[原創(chuàng)]2016年《南方新高考》物理專題八實(shí)驗(yàn)八測定金屬的電阻率[配套課件]

1、實(shí)驗(yàn)八測定金屬的電阻率實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1)掌握電流表、電壓表和滑動變阻器的使用方法以及電流表和電壓表的讀數(shù)方法.(2)掌握螺旋測微器和游標(biāo)卡尺的原理及讀數(shù)方法.(3)會用伏安法測電阻，進(jìn)一步測定金屬的電阻率.實(shí)驗(yàn)原理結(jié)合歐姆定律和電阻定律.用毫米刻度尺測一段金屬絲的長度 l，用螺旋測微器測導(dǎo)線的直徑 d，用伏安法測導(dǎo)線的電阻實(shí)驗(yàn)器材毫米刻度尺，螺旋測微器，直流電流表和直流電壓表，滑動變阻器(阻值范圍 050 )，電池組，開關(guān)，被測金屬絲，導(dǎo)線若干.實(shí)驗(yàn)過程實(shí)驗(yàn)步驟(1)用螺旋測微器在被測金屬導(dǎo)線上的三個(gè)不同位置各測一次直徑，求出其平均值 d.(2)依照電路圖 S8-1 用導(dǎo)線將器材連好，將滑

2、動變阻器的阻值調(diào)至最大.圖 S8-1(3)用毫米刻度尺測量接入電路中的被測金屬導(dǎo)線的長度，即有效長度，反復(fù)測量 3 次，求出其平均值 l.(4)電路經(jīng)檢查確認(rèn)無誤后，閉合電鍵 S，改變滑動變阻器滑片的位置，讀出幾組相應(yīng)的電流值和電壓值，記錄在表格內(nèi)；斷開電鍵 S，求出導(dǎo)線電阻 R 的平均值.(5)拆去實(shí)驗(yàn)線路，整理好實(shí)驗(yàn)器材.數(shù)據(jù)分析計(jì)算出金屬導(dǎo)線的電阻率.實(shí)驗(yàn)分析誤差分析(1)金屬絲直徑、長度測量帶來誤差.(2)電流表及電壓表對電阻測量的影響，因?yàn)殡娏鞅硗饨樱?3)通電電流過大、時(shí)間過長，致使電阻絲發(fā)熱，電阻率隨之變化帶來誤差.【自我檢測】1.在“測定金屬絲的電阻率”的實(shí)驗(yàn)中，需要用電流表和

3、電壓表測出金屬絲的電阻 R.實(shí)驗(yàn)中給定電壓表(內(nèi)阻為 50 k)、電流表(內(nèi)阻為 40 )、滑動變阻器(最大阻值為 10 )、待測金屬絲(電阻約為 100 )、電源、開關(guān)及導(dǎo)線若干.兩位同學(xué)想用伏安法多次測量作出 IU 圖線求出待測金屬絲的阻值，他們設(shè)計(jì)了如圖 S8-2 甲、乙兩個(gè)電路，你認(rèn)為應(yīng)當(dāng)采用_圖更合理，電壓表右端應(yīng)接在_(填“a”或“b”)點(diǎn).圖 S8-2答案：乙a2.為檢測一滑動變阻器的總電阻，現(xiàn)可供使用的器材如下：A.待測滑動變阻器電阻Rx，總電阻約5 B.電流表A1，量程0.6 A，內(nèi)阻約0.6 C.電流表A2，量程3 A，內(nèi)阻約0.12 D.電壓表V1，量程15 V，內(nèi)阻約1

4、5 kE.電壓表V2，量程3 V，內(nèi)阻約3 kF.滑動變阻器R，總電阻約20 G.直流電源E，電動勢3 V，內(nèi)阻不計(jì)H.電鍵S、導(dǎo)線若干(1) 為了盡可能精確測定 Rx 的總電阻值，所選電流表為_(填“A1”或“A2”)，所選電壓表為_(填“V1”或“V2”).(2)請根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理圖 S8-3 甲，完成圖乙未完成的實(shí)物連接，使其成為測量電路.(3)如圖丙所示是用螺旋測微器測量待測滑動變阻器所采用的電阻絲的直徑，則該電阻絲的直徑為_.甲丙乙圖 S8-3答案：(1)A1V2(2)如圖 25 所示.圖 25(3)1.205(說明：在 1.2031.207 范圍內(nèi)均正確)考點(diǎn) 1 實(shí)物圖的連接 重點(diǎn)歸

5、納實(shí)物圖連接步驟：(1)畫出實(shí)驗(yàn)電路圖.(2)分析各元件連接方式，明確電表量程.(3)畫線連接各元件，一般先從電源正極開始，到開關(guān)，再到滑動變阻器等，按順序以單線連接方式將主電路中要串聯(lián)的元件依次串聯(lián)起來，然后再將要并聯(lián)的元件并聯(lián)到電路中，即“先串后并”.(4)電壓表應(yīng)并聯(lián)，電流表應(yīng)串聯(lián)，且電流應(yīng)由正接線柱流入，負(fù)接線柱流出. 典例剖析例 1：用對溫度敏感的半導(dǎo)體材料制成的某熱敏電阻 RT，在給定溫度范圍內(nèi)，其阻值隨溫度的變化是非線性的.某同學(xué)將RT 和兩個(gè)適當(dāng)?shù)墓潭娮?R1、R2 連成圖 S8-4 虛線框內(nèi)所示的電路，以使該電路的等效電阻 RL 的阻值隨 RT 所處環(huán)境溫度的變化近似為線性

6、的，且具有合適的阻值范圍.圖 S8-4溫度 t/30.040.050.060.070.080.090.0RL 阻值/54.351.548.344.741.437.934.7為了驗(yàn)證這個(gè)設(shè)計(jì)，他采用伏安法測量在不同溫度下 RL 的阻值，測量電路如圖 S8-4 所示，圖中的電壓表內(nèi)阻很大.RL 的測量結(jié)果如下表所示.回答下列問題：(1)根據(jù)圖 S8-4 所示的電路，在圖 S8-5 所示的實(shí)物圖上連線.圖 S8-5(2)為了檢驗(yàn) RL 與t之間近似為線性關(guān)系，在坐標(biāo)紙(圖 S8-6)上作 RLt 關(guān)系圖線.圖 S8-6(3)在某一溫度下，電路中的電流表、電壓表的示數(shù)如圖S8-7、S8-8 所示.電流

7、表的讀數(shù)為_，電壓表的讀數(shù)為_.此時(shí)等效電阻 RL 的阻值為_；熱敏電阻所處環(huán)境的溫度約為_.圖 S8-7圖 S8-8思維點(diǎn)撥：(1)問中的連線，先串后并，出錯可能性比較??；(2)問中要清晰地描點(diǎn)，根據(jù)題目的描述，圖象是一條傾斜的直線；(3)問中讀數(shù)注意估讀，用伏安法算出電阻，在對照(2)問中的圖象讀出溫度.解析：本題意在考查實(shí)驗(yàn)儀器的讀數(shù)、電學(xué)實(shí)物圖的連接等實(shí)際操作能力以及對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理能力.因?yàn)殡娏鞅淼淖钚】潭葹?5 mA，故讀數(shù)時(shí)只需要精確到1 mA，所以電流表的讀數(shù)為115 mA，而電壓表的最小刻度為 0.1 V，故讀數(shù)時(shí)要估讀到0.01 V，知熱敏電阻所處環(huán)境的溫度約為 64.0

8、.答案：(1)連線如圖 26 所示.圖 26(2)RLt 關(guān)系圖線如圖 27 所示.圖 27(3)115 mA5.00 V 43.5 64.0 小結(jié)：最小刻度為“1”“0.1”“0.01”估讀時(shí)讀數(shù)要保留到小數(shù)點(diǎn)后一位；最小刻度為“2”或“0.2”“0.02”及“5”“0.5”“0.05”的測量儀器估讀時(shí)讀數(shù)保留到同一位；游標(biāo)尺、秒表、電阻箱不需要估讀，多用電表的歐姆擋估讀無意義。【觸類旁通】1.(廣東清遠(yuǎn)市 2014 屆高三模擬)某同學(xué)欲用下列器材測量一電阻絲的電阻 Rx ：電源 E、電流表、電壓表各一只、滑動變阻器 R、電阻箱 Rp、開關(guān)、導(dǎo)線若干.他設(shè)計(jì)的電路圖如圖 S8-9甲所示.甲乙

9、圖 S8-9A.請按電路圖在實(shí)物圖乙上連線(要求閉合S1前，滑動變阻器的滑動觸頭P處于正確的位置).B.考慮到電流表、電壓表是非理想電表，他進(jìn)行了如下的實(shí)驗(yàn)步驟，請補(bǔ)充完整：先閉合S1，斷開S2，調(diào)節(jié)R和RP，使電流表和電壓表指針均有合適偏轉(zhuǎn)，記下此時(shí)兩表示數(shù)分別為I1、U1；保持_的阻值不變，再閉合S2，記下電流表和電壓表示數(shù)分別為I2、U2.C.寫出被測電阻Rx的表達(dá)式：Rx_(用I1、U1、I2、U2表示).D.此實(shí)驗(yàn)中電流表、電壓表是非理想電表，被測電阻的測量值_真實(shí)值(填“大于”“等于”或“小于”) .E.用圖甲電路_測出電壓表的內(nèi)阻(填“不能”或“能”).解析：A.實(shí)物連接圖如圖所

10、示.B.RP.D.該實(shí)驗(yàn)中，有效的克服了由于電壓表的分流造成的系統(tǒng)誤差，因此被測電阻的測量值等于真實(shí)值，E.用圖(a)電路能測出電壓表的內(nèi)阻 ，方法與測 Rx 方法相同.答案：如圖 28 所示.圖 28A.實(shí)物圖連線如圖所示.B.RPD.等于E.能考點(diǎn) 2 測金屬電阻率的綜合應(yīng)用重點(diǎn)歸納1.實(shí)驗(yàn)中如果被測金屬導(dǎo)線的電阻值較小，實(shí)驗(yàn)電路必須用電流表外接法.2.測金屬絲直徑一定要選多個(gè)不同部位進(jìn)行測量.3.閉合開關(guān) S 之前，一定要使滑動變阻器的滑片處在有效電阻值最大的位置.4.在用伏安法測電阻時(shí)，通過待測導(dǎo)線的電流 I 不宜過大(電流表用 00.6 A 量程)，通電時(shí)間不宜過長，以免金屬導(dǎo)線的溫

11、度明顯升高，造成其電阻率在實(shí)驗(yàn)過程中逐漸增大.的測量值，再取平均值；第二種方法是用圖象法(UI 圖線)來求出.若采用圖象法，在描點(diǎn)時(shí)，要盡量使各點(diǎn)間的距離拉大一些，連線時(shí)要盡可能地讓各點(diǎn)均勻分布在直線的兩側(cè)，個(gè)別明顯偏離較遠(yuǎn)的點(diǎn)可以不予考慮. 典例剖析例 2：在“測定金屬的電阻率”的實(shí)驗(yàn)中，用螺旋測微器測量金屬絲直徑時(shí)的刻度位置如圖 S8-10 所示，用米尺測出金屬絲的長度 L，金屬絲的電阻大約為5 ，先用伏安法測出金屬絲的電阻 Rx，然后根據(jù)電阻定律計(jì)算出該金屬材料的電阻率.圖 S8-10(1)從圖 S8-10 中讀出金屬絲的直徑為_mm.(2)為此取來兩節(jié)新的干電池、開關(guān)和若干導(dǎo)線及下列器

12、材：A.電壓表 03 V，內(nèi)阻 10 kB.電壓表 015 V，內(nèi)阻 50 kC.電流表 00.6 A，內(nèi)阻 0.05 D.電流表 03 A，內(nèi)阻 0.01 E.滑動變阻器，010 F.滑動變阻器，0100 要求較準(zhǔn)確地測出其阻值，電壓表應(yīng)選_，電流表應(yīng)選_，滑動變阻器應(yīng)選_.(填序號)實(shí)驗(yàn)中實(shí)物接線如圖 S8-11 所示，請指出該同學(xué)實(shí)物接線中的兩處明顯錯誤.圖 S8-11錯誤 1：_.錯誤 2：_.思維點(diǎn)撥：根據(jù)題目所提供的待測電阻的大概電阻和電源，計(jì)算出電流，這是選擇電流表的依據(jù)；根據(jù)滑動變阻器調(diào)節(jié)的難易程度，選擇滑動變阻器(限流接法，滑動變阻器的阻值為待測電阻的 25 倍為好，太小了或

13、太大了，不容易調(diào)節(jié)電流和電壓的變化).解析：(1)金屬絲的直徑為d0.5 mm18.00.01 mm0.680 mm.(2)電流表和電壓表指針偏轉(zhuǎn)大時(shí)測量誤差小，所以電壓表選A，電流表選C，滑動變阻器限流式控制電路時(shí)，其阻值為待測電阻的25 倍為好，所以選E.答案：(1)0.680(2)AC E錯誤 1：導(dǎo)線連接在滑動變阻器的滑片上錯誤 2：采用了電流表內(nèi)接法錯誤 3：電壓表量程接到了15 V 上(合理即可)【觸類旁通】2.(廣東省 2014 屆六校聯(lián)考)某同學(xué)測定一根金屬絲的電阻率.(1)用螺旋測微器測量金屬絲的直徑如圖 S8-12所示，則該金屬絲的直徑為_mm.圖 S8-12(2)先用多用

14、電表粗測其電阻.將選擇開關(guān)調(diào)到歐姆擋“10”檔位并調(diào)零，測量時(shí)發(fā)現(xiàn)指針向右偏轉(zhuǎn)角度太大，這時(shí)他應(yīng)該：將選擇開關(guān)換成歐姆擋的 “_”( 填 “100” 或“1”)檔位.將紅、黑表筆短接，調(diào)節(jié)_調(diào)零旋鈕，使歐姆表指針指在 _處.再次測量電阻絲的阻值，其表盤及指針?biāo)肝恢萌鐖D S8-13甲所示，則此段電阻絲的電阻為_.甲乙圖 S8-13(3)現(xiàn)要進(jìn)一步精確測量其阻值，實(shí)驗(yàn)室提供了以下各種器材，4 V 的直流電源、3 V 量程的直流電壓表、電鍵、導(dǎo)線等.還有電流表與滑動變阻器各兩個(gè)以供選用：A.電流表 A1(量程 0.3 A，內(nèi)阻約 1 )B.電流表 A2(量程 0.6 A，內(nèi)阻約 0.3 )C.滑動

15、變阻器 R1(最大阻值為 10 )D.滑動變阻器 R2(最大阻值為 50 )為了盡可能提高測量準(zhǔn)確度且要求電壓調(diào)節(jié)范圍盡量大.電流表應(yīng)選_，滑動變阻器應(yīng)選_(以上兩空均填器材前面的字母).請?jiān)趫D乙中補(bǔ)齊連線以完成本實(shí)驗(yàn).解析：(1)由螺旋測微器讀出金屬絲的直徑為d0.5 mm0.012.0 mm0.520 mm.(2)用多用電表測量電阻時(shí)應(yīng)先調(diào)至歐姆擋，然后利用歐姆調(diào)零旋鈕進(jìn)行調(diào)零，測量時(shí)指針向右偏轉(zhuǎn)過大時(shí)，說明電阻很小，應(yīng)選擇小擋位“1”.所以選擇電流表 A1，為了盡可能提高測量準(zhǔn)確度且要求電壓調(diào)節(jié)范圍盡量大，根據(jù)分壓法的原理，應(yīng)選擇電阻 R1.金屬絲電阻與電流表電阻相差不大，應(yīng)選用電流表外

16、接以減小誤差.答案：(1)0.520(2)1歐姆右邊的零刻度線上(或“”的零刻度線上) 12(或 12.0)(3)AC 如圖 29 所示.圖 29接法內(nèi)接法外接法電路圖方法內(nèi)接法、外接法1.伏安法測電阻的兩種電路形式比較：(續(xù)表)接法內(nèi)接法外接法誤差原因電流表分壓，U測UxUA電壓表分流，I測IxIV電阻測量值R測RxRARx測量值大于真實(shí)值測量值小于真實(shí)值適用條件RARx，Rx為大電阻；RVRx，Rx為小電阻；內(nèi)接法外接法電路選擇計(jì)算法試觸法若不知 Rx 的大概阻值，可采用“試觸法”，將電路如圖所示連接，空出電壓表的一個(gè)接頭S，然后將 S 分別與 a、b 接觸一下，若電流表“相對變化”明顯，

17、說明電壓表分流作用較強(qiáng)，應(yīng)采用電流表內(nèi)接法，若電壓表“相對變化”明顯，說明電流表分壓作用較強(qiáng)，應(yīng)采用電流表外接法.2.電流表內(nèi)接法、外接法的確定方法：例 3：某學(xué)習(xí)小組用伏安法測量一未知電阻 R 的阻值，給定器材及規(guī)格為：電流表(量程 05 mA，內(nèi)阻約為 10 )；電壓表(量程 03 V，內(nèi)阻約為 3 k)；最大阻值約為 100 的滑動變阻器；電源 E(電動勢約 3 V)；開關(guān) S、導(dǎo)線若干.(1)由于不知道未知電阻的阻值范圍，先采用如圖 S8-14 甲所示電路試測，讀得電壓表示數(shù)大約為 2.5 V，電流表示數(shù)大約為 5 mA，則未知電阻阻值 Rx 大約為_.(2)經(jīng)分析，該電路測量誤差較大，需作改進(jìn).請直接在原圖甲上改畫：在不需要的連線上畫“”表示，補(bǔ)畫上需要添加的連線.(3)對改進(jìn)的電路進(jìn)行測量，并根據(jù)測量數(shù)據(jù)畫出了如圖乙所示的 U-I 圖象，得 Rx_.(保留三位有效數(shù)字)圖 S8-14審題突破：根據(jù)(1)計(jì)算出來的未知電阻的大約阻值判斷是內(nèi)接還是外接，然后改電路；(3)中的圖象坐標(biāo)的標(biāo)度都不是從0 開始的，但根據(jù)電阻的特性，電壓為 0 時(shí)，電流一定為0，故一定過原點(diǎn)，圖象應(yīng)該是過原點(diǎn)的一傾斜直線，可用斜率求出其阻值.(3)600答案：(1)500 (2)如圖 30 所示.圖 30題外拓展：該題給出的滑