測金屬電阻率

1、關(guān)于測金屬電阻率第一張，PPT共三十五頁，創(chuàng)作于2022年6月【實驗?zāi)康摹?.掌握電流表、電壓表和滑動變阻器的使用方法。2.掌握螺旋測微器和游標(biāo)卡尺的使用和讀數(shù)方法。3.會用伏安法測電阻,進一步測定金屬的電阻率。 【實驗原理】1.螺旋測微器:(1)構(gòu)造:如圖,螺旋測微器的測砧A和固定刻度B固定在尺架C上,可動刻度E、旋鈕D、微調(diào)旋鈕D是與測微螺桿F連在一起的,通過精密螺紋套在B上。第二張，PPT共三十五頁，創(chuàng)作于2022年6月(2)原理:可動刻度E上的刻度為50等份,則螺旋測微器的精確度為0.01mm。(3)讀數(shù)。測量時被測物體長度的半毫米數(shù)由固定刻度讀出,不足半毫米部分由可動刻度讀出。測量值

2、(mm)=固定刻度數(shù)(mm)(注意半毫米刻度線是否露出)+可動刻度數(shù)(估讀一位)0.01(mm)。如圖所示,固定刻度示數(shù)為2.0mm,而從可動刻度上讀的示數(shù)為15.0,最后的讀數(shù)為2.0mm+15.00.01mm =2.150mm。第三張，PPT共三十五頁，創(chuàng)作于2022年6月2.游標(biāo)卡尺:(1)構(gòu)造:主尺、游標(biāo)尺(主尺和游標(biāo)尺上各有一個內(nèi)、外測量爪),游標(biāo)尺上還有一個深度尺(如圖所示)。(2)用途:測量厚度、長度、深度、內(nèi)徑、外徑。第四張，PPT共三十五頁，創(chuàng)作于2022年6月(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)尺上有多少個小等分刻度,它的刻度部分的總長度比主

3、尺上的同樣多的小等分刻度的總長度少1mm。常見的游標(biāo)卡尺的游標(biāo)尺上小等分刻度有10格的、20格的、50格的,其精確度見下表:第五張，PPT共三十五頁，創(chuàng)作于2022年6月(4)讀數(shù):若用x表示從主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線對齊的游標(biāo)的格數(shù),則記錄結(jié)果表示為(x+K精確度)mm。需要注意的是,不管是哪種卡尺,K值均不需要估讀。(5)如圖所示,有一游標(biāo)卡尺,主尺的最小分度是1mm,游標(biāo)上有20個小的等分刻度。用它測量一工件的長度,圖示的讀數(shù)為104mm+0.050mm=104.00mm。第六張，PPT共三十五頁，創(chuàng)作于2022年6月4.電阻率的測定原理:(1)把金屬絲

4、接入電路中,用伏安法測金屬絲的電阻,Rx= ,電路原理如圖所示。(2)用毫米刻度尺測金屬絲接入電路部分的長度l,用螺旋測微器測得金屬絲的直徑d,算出橫截面積S=(3)根據(jù)電阻定律R= ,得金屬絲電阻率=第七張，PPT共三十五頁，創(chuàng)作于2022年6月 【實驗器材】被測金屬絲,直流電源(4 V),電流表(00.6 A),電壓表(03 V),滑動變阻器(50),開關(guān),導(dǎo)線若干,螺旋測微器,毫米刻度尺。 【實驗過程】1.直徑測定:用螺旋測微器(或游標(biāo)卡尺)在被測金屬絲上的三個不同位置各測一次直徑,求出其平均值d,計算出金屬絲的橫截面積S=2.電路連接:按如圖所示的電路原理圖連接好用伏安法測電阻的實驗電

5、路。第八張，PPT共三十五頁，創(chuàng)作于2022年6月3.長度測量:用毫米刻度尺測量接入電路中的被測金屬絲的有效長度,反復(fù)測量3次,求出其平均值l。4.U、I測量:把滑動變阻器的滑片調(diào)節(jié)到使接入電路中的電阻值最大位置,電路經(jīng)檢查確認無誤后,閉合開關(guān)S,改變滑動變阻器滑片位置,讀出幾組相應(yīng)的電流表和電壓表示數(shù)I和U的值,填入表格中,斷開開關(guān)S。5.拆除實驗線路,整理好實驗器材。第九張，PPT共三十五頁，創(chuàng)作于2022年6月【數(shù)據(jù)處理】1.求Rx:(1)計算法:用Rx= 分別算出各次的數(shù)值,再取平均值。(2)圖象法:畫出U-I圖象,U-I圖象的斜率等于Rx。2.計算電阻率:將記錄的數(shù)據(jù)U、I、l、d的

6、值代入電阻率計算式=第十張，PPT共三十五頁，創(chuàng)作于2022年6月【誤差分析】1.系統(tǒng)誤差:(1)采用伏安法測量金屬絲的電阻時,由于采用的是電流表外接法,測量值小于真實值,使電阻率的測量值偏小。(2)由于金屬絲通電后發(fā)熱升溫,會使金屬絲的電阻率變大,造成測量誤差。2.偶然誤差:(1)金屬絲的橫截面積是利用直徑計算而得到的,直徑的測量是產(chǎn)生誤差的主要來源之一。(2)金屬絲的長度測量、電流表和電壓表的讀數(shù)等均會帶來偶然誤差。第十一張，PPT共三十五頁，創(chuàng)作于2022年6月【注意事項】1.螺旋測微器的使用:(1)測量前應(yīng)校對零點:使測砧A與測微螺桿P并攏,觀察可動刻度零刻線與固定刻度的軸向線是否重合

7、,以及可動刻度的邊緣與固定刻度的零刻線是否重合。(2)測量時,當(dāng)測微螺桿P將要接觸被測物體時,要停止使用旋鈕K,改用微調(diào)旋鈕K,當(dāng)聽到“咔、咔”聲時,停止轉(zhuǎn)動,以避免P和被測物體間產(chǎn)生過大的壓力。(3)螺旋測微器應(yīng)估讀一位,即以mm作單位,讀到小數(shù)點后面第三位。第十二張，PPT共三十五頁，創(chuàng)作于2022年6月2.測定金屬的電阻率:(1)測量被測金屬導(dǎo)線的有效長度,即電壓表兩端點間的待測導(dǎo)線長度,測量時應(yīng)將導(dǎo)線拉直,反復(fù)測量三次,求其平均值。(2)閉合開關(guān)S之前,一定要使滑動變阻器的滑片處在有效阻值最大的位置。(3)電流不宜太大(電流表用00.6A量程),通電時間不宜太長,以免金屬絲溫度升高,導(dǎo)

8、致電阻率在實驗過程中變大。第十三張，PPT共三十五頁，創(chuàng)作于2022年6月熱點一實驗儀器的讀數(shù)和實驗原理【典例1】(2017鶴壁模擬)在“測定圓柱形材料的電阻率”的實驗中,(1)某同學(xué)用螺旋測微器測樣品直徑時,結(jié)果如圖所示,則該樣品的直徑為_mm。(2)給樣品通電,用量程為3V的電壓表和量程為0.6A的電流表測樣品兩端的電壓和通過樣品的電流時讀數(shù)如圖所示,則電流表的讀數(shù)為_A。第十四張，PPT共三十五頁，創(chuàng)作于2022年6月(3)用米尺測量樣品的長度L=0.810m。利用以上測量數(shù)據(jù),可得這種材料的電阻率為_m(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)。答案:(1)2.935(2)0.52(3)4.210-5第

9、十五張，PPT共三十五頁，創(chuàng)作于2022年6月【強化訓(xùn)練】(2017孝感模擬)在測量金屬絲電阻率的實驗中,可供選用的器材如下:待測金屬絲:Rx(阻值約4,額定電壓約2 V);電壓表:V(量程3V,內(nèi)阻約3k);電流表:A1(量程0.6A,內(nèi)阻約0.2);A2(量程3A,內(nèi)阻約0.05);電源:E1(電動勢3V,內(nèi)阻不計);E2(電動勢12V,內(nèi)阻不計);滑動變阻器:R1(最大阻值約20);R2(最大阻值約1k);螺旋測微器、毫米刻度尺、開關(guān)、導(dǎo)線。(1)用螺旋測微器測量金屬絲的直徑,示數(shù)如圖所示,讀數(shù)為_mm。(2)為使測量盡量精確,需要多組測量,電流表應(yīng)選_、電源應(yīng)選_、滑動變阻器應(yīng)選_(均

10、填器材代號),在虛線框中完成電路原理圖。第十六張，PPT共三十五頁，創(chuàng)作于2022年6月答案:(1)1.773(1.7711.775均正確)(2)A1E1R1電路圖見解析圖第十七張，PPT共三十五頁，創(chuàng)作于2022年6月熱點二實驗數(shù)據(jù)的分析和處理【典例2】實驗室購買了一捆標(biāo)稱長度為100m的銅導(dǎo)線,某同學(xué)想通過實驗測定其實際長度。該同學(xué)首先測得導(dǎo)線橫截面積為1.0mm2,查得銅的電阻率為1.710-8m,再利用圖甲所示電路測出銅導(dǎo)線的電阻Rx,從而確定導(dǎo)線的實際長度。可供使用的器材有:電流表:量程0.6A,內(nèi)阻約0.2;電壓表:量程3V,內(nèi)阻約9k;滑動變阻器R1:最大阻值5;滑動變阻器R2:

11、最大阻值20;定值電阻:R0=3電源:電動勢6V,內(nèi)阻可不計;開關(guān)、導(dǎo)線若干。第十八張，PPT共三十五頁，創(chuàng)作于2022年6月回答下列問題:(1)實驗中滑動變阻器應(yīng)選_(選填“R1”或“R2”),閉合開關(guān)S前應(yīng)將滑片移至_(選填“a”或“b”)端。(2)在實物圖丙中,已正確連接了部分導(dǎo)線,請根據(jù)圖甲電路完成剩余部分的連接。(3)調(diào)節(jié)滑動變阻器,當(dāng)電流表的讀數(shù)為0.50A時,電壓表示數(shù)如圖乙所示,讀數(shù)為_V。(4)導(dǎo)線實際長度為_m(保留2位有效數(shù)字)。第十九張，PPT共三十五頁，創(chuàng)作于2022年6月【強化訓(xùn)練】(2017武漢模擬)某學(xué)習(xí)小組用伏安法測量一未知電阻Rx的阻值,給定器材及規(guī)格為:電

12、流表A(量程為05mA,內(nèi)阻約為10);電壓表V(量程為03V,內(nèi)阻約為3k);最大阻值約為100的滑動變阻器;電源E(電動勢約3V);開關(guān)S、導(dǎo)線若干。(1)由于不知道未知電阻的阻值范圍,先采用如圖甲所示電路試測,讀得電壓表示數(shù)大約為2.5V,電流表示數(shù)大約為5mA,則未知電阻的阻值Rx大約為_。(2)經(jīng)分析,該電路測量誤差較大,需改進。請直接在圖甲上改畫:在不需要的連線上畫“”表示,補畫上需要添加的連線。(3)對改進的電路進行測量,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)。第二十張，PPT共三十五頁，創(chuàng)作于2022年6月【解析】(1)根據(jù)用圖甲測量的數(shù)據(jù)和

13、歐姆定律可得Rx= =500。(2)待測電阻Rx約為500,而電壓表的內(nèi)阻約為3k,是待測電阻的6倍左右,電流表的內(nèi)阻約為10,待測電阻是電流表內(nèi)阻的50倍左右,所以用電流表外接法電壓表的分流作用比較大,應(yīng)改為電流表內(nèi)接法。 第二十一張，PPT共三十五頁，創(chuàng)作于2022年6月(3)待測電阻Rx的大小就等于圖乙中圖線的斜率,即Rx= =500。答案:(1)500(2)見解析圖(3)500第二十二張，PPT共三十五頁，創(chuàng)作于2022年6月熱點三實驗拓展與創(chuàng)新【典例3】(2017福州模擬)國標(biāo)(GB/T)規(guī)定自來水在15時電阻率應(yīng)大于13m。某同學(xué)利用圖甲電路測量15自來水的電阻率,其中內(nèi)徑均勻的圓

14、柱形玻璃管側(cè)壁連接一細管,細管上加有閥門K以控制管內(nèi)自來水的水量,玻璃管兩端接有導(dǎo)電活塞(活塞電阻可忽略),右活塞固定,左活塞可自由移動。實驗器材還有:電源(電動勢約為3V,內(nèi)阻可忽略),電壓表V1(量程為3V,內(nèi)阻很大),電壓表V2(量程為3V,內(nèi)阻很大),定值電阻R1(阻值4k),定值電阻R2(阻值2k),電阻箱R(最大阻值9999),單刀雙擲開關(guān)S,導(dǎo)線若干,游標(biāo)卡尺,刻度尺。第二十三張，PPT共三十五頁，創(chuàng)作于2022年6月實驗步驟如下:A.用游標(biāo)卡尺測量玻璃管的內(nèi)徑d;B.向玻璃管內(nèi)注滿自來水,并用刻度尺測量水柱長度L;C.把S撥到1位置,記錄電壓表V1示數(shù);D.把S撥到2位置,調(diào)整

15、電阻箱阻值,使電壓表V2示數(shù)與電壓表V1示數(shù)相同,記錄電阻箱的阻值R;E.改變玻璃管內(nèi)水柱長度,重復(fù)實驗步驟C、D,記錄每一次水柱長度L和電阻箱阻值R;F.斷開S,整理好器材。(1)測玻璃管內(nèi)徑d時游標(biāo)卡尺示數(shù)如圖乙,則d=_mm。第二十四張，PPT共三十五頁，創(chuàng)作于2022年6月(2)玻璃管內(nèi)水柱的電阻Rx的表達式為Rx=_(用R1、R2、R表示)。(3)利用記錄的多組水柱長度L和對應(yīng)的電阻箱阻值R的數(shù)據(jù),繪制出如圖丙所示的R- 關(guān)系圖象。自來水的電阻率=_m(保留兩位有效數(shù)字)。第二十五張，PPT共三十五頁，創(chuàng)作于2022年6月【解析】(1)根據(jù)游標(biāo)卡尺的讀數(shù)規(guī)則,玻璃管內(nèi)徑d=30mm+

16、00.05mm=30.00mm。(2)把S撥到1位置,記錄電壓表V1示數(shù),得到通過水柱的電流I1= 。由閉合電路歐姆定律,E=U+ Rx;把S撥到2位置,調(diào)整電阻箱阻值,使電壓表V2示數(shù)與電壓表V1示數(shù)相同,記錄電阻箱的阻值R,得到該支路的電流第二十六張，PPT共三十五頁，創(chuàng)作于2022年6月I2= 。由閉合電路歐姆定律,E=U+ R2;聯(lián)立解得:Rx=(3)由電阻定律Rx= ,Rx= 聯(lián)立解得:R=R- 關(guān)系圖象斜率k=0.4103m,解得:= =14m。答案:(1)30.00(2) (3)14第二十七張，PPT共三十五頁，創(chuàng)作于2022年6月【強化訓(xùn)練】1.某同學(xué)用下列器材測量一電阻絲的電

17、阻Rx:電源E,適當(dāng)量程的電流表、電壓表各一只(電流表有內(nèi)阻,電壓表內(nèi)阻不是無限大),滑動變阻器R、RP,開關(guān)S1、S2,導(dǎo)線若干。他設(shè)計如圖甲所示的電路測量電阻Rx的值,并有效地消除了因電壓表和電流表內(nèi)阻而產(chǎn)生的系統(tǒng)誤差。實驗步驟如下:A.先閉合S1,斷開S2,調(diào)節(jié)R和RP,使電流表和電壓表示數(shù)合理,記下兩表示數(shù)為I1、U1;B.閉合S2,調(diào)節(jié)RP,記下電流表和電壓表示數(shù)為I2、U2。第二十八張，PPT共三十五頁，創(chuàng)作于2022年6月(1)請你幫他按電路圖在實物圖乙上連線。(2)指出上述步驟B中錯誤的做法并進行改正:_,寫出用測量數(shù)據(jù)表示被測電阻Rx的表達式:_。(2)應(yīng)該保持RP不變,測出

18、電流表和電壓表的讀數(shù)為I2、U2 第二十九張，PPT共三十五頁，創(chuàng)作于2022年6月(2)先閉合S1,斷開S2,根據(jù)歐姆定律,則有:RP= 再閉合S2,則有: 聯(lián)立上式,解得:Rx= 由以上解析過程可知,兩式中RP應(yīng)相等,所以步驟B中應(yīng)保持RP不變。第三十張，PPT共三十五頁，創(chuàng)作于2022年6月2.(2017濰坊模擬)為了精確測量某一玩具電動機中導(dǎo)線圈的電阻。某實驗小組設(shè)計了如圖甲所示的電路?？晒┻x擇的實驗儀器如下:電流表A1(03A,內(nèi)阻約5);滑動變阻器R1(01k,額定電流0.5A)電流表A2(0100mA,內(nèi)阻約10);滑動變阻器R2(050,額定電流2A);多用電表;定值電阻R0=20;電源(3V、內(nèi)阻約1)及開關(guān)等,導(dǎo)線若干。第三十一張，PPT共三十五頁，創(chuàng)作于2022年6月(1)請按圖甲將圖乙實物圖連接完整。(2)應(yīng)選擇的電流表是_,滑動變阻器是_(填寫符號)。(3)測量過程中應(yīng)保證電動機_(選填“轉(zhuǎn)動”或“不轉(zhuǎn)動”)。第三十二張，PPT共