高考物理創(chuàng)新（基礎(chǔ)課能力課實驗課）版課件第八章恒定電流實驗七

實驗七探究決定導(dǎo)線電阻的因素一、實驗基礎(chǔ)與注意事項二、兩種電表的讀數(shù)方法三、測量電路與控制電路的選擇與設(shè)計1.測量電路

電流表的內(nèi)接法和外接法的比較

內(nèi)接法外接法電路圖誤差原因電流表分壓U測＝Ux＋UA電壓表分流I測＝Ix＋I(xiàn)V2.控制電路

滑動變阻器的限流式接法和分壓式接法

方式內(nèi)容限流式接法分壓式接法對比說明兩種接法電路圖串、并聯(lián)關(guān)系不同

注意事項1.游標(biāo)卡尺的讀數(shù)：若用x表示由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)格數(shù)，則記錄結(jié)果表達(dá)為(x＋K×精確度)mm。2.螺旋測微器的讀數(shù)：方法：固定刻度數(shù)mm＋可動刻度數(shù)(估讀一位)×0.01mm。3.先測直徑，再連電路：為了方便，測量直徑時應(yīng)在金屬絲連入電路之前測量。4.電流表外接法：本實驗中被測金屬絲的阻值較小，故采用電流表外接法。5.電流控制：電流不宜過大，通電時間不宜過長，以免金屬絲溫度過高，導(dǎo)致電阻率在實驗過程中變大。

誤差分析兩種電路的選擇(1)阻值比較法：先將待測電阻的估計值與電壓表、電流表內(nèi)阻進(jìn)行比較，若Rx較小，宜采用電流表外接法；若Rx較大，宜采用電流表內(nèi)接法。簡單概括為“大內(nèi)偏大、小外偏小”。必須選用分壓式的“3種情況”圖1(1)若采用限流式接法不能控制電流滿足實驗要求，既若滑動變阻器阻值調(diào)到最大時，待測電阻上的電流(或電壓)仍超過電流表(或電壓表)的量程，或超過待測電阻的額定電流(或電壓)，則必須選用分壓式接法。(2)若待測電阻的阻值比滑動變阻器總電阻大得多，以致在限流電路中，滑動變阻器的滑片從一端滑到另一端時，待測電阻上的電流或電壓變化不明顯，此時，應(yīng)改用分壓式接法。(3)若實驗中要求電壓從零開始調(diào)節(jié)，則必須采用分壓式接法。熱點一實驗原理與實驗操作【例1】某同學(xué)通過實驗測量一種合金的電阻率。 (1)用螺旋測微器測量合金絲的直徑。為防止讀數(shù)時測微螺桿發(fā)生轉(zhuǎn)動，讀數(shù)前應(yīng)先旋緊如圖2所示的部件________(選填“A”、“B”、“C”或“D”)。從圖中的示數(shù)可讀出合金絲的直徑為________mm。圖2(2)如圖3所示是測量合金絲電阻的電路，相關(guān)器材的規(guī)格已在圖中標(biāo)出。合上開關(guān)，將滑動變阻器的滑片移到最左端的過程中，發(fā)現(xiàn)電壓表和電流表的指針只在圖示位置發(fā)生很小的變化。由此可以推斷：電路中________(選填圖中表示接線柱的數(shù)字)之間出現(xiàn)了________(選填“短路”或“斷路”)。圖3(3)在電路故障被排除后，調(diào)節(jié)滑動變阻器，讀出電壓表和電流表的示數(shù)分別為2.23V和38mA，由此，該同學(xué)算出接入電路部分的合金絲的阻值為58.7Ω。為了更準(zhǔn)確地測出合金絲的阻值，在不更換實驗器材的條件下，對實驗應(yīng)作怎樣的改進(jìn)？

請寫出兩條建議。解析(1)在使用螺旋測微器測量完畢、防止讀數(shù)時測微螺桿發(fā)生轉(zhuǎn)動，應(yīng)旋緊B處的固定旋鈕。其讀數(shù)為d＝0＋41.0×0.01mm＝0.410mm。(2)由圖中兩表讀數(shù)可知，電流表示數(shù)幾乎為零，說明電路中出現(xiàn)了斷路，又由電壓表示數(shù)幾乎達(dá)到滿偏可知，7到9之間發(fā)生斷路。答案(1)B

0.410

(2)7、9斷路(3)電流表改為內(nèi)接；測量多組電流和電壓值，計算出電阻的平均值。(或測量多組電流和電壓值、用圖象法求電阻值)熱點二數(shù)據(jù)處理與分析

電壓表和電流表一般要根據(jù)實驗電路中電源的電壓和流過金屬絲的電流進(jìn)行選擇，在本實驗中，一般選擇0～3V量程的電壓表和0～0.6A量程的電流表。如果采用限流電路，選用的滑動變阻器的阻值一般要比待測金屬絲的阻值大一些；如果采用分壓電路，選用的滑動變阻器的阻值一般要比待測金屬絲的電阻小一些?！纠?】

(2017·江蘇省通、泰、揚、徐、淮、宿高三第二次模擬考試)在探究“決定電阻絲電阻的因素”實驗中，實驗小組根據(jù)下表中給出的電阻絲，分別探究電阻與長度、橫截面積、材料的關(guān)系。 (1)為探究電阻絲電阻與長度的關(guān)系，應(yīng)選擇表中________(填寫編號)電阻絲進(jìn)行實驗。編號ABCDEFG材料鎳鉻合金康銅錳銅長度/m1.00.51.01.51.01.01.0橫截面積/mm21.01.00.51.02.01.01.0(2)實驗小組設(shè)計了如圖4甲、乙所示的電路，其中R1和R2為兩段電阻絲，為能直觀地反映兩電阻大小的比例關(guān)系，應(yīng)選擇________(填“甲”或“乙”)電路進(jìn)行實驗。圖4③關(guān)于實驗操作過程和誤差分析，下列說法中正確的有________。A.開關(guān)閉合前，應(yīng)將圖丙中滑動變阻器的滑片移到最左端B.閉合開關(guān)，若電流表指針不偏轉(zhuǎn)，可用多用電表電壓擋直接檢查電路C.測量過程中，滑動變阻器接入電路的阻值應(yīng)保持不變D.實驗誤差的主要來源是電流表和電源有內(nèi)阻解析

(1)探究電阻與長度的關(guān)系時，需保證同種材料和橫截面積一定，應(yīng)選擇表中A、B、D電阻絲進(jìn)行實驗。(2)為了直觀反映兩電阻的大小比例關(guān)系，可以在電流一定的情況下，根據(jù)電壓與電阻成正比來分析，故選擇甲電路。(3)①本實驗不要求流過電阻絲的電流從零開始調(diào)節(jié)，滑動變阻器采用限流式。③開關(guān)閉合前，電路中電流要最小，滑動變阻器接入電路中的阻值要最大，選項A錯誤；檢測電路故障，有電源時一般用電壓擋檢查，無電源時一般用歐姆擋檢查，選項B正確；為了不增加其他變量，滑動變阻器接入電路的阻值應(yīng)保持不變，選項C正確；電流表和電源有內(nèi)阻對圖象的斜率沒有影響，選項D錯誤。答案

(1)ABD

(2)甲(3)①見解析②kES

③BC1.儀器選擇的一般步驟 (1)首先選擇唯一性的器材； (2)粗畫電路圖(暫不接電流表和電壓表)； (3)估算回路中電流和電壓的最大值，在電表的指針有較大幅度的偏轉(zhuǎn)但不超過其量程的情況下，結(jié)合已知器材的規(guī)格，確定實驗電路和實驗器材。2.實物圖連線的基本原則

對限流式電路，一般是從電源的正極開始，把電源、開關(guān)、滑動變阻器以及測量電路順次連接起來即可。對分壓式電路，應(yīng)先將電源、開關(guān)和滑動變阻器的全部電阻用導(dǎo)線連接起來，然后在滑動變阻器上金屬桿兩端的接線柱中任選一個，依據(jù)電路中電流的流向?qū)y量電路部分連接起來即可。圖53.半偏法測電流表內(nèi)阻圖6圖74.等效替代法圖8如圖8所示，先讓待測電阻與一電流表串聯(lián)后接到電動勢恒定的電源上，讀出電流表示數(shù)I；然后將電阻箱與電流表串聯(lián)后接到同一電源上，調(diào)節(jié)電阻箱的阻值，使電流表的讀數(shù)仍為I，則電阻箱的讀數(shù)即等于待測電阻的阻值?！纠?】

(2017·無錫期末)電阻率的倒數(shù)稱為電導(dǎo)率，是反映物質(zhì)導(dǎo)電特性的物理量。某同學(xué)利用如圖9電路研究一定溫度下自來水的電導(dǎo)率。其中內(nèi)徑均勻的圓柱形玻璃管側(cè)壁連接一細(xì)管，細(xì)管上加有閥門以控制管內(nèi)水量，玻璃管兩端接有導(dǎo)電活塞(活塞電阻可忽略)，右側(cè)活塞固定，左側(cè)活塞可自由移動。R1和R2分別是滑動變阻器和電阻箱，S1和S2分別是單刀開關(guān)和單刀雙擲開關(guān)，A為電流表。圖9(1)將S2撥向接點1，接通S1，調(diào)節(jié)R1，使電流表指針偏轉(zhuǎn)到適當(dāng)位置，記下此時的讀數(shù)I；然后將S2撥向接點2，調(diào)節(jié)R2，使________________，記下此時R2的讀數(shù)為R0，則此時自來水的電阻值為R＝________；(2)要研究電導(dǎo)率，可用如圖10游標(biāo)卡尺的________部分(選填“A”“B”“C”)測量玻璃管內(nèi)徑，其內(nèi)徑為________mm，進(jìn)而確定水柱的橫截面積。(3)實驗中將玻璃管充滿自來水，玻璃管內(nèi)徑為d，改變水柱長度l，測得對應(yīng)的電阻R。作出R－l關(guān)系如圖11，若此圖線的斜率為k，則該溫度下自來水的電導(dǎo)率為________。圖10圖11解析

(1)采用替代法，使兩次實驗中電流表讀數(shù)相同，對應(yīng)的電阻阻值相等，所以將S2撥向接點2，調(diào)節(jié)R2，使電流表讀數(shù)為I，此時自來水的電阻值為R＝R0。(2)測量玻璃管內(nèi)徑用內(nèi)測量爪，故選用A，讀數(shù)為9mm＋6×0.05mm＝9.30mm。(2017·江蘇省常州市高三第一次模擬考試)某同學(xué)要測量一電阻約200Ω的圓柱體的電阻率ρ。步驟如下：(1)用20分度的游標(biāo)卡尺測量其長度如圖12甲所示，則其長度為________mm。圖12(2)用螺旋測微器測量其直徑如圖乙所示，則其直徑為________mm。(3)該同學(xué)想用伏安法測量其電阻R，現(xiàn)有的器材及其代號和規(guī)格如下：待測圓柱體電阻R電流表A1(量程0～4mA，內(nèi)阻約50Ω)電流表A2(量程0～10mA，內(nèi)阻約30Ω)電壓表V1(量程0～3V，內(nèi)阻約10kΩ)電壓表V2(量程0～15V，內(nèi)阻約25kΩ)直流電源E(電動勢4V，內(nèi)阻不計)滑動變阻器R1(阻值范圍0～15Ω，允許通過的最大電流2.0A)滑動變阻器R2(阻值范圍0