電壓表(量程03V，內(nèi)阻5k)(4)直流電源(輸出電壓4V，內(nèi)阻不計(jì))(5)滑動(dòng)變阻器(阻值范圍015，允許最大電流1A)(6)開(kāi)關(guān)1個(gè)，導(dǎo)線(xiàn)若干根據(jù)器材的規(guī)格和實(shí)驗(yàn)(

11、shyn)要求，在本題的實(shí)物圖上連線(xiàn)第15頁(yè)/共24頁(yè)第十五頁(yè)，共25頁(yè)。應(yīng)選擇外接法，滑動(dòng)應(yīng)選擇外接法，滑動(dòng)(hudng)變應(yīng)選擇分壓電路，最后畫(huà)出電路圖如圖變應(yīng)選擇分壓電路，最后畫(huà)出電路圖如圖(a)，實(shí)物，實(shí)物連線(xiàn)如圖連線(xiàn)如圖(b)第16頁(yè)/共24頁(yè)第十六頁(yè)，共25頁(yè)。第17頁(yè)/共24頁(yè)第十七頁(yè)，共25頁(yè)?？偨Y(jié)評(píng)述總結(jié)評(píng)述連接實(shí)驗(yàn)圖的基本方法：連接實(shí)驗(yàn)圖的基本方法：(1)分析各元件的連接方式和控制電路的方式分析各元件的連接方式和控制電路的方式(2)畫(huà)出實(shí)驗(yàn)電路圖畫(huà)出實(shí)驗(yàn)電路圖(3)畫(huà)出連接各元件，一般先從電源正極開(kāi)始，到開(kāi)關(guān)再到滑動(dòng)變阻器等，按順序以單線(xiàn)連畫(huà)出連接各元件，一般先從電源正極開(kāi)

12、始，到開(kāi)關(guān)再到滑動(dòng)變阻器等，按順序以單線(xiàn)連接的方式將主電路中要串聯(lián)的元件依次串聯(lián)起來(lái)，然后再將要并聯(lián)的元件并聯(lián)到電路中接的方式將主電路中要串聯(lián)的元件依次串聯(lián)起來(lái)，然后再將要并聯(lián)的元件并聯(lián)到電路中 (4)電壓表應(yīng)并聯(lián)，電流表應(yīng)串聯(lián)，且電流應(yīng)由正極流入、負(fù)極流出電壓表應(yīng)并聯(lián)，電流表應(yīng)串聯(lián)，且電流應(yīng)由正極流入、負(fù)極流出(5)變阻器的觸頭位置應(yīng)保證電路中用電器的安全，即保證電路中流過(guò)的電流最小或加在用變阻器的觸頭位置應(yīng)保證電路中用電器的安全，即保證電路中流過(guò)的電流最小或加在用電器兩端電器兩端(lin dun)的電壓最小的電壓最小(6)連線(xiàn)不能交叉連線(xiàn)不能交叉第18頁(yè)/共24頁(yè)第十八頁(yè)，共25頁(yè)。用伏安

13、法測(cè)量某電阻Rx的阻值，現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)器材如下：A待測(cè)電阻Rx：范圍在58，額定功率1WB電流表A1：量程00.6A(內(nèi)阻約0.2)C電流表A2：量程03A(內(nèi)阻約0.05)D電壓表V1：量程03V(內(nèi)阻約3k)E電壓表V2：量程015V(內(nèi)阻約15k)F滑動(dòng)變阻器R：0100G蓄電池：電動(dòng)勢(shì)12VH導(dǎo)線(xiàn)(doxin)，電鍵為了較準(zhǔn)確地測(cè)量，并保證器材安全，電流表應(yīng)選_，電壓表應(yīng)選_，并畫(huà)出電路圖第19頁(yè)/共24頁(yè)第十九頁(yè)，共25頁(yè)。 選用電流表的外接法測(cè)電阻；應(yīng)選擇限流式電路選用電流表的外接法測(cè)電阻；應(yīng)選擇限流式電路(dinl)，其電路，其電路(dinl)如圖所示如圖所示答案答案A1V1第20頁(yè)/

14、共24頁(yè)第二十頁(yè)，共25頁(yè)。命題規(guī)律利用伏伏法、安安法、電阻箱和電壓表命題規(guī)律利用伏伏法、安安法、電阻箱和電壓表(或電流表或電流表)法、代替法等，測(cè)電阻值并設(shè)法、代替法等，測(cè)電阻值并設(shè)計(jì)電路計(jì)電路考例考例3用以下器材測(cè)量電阻用以下器材測(cè)量電阻Rx的阻值的阻值(9001000)；電源；電源E，具有一定內(nèi)阻，電動(dòng)，具有一定內(nèi)阻，電動(dòng)勢(shì)約為勢(shì)約為9.0V；電壓表；電壓表V1，量程為，量程為1.5V，內(nèi)阻，內(nèi)阻r1750；電壓表；電壓表V2，量程為，量程為5V，內(nèi)阻，內(nèi)阻r22500；滑動(dòng)變阻器；滑動(dòng)變阻器R，最大阻值約為，最大阻值約為100；單刀單擲開(kāi)關(guān)；單刀單擲開(kāi)關(guān)S，導(dǎo)線(xiàn)，導(dǎo)線(xiàn)(doxin)若若干干第21頁(yè)/共24頁(yè)第二十一頁(yè)，共25頁(yè)。 試畫(huà)出測(cè)量(cling)電阻Rx的一種實(shí)驗(yàn)電路原理圖(原理圖中的元件要用題目中相應(yīng)的英文字母標(biāo)注)； (2)若電壓表V1的讀數(shù)用U1表示，電壓表V2的讀數(shù)用U2表示，則由已知量和測(cè)得量表示Rx的公式為Rx_.第22頁(yè)/共24頁(yè)第二十二頁(yè)，共25頁(yè)。(1)測(cè)量電阻測(cè)量電阻Rx的實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)(shyn)電路如圖所示電路如圖所示(2)電壓表電壓表 的示數(shù)為的示數(shù)為U1，電壓表，電壓表 的示數(shù)為的示數(shù)為U2，電壓表，電壓表 的內(nèi)阻為的內(nèi)阻為r1，根據(jù)串聯(lián)、