实验1---测定金属的电阻率

第3章恒定电流实验1测定金属的电阻率栏目导引热点实验典例解读随堂演练巩固提升基础储备明确原理第3章恒定电流一、实验目的1．掌握螺旋测微器的原理及读数方法．2．练习使用电流表、电压表及伏安法测电阻．3．测定金属的电阻率．栏目导引热点实验典例解读随堂演练巩固提升基础储备明确原理第3章恒定电流二、实验原理1．电阻率的测定原理：由电阻定律R＝ρlS可知，金属的电阻率ρ＝RSl，因此测出金属导线的长度l和它的直径d，计算出导线的横截面积S，并用伏安法测出金属导线的电阻R＝UI，即可由ρ＝πd2U4lI算出金属导线的电阻率．栏目导引热点实验典例解读随堂演练巩固提升基础储备明确原理第3章恒定电流2．螺旋测微器的原理及应用(1)结构：如图所示，固定小砧A和固定刻度B固定在尺架上，可动刻度E、旋钮D、微调旋钮D′、测微螺杆F是连在一起的，通过精密螺纹套在B上．栏目导引热点实验典例解读随堂演练巩固提升基础储备明确原理第3章恒定电流(2)读数原理：精密螺纹的螺距为0.5mm，即D每旋转一周，F前进或后退0.5mm，可动刻度E上的刻度为50等份，每一小格表示0.01mm.因此用它测量长度可以准确到0.01mm，测量时被测长度的整毫米数或半毫米数(若表示半毫米的刻度线已露出)从固定刻度上读出，小于0.5mm的部分从可动刻度E读出．(3)读数方法：固定刻度B上的整毫米数＋0.5mm(判断半毫米刻度线是否露出)＋0.01mm×对齐格数(估读)．栏目导引热点实验典例解读随堂演练巩固提升基础储备明确原理第3章恒定电流三、实验器材毫米刻度尺，螺旋测微器，直流电流表和直流电压表，滑动变阻器(阻值范围0～50Ω)，电池组，开关，被测金属丝，导线若干．栏目导引热点实验典例解读随堂演练巩固提升基础储备明确原理第3章恒定电流四、实验步骤1．用螺旋测微器在金属丝的三个不同位置上各测一次直径，并记录．2．将金属丝两端固定在接线柱上悬空挂直，用毫米刻度尺测量接入电路的金属丝长度l(即有效长度)，反复测量三次，并记录．3．依照图中所示的电路图用导线把器材连好，并把滑动变阻器的阻值调至最大．栏目导引热点实验典例解读随堂演练巩固提升基础储备明确原理第3章恒定电流4．电路经检查无误后，闭合开关S，改变滑动变阻器滑片的位置，读出几组相应的电流表、电压表的示数I和U的值并记录在表格内，断开开关S.5．拆去实验线路，整理好实验器材．栏目导引热点实验典例解读随堂演练巩固提升基础储备明确原理第3章恒定电流五、数据处理1．根据记录结果，计算出金属丝的直径d和长度l的平均值．2．根据记录的I、U值，计算出金属丝的平均电阻值R.3．将测得的R、l、d的值，代入电阻率计算公式ρ＝RSl＝πd2R4l中，计算出金属丝的电阻率．栏目导引热点实验典例解读随堂演练巩固提升基础储备明确原理第3章恒定电流六、误差分析1．直径和长度测量的误差：直径和长度测量的误差是偶然误差，应通过多次测量取平均值的方法减小误差．2．测量电路中电压表、电流表的接法对金属丝电阻测量有影响：此误差是系统误差，为了减小误差应采用电流表外接法，这样R测R真，由ρ＝RSl可知：ρ测ρ真．3．通过电流过大，时间过长，使金属丝发热导致电阻率变大而引起误差．栏目导引热点实验典例解读随堂演练巩固提升基础储备明确原理第3章恒定电流七、注意事项1．用螺旋测微器测金属导线的直径应在三个不同的位置各测一次，求其平均值；用毫米刻度尺测量接入电路中的被测金属导线的有效长度，应反复测量三次，求其平均值．2．本实验中被测金属导线的电阻值较小，因此采用电流表外接法．3．用伏安法测电阻时，通过金属导线的电流不宜过大，通电时间不宜过长，以免金属导线的温度明显升高，造成其电阻率在实验中逐渐增大．栏目导引热点实验典例解读随堂演练巩固提升基础储备明确原理第3章恒定电流螺旋测微器的使用与读数(2018·福建厦门质检)(1)某同学用如图甲所示的螺旋测微器测小球的直径时，他应先转动________使F靠近小球，再转动________使F夹住小球，直至听到棘轮发出声音为止，拨动________使F固定后读数(填仪器部件字母符号)．栏目导引热点实验典例解读随堂演练巩固提升基础储备明确原理第3章恒定电流(2)某同学利用螺旋测微器测量一金属板的厚度．该螺旋测微器校零时的示数如图乙所示，测量金属板厚度时的示数如图丙所示．图乙所示的读数为_____mm，图丙所示的读数为____mm，所测金属板的厚度为________mm.栏目导引热点实验典例解读随堂演练巩固提升基础储备明确原理第3章恒定电流[解析](1)用螺旋测微器测小球直径时，先转动旋钮D使测微螺杆F靠近被测小球，再转动微调旋钮H使测微螺杆F夹住小球，直到棘轮发出声音为止，拨动旋钮G使F固定后读数．(2)题图乙的读数为1.0×0.01mm＝0.010mm，题图丙的读数为6.5mm＋37.0×0.01mm＝6.870mm，故金属板的厚度d＝6.870mm－0.010mm＝6.860mm.[答案](1)DHG(2)0.0106.8706.860栏目导引热点实验典例解读随堂演练巩固提升基础储备明确原理第3章恒定电流螺旋测微器的读数方法先在固定刻度尺上读出整0.5mm的部分，然后在可动刻度尺上读出不足0.5mm的部分，读可动刻度示数时还要注意估读一位数字．螺旋测微器的读数＝固定刻度尺上的读数＋可动刻度尺上的刻度数×精确度．栏目导引热点实验典例解读随堂演练巩固提升基础储备明确原理第3章恒定电流实验原理和实验电路在“测定金属的电阻率”的实验中，待测金属导线的电阻Rx约为5Ω.实验室备有下列实验器材：A．电压表V1(量程0～3V，内阻约为15kΩ)B．电压表V2(量程0～15V，内阻约为75kΩ)C．电流表A1(量程0～3A，内阻约为0.2Ω)D．电流表A2(量程0～0.6A，内阻约为1Ω)E．变阻器R1(0～100Ω，0.6A)栏目导引热点实验典例解读随堂演练巩固提升基础储备明确原理第3章恒定电流F．变阻器R2(0～2000Ω，0.1A)G．电池E(电动势为3V，内阻约为0.3Ω)H．开关S，导线若干(1)为减小实验误差，应选用的实验器材有________(选填字母代号)．栏目导引热点实验典例解读随堂演练巩固提升基础储备明确原理第3章恒定电流(2)为减小实验误差，应选用下图中________(选填“甲”或“乙”)为该实验的电路原理图，并按所选择的电路原理图把图丙中的实物图用线连接起来．丙栏目导引热点实验典例解读随堂演练巩固提升基础储备明确原理第3章恒定电流(3)若用毫米刻度尺测得金属丝长度为60.00cm，用螺旋测微器测得金属丝的直径及两电表的示数如图丁所示，则金属丝的直径为________mm，电阻值为________Ω.丁栏目导引热点实验典例解读随堂演练巩固提升基础储备明确原理第3章恒定电流[解析](1)由于电源的电动势为3V，所以电压表应选A；被测电阻约为5Ω，电路中的最大电流约为I＝ERx＝35A＝0.6A，电流表应选D；根据变阻器允许通过的最大电流可知，变阻器应选E；还要选用电池和开关，导线若干．故应选用的实验器材有ADEGH.栏目导引热点实验典例解读随堂演练巩固提升基础储备明确原理第3章恒定电流(2)由于RVRxRxRA，应采用电流表外接法，应选图乙所示电路，实物连接如图所示．栏目导引热点实验典例解读随堂演练巩固提升基础储备明确原理第3章恒定电流(3)从螺旋测微器可以读出金属丝的直径为0.635mm，从电压表可以读出电阻两端电压为1.20V，从电流表可以读出流过电阻的电流为0.50A，被测电阻的阻值为Rx＝UxIx＝1.200.50Ω＝2.4Ω.[答案](1)ADEGH(2)乙如解析图所示(3)0.6352.4栏目导引热点实验典例解读随堂演练巩固提升基础储备明确原理第3章恒定电流电流表两种接法的比较电流表内接法电流表外接法测量电路测量值与真实值的关系R测＝UI＝URI＋UAI＝R＋RA＞R真R测＝UI＝UIR＋IV＝RRVR＋RV＜R真误差原因电流表内阻RA的分压电压表内阻RV的分流适用条件RA≪Rx，即适合测量大电阻RV≫Rx，即适合测量小电阻栏目导引热点实验典例解读随堂演练巩固提升基础储备明确原理第3章恒定电流实验改进与创新一根固定在刻度尺上的均匀电阻丝(总电阻小于5Ω)，两端各有一个固定的接线柱a和b，刻度尺的中间有一个可沿电阻丝滑动的触头c，c的上端为接线柱，触头c与电阻丝通常不接触，当用手按住时，才与电阻丝接触，且可在刻度尺上读出触点的位置，现给出以下器材，要求测量该电阻丝的电阻率．A．电压表B．电流表C．电池组(电动势为6V，内阻不计)D．保护电阻R0E．开关SF．螺旋测微器G．导线若干栏目导引热点实验典例解读随堂演练巩固提升基础储备明确原理第3章恒定电流(1)用螺旋测微器测量电阻丝直径的示数如图所示，则该电阻丝的直径d＝________mm.栏目导引热点实验典例解读随堂演练巩固提升基础储备明确原理第3章恒定电流(2)将图中提供的器材连接成实验电路(注意量程的选择)，要求：①尽量减小由于电流热效应而使电阻丝的电阻率随电阻的变化而发生变化；②能进行多次测量．栏目导引热点实验典例解读随堂演练巩固提升基础储备明确原理第3章恒定电流(3)通过改变触头c的位置，分别测量出了多组与长度L对应的电压U的数据(电流表示数I保持在0.50A不变)并已描在坐标纸上，如图所示．①根据图示的数据点，结合相应的物理规律绘出U－L图线；②若测出U－L图线的斜率为k，则用d、I、k可表示出该电阻丝的电阻率ρ＝________；③代入有关数据求得该电阻丝的电阻率为____________Ω·m.栏目导引热点实验典例解读随堂演练巩固提升基础储备明确原理第3章恒定电流[解析](1)对于螺旋测微器的读数，需要估读，精确度为0.01mm.其读数分三步：一读整刻度：1mm；二看半刻度：0.5mm；三读可动刻度：0.500mm，注意这个刻度要估读．三者的和就是该电阻丝的直径．栏目导引热点实验典例解读随堂演练巩固提升基础储备明确原理第3章恒定电流(2)在连接电路时，由于电阻丝的电阻很小，所以电流表在连接时要选择外接，另外电流表的量程选择0～0.6A，而电压表的量程选择0～3V，连接如图1所示．栏目导引热点实验典例解读随堂演练巩固提升基础储备明确原理第3章恒定电流(3)连接这些点的时候，要注意让尽可能多的点落在图线上，不能落在图线上的点，要均匀分布在线的两侧，这样作出的图线误差小，如图2所示．由电阻定律可知：R＝ρLS，再由部分电路欧姆定律知：R＝UI，另外k＝UL，S＝π4d2，联立可得ρ＝kπd24I.代入数据得，ρ≈1.32×10－5Ω·m.[答案](1)2.000(2)如解析图1所示(3)①如解析图2所示②kπd24I③1.32×10－5栏目导引热点实验典例解读随堂演练巩固提升基础储备明确原理第3章恒定电流本实验的核心是导线电阻的测量，除伏安法外，还有几种常用方法也是立足本实验的创新点．创新1：利用“伏伏法”测电阻已知内阻的电压表可当电流表用，若量程太小可以配合定值电阻改变其量程．创新2：用“安安法”测电阻已知内阻的电流表可当做电压表，若量程太小，可配合定阻电阻改变量程．栏目导引热点实验典例解读随堂演练巩固提升基础储备明确原理第3章恒定电流创新3：“等效法”测电阻如图，先将待测电阻与电流表串联并记录读数I，然后利用电阻箱与同一电流表串联，调节电阻箱使电流表读数仍为I，则Rx＝R箱．栏目导引热点实验典例解读随堂演练巩固提升基础储备明确原理第3章恒定电流本部分内容讲解结束按ESC键退出全屏播放