高考调研2014届高考物理一轮课件：7-6实验：测定金属的电阻率

实验讲解探究应用课后练习新课标版·物理高考调研实验测定金属的电阻率实验讲解探究应用课后练习新课标版·物理高考调研实验讲解探究应用课后练习新课标版·物理高考调研一、实验目的1．掌握电流表、电压表和滑动变阻器的使用方法．2．掌握螺旋测微器和游标卡尺的使用方法和读数方法．3．会用伏安法测电阻，进一步测定金属的电阻率．4．会用伏安法测电阻，解决多种情况下电阻的测量方法．实验讲解探究应用课后练习新课标版·物理高考调研二、实验原理1．螺旋测微器的构造原理及读数(1)螺旋测微器的构造：如图所示是常用的螺旋测微器，它的测砧A和固定刻度S固定在框架F上，旋钮K、微调旋钮K′和可动刻度H、测微螺杆P连在一起，通过精密螺纹套在S上．实验讲解探究应用课后练习新课标版·物理高考调研(2)螺旋测微器的原理：螺旋测微杆P与固定刻度S之间的精密螺纹的螺距为0.5mm，即旋钮K每旋转一周，P前进或后退0.5mm，而可动刻度H上的刻度为50等份，每转动一小格，P前进或后退0.01mm.即螺旋测微器的精确度为0.01mm.读数时误差出现在毫米的千分位上，因此，螺旋测微器又叫千分尺．(3)读数：测量时被测物体长度的整数毫米数由固定刻度读出，小数部分由可动刻度读出．测量值(毫米)＝固定刻度数(毫米)(注意半毫米刻线是否露出)＋可动刻度数×0.01(毫米)．实验讲解探究应用课后练习新课标版·物理高考调研2．测量金属材料的电阻率(1)实验电路：如图所示．(2)伏安法测电阻：根据实验电路图，测量出加在电阻两端的电压和通过电阻的电流，就可以测量出金属材料的电阻阻值．然后再测量出其长度、直径，计算出横截面积，根据公式ρ＝RxSl＝πd2U4Il得到电阻率．实验讲解探究应用课后练习新课标版·物理高考调研三、实验器材金属丝、螺旋测微器、电压表、电流表、直流电源、滑动变阻器、开关一个、导线若干、米尺．四、实验步骤1．用螺旋测微器在被测金属导线上的三个不同位置各测一次直径，求出其平均值d，计算出导线的横截面积S＝πd2/4.2．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中的被测金属导线的有效长度，反复测量3次，求出其平均值l.实验讲解探究应用课后练习新课标版·物理高考调研3．按如图所示的原理电路图连接好用伏安法测电阻的实验电路，把滑动变阻器的滑动片调节到使接入电路中的电阻值最大的位置(即最右端)．4．电路经检查确认无误后，闭合开关S.改变滑动变阻器滑动片的位置，读出几组相应的电流表、电压表的示数I和U的值，断开开关S，求出导线电阻R的平均值．实验讲解探究应用课后练习新课标版·物理高考调研5．将测得的R、l、d值代入电阻率计算公式ρ＝RSl＝πd2U4lI中，计算出金属导线的电阻率．6．拆去实验线路，整理好实验器材．【重点提示】(1)本实验所测定的金属丝电阻很小(约几欧姆)，滑动变阻器选用0～20Ω的即可，应选用限流式接法．(2)由于温度升高，会改变金属丝材料的电阻率，所以电流不要过大(一般在1A以内)，电流表应选多大量程？电源电动势选多大？电流表应内接还是外接？实验讲解探究应用课后练习新课标版·物理高考调研五、注意事项1．测量被测金属导线的有效长度，是指测量待测导线接入电路的两个端点之间的长度，亦即电压表两并入点间的部分待测导线长度，测量时应将导线拉直．2．本实验中被测金属导线的电阻值较小，因此实验电路必须采用电流表外接法．3．实验连线时，应先从电源的正极出发，依次将电源、开关、电流表、待测金属导线、滑动变阻器连成主干线路(闭合电路)，然后再把电压表并联在待测金属导线的两端．实验讲解探究应用课后练习新课标版·物理高考调研4．闭合开关S之前，一定要使滑动变阻器的滑动片处在有效电阻值最大的位置．5．在用伏安法测电阻时，通过待测导线的电流I的值不宜过大(电流表用0～0.6A量程)，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过程中逐渐增大．6．测量金属导线的直径时要用螺旋测微器，直接测量的结果要估读到下一位数字．实验讲解探究应用课后练习新课标版·物理高考调研7．为避免接线交叉和正、负极性接错，连线顺序应遵循：电源正极→开关(断开状态)→滑动变阻器→用电器→电流表正接线柱→电流表负接线柱→电源负极，最后将电压表并接在待测电路的两端，即先接干路，后接支路．8．求R的平均值可用两种方法：第一种是R＝U/I算出各次的测量值，再取平均值；第二种方法是用图像法(U­I图线)来求出．若采用图像法，在描点时，要尽量使各点间的距离拉大一些，连线时要尽可能地让各点均匀分布在直线的两侧，个别明显偏离较远的点可以不予考虑．实验讲解探究应用课后练习新课标版·物理高考调研六、误差分析1．金属丝直径、长度测量带来误差．2．电流表及电压表对电阻测量的影响，因为电流表外接，所以R测R真，由R＝ρlS，知ρ测ρ真．3．通电电流过大、时间过长，致使电阻丝发热，电阻率随之变化带来误差．实验讲解探究应用课后练习新课标版·物理高考调研实验讲解探究应用课后练习新课标版·物理高考调研一、螺旋测微器的读数例1(2012·新课标全国)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(a)所示，测量金属板厚度时的示数如图(b)所示．图(a)所示读数为____mm，图(b)所示读数为______mm，所测金属板的厚度为_____mm.实验讲解探究应用课后练习新课标版·物理高考调研【解析】本题考查螺旋测微器的读数，意在考查考生对螺旋测微器的读数方法和原理掌握．图(a)：0mm＋0.01mm×1.0＝0.010mm.图(b)：6.5mm＋0.01mm×37.0＝6.870mm.故所测金属板的厚度为6.870mm－0.010mm＝6.860mm.【答案】(1)0.0106.8706.860实验讲解探究应用课后练习新课标版·物理高考调研题后反思(1)游标卡尺不估读，而螺旋测微器一定要估读，以mm为单位时，应读到千分位，即使正对刻度线，也要以零补齐到千分位．(2)螺旋测微器读数时，除注意观察毫米整数刻度线外，还要特别注意半毫米刻度线是否露出．实验讲解探究应用课后练习新课标版·物理高考调研(3)游标尺在读数时，除注意主尺上的数字1、2、3…单位是cm外，还要注意游标尺是多少分度的，哪一分度与主尺上的刻度对齐．要注意主尺的单位和游标尺的单位要统一，一般先统一到单位mm，然后再换算成其他单位．实验讲解探究应用课后练习新课标版·物理高考调研跟踪训练(1)有一游标卡尺，主尺的最小分度是1mm，游标上有20个小的等分刻度．用它测量一小球的直径，如图甲所示的读数是________mm.(2)如图乙，用螺旋测微器测量一根金属丝的直径，如图所示的读数是________mm.实验讲解探究应用课后练习新课标版·物理高考调研【解析】(1)主尺读数为13mm，游标尺读数为11×0.05mm＝0.55mm，所以图甲的读数为13.55mm.(2)固定刻度半毫米线已经露出，读数为0.5mm，而从可动刻度上读的示数为18.0，最后的读数为(0.5＋18.0×0.01)mm＝0.680mm.【答案】(1)13.55(2)0.680(或0.681)实验讲解探究应用课后练习新课标版·物理高考调研二、测金属丝的电阻率例2在“测定金属的电阻率”的实验中，用螺旋测微器测量金属丝直径时的刻度位置如右图所示，用米尺测出金属丝的长度L，金属丝的电阻大约为5Ω，先用伏安法测出金属丝的电阻R，然后根据电阻定律计算出该金属材料的电阻率．(1)从图中读出金属丝的直径为________mm.实验讲解探究应用课后练习新课标版·物理高考调研(2)为此取来两节新的干电池、开关和若干导线及下列器材：A．电压表0～3V，内阻10kΩB．电压表0～15V，内阻50kΩC．电流表0～0.6A，内阻0.05ΩD．电流表0～3A，内阻0.01ΩE．滑动变阻器，0～10ΩF．滑动变阻器，0～100Ω实验讲解探究应用课后练习新课标版·物理高考调研①要求较准确地测出其阻值，电压表应选________，电流表应选________，滑动变阻器应选________．(填序号)②实验中某同学的实物接线如图所示，请指出该同学实物接线中的两处明显错误．错误1______________________________________错误2______________________________________实验讲解探究应用课后练习新课标版·物理高考调研【解析】(1)从螺旋测微器的固定刻度上可以看出，半毫米刻度线已经露出来，因此主尺上应读0.5mm，可动刻度上接近第18个刻度线，可以估读0.180mm(或0.179mm)，所以该金属丝直径应为0.5mm＋0.180mm(或0.179mm)＝0.680mm(或0.679mm)．(2)①由电路图知电源是两节干电池，电动势是3V，用3V量程的电压表A；因为电阻丝的电阻大约为5Ω，如果把3V的电动势全加在电阻丝上，电流才是0.6A，因此用量程是0.6A的电流表C；此题中金属丝的电阻大约为5Ω，为了减小实验误差，应选10Ω的滑动变阻器E.实验讲解探究应用课后练习新课标版·物理高考调研【答案】(1)0.680(或0.679)(2)①ACE②错误1：导线连接在滑动变阻器的滑片上③错误2：采用了电流表内接法实验讲解探究应用课后练习新课标版·物理高考调研实验讲解探究应用课后练习新课标版·物理高考调研1．有一种游标卡尺，与普通游标卡尺不同，它的游标卡尺的刻线看起来很“稀疏”，使得读数时清晰明了，方便使用者正确读取数据．(1)如果此游标尺的刻线是将“39mm等分成20份”，那么它的准确度是________mm.实验讲解探究应用课后练习新课标版·物理高考调研(2)用游标尺测量某一物体的厚度，如图甲所示，正确的读数是________mm.(3)某学生用螺旋测微器测定某一金属丝的直径时，测得的结果如图乙所示，则该金属丝的直径d＝______mm.实验讲解探究应用课后练习新课标版·物理高考调研解析(1)把39mm等分成20份，每份的长度是3920＝1.95(mm)，与2mm的整数之差为2.00－1.95＝0.05(mm)，所以它的准确度是0.05mm.(2)因为游标尺的第五条刻度线与主尺刻度对齐，所以读数为31.25mm.(3)由图乙可以读出螺旋测微器的固定刻度为6mm，可动刻度为12.4×0.01mm，故被测金属丝的直径为6.124mm.由于估读能力不同，读数范围在6.123mm～6.125mm都对．实验讲解探究应用课后练习新课标版·物理高考调研答案(1)0.05(2)31.25(3)6.124(6.123～6.125均可)实验讲解探究应用课后练习新课标版·物理高考调研2．(2012·广东)某同学测量一个圆柱体的电阻率，需要测量圆柱体的尺寸和电阻．(1)分别使用游标卡尺和螺旋测微器测量柱体的长度和直径，某次测量的示数如图(a)和图(b)所示，长度为________cm，直径为________mm.实验讲解探究应用课后练习新课标版·物理高考调研(2)按图(c)连接电路后，实验操作如下：①将滑动变阻器R1的阻值置于最________处(填“大”或“小”)；将S2拨向接点1，闭合S1，调节R1，使电流表示数为I0；②将电阻箱R2的阻值调至最________(填“大”或“小”)，S2拨向接点2；保持R1不变，调节R2，使电流表示数仍为I0，此时R2阻值为1280Ω；(3)由此可知，圆柱体的电阻为________Ω.实验讲解探究应用课后练习新课标版·物理高考调研解析(1)图(a)中游标卡尺读数：50mm＋0.1mm×1＝50.1mm＝5.01cm.图(b)中螺旋测微器读数：5mm＋0.01mm×31.5＝5.315mm.(2)①闭合开关前滑动变阻器R1串入电路的阻值应最大，即置于最大处；②调整电阻器阻值时，为了电路安全应该从最大值开始调，即S2拨向2前R2阻值调至最大．(3)由替代法原理得知被测圆柱体阻值等于变阻箱阻值，即为1280Ω.答案(1)5.015.