高考物理 測定金屬的電阻率基礎(chǔ)知識自學(xué)課件.ppt

測定金屬的電阻率 同時練習(xí)使用螺旋測微器 一 實驗?zāi)康? 掌握電流表 電壓表和滑動變阻器的使用方法及電流表和電壓表的讀數(shù)方法 2 掌握螺旋測微器及游標(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 1 螺旋測微器的構(gòu)造原理及讀數(shù) 二 實驗原理 1 構(gòu)造如圖所示是常用的螺旋測微器 它的小砧a和固定刻度b固定在框架c上 旋鈕d 微調(diào)旋鈕d 和可動刻度e 測微螺桿f連在一起 通過精密螺紋套在b上 2 原理測微螺桿f與固定刻度b之間的精密螺紋的螺距為0 5mm 即旋鈕d每旋轉(zhuǎn)一周 f前進(jìn)或后退0 5mm 而可動刻度e上的刻度為50等份 每轉(zhuǎn)動一小格 f前進(jìn)或后退0 01mm 即螺旋測微器的精確度為0 01mm 讀數(shù)時誤差出現(xiàn)在毫米的千分位上 因此 螺旋測微器又叫千分尺 3 讀數(shù) 測量時被測物體長度的整數(shù)毫米數(shù)由固定刻度讀出 小數(shù)部分由可動刻度讀出 測量值 毫米 固定刻度數(shù) 毫米 注意半毫米刻線是否露出 可動刻度數(shù) 估讀一位 0 01 毫米 2 千分尺 如圖 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 尺身上還有一個緊固螺釘 2 用途 測量厚度 長度 深度 內(nèi)徑 外徑 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尺上的同樣多的小等分刻度少1mm 常見的游標(biāo)卡尺的游標(biāo)尺上小等分刻度有10個的 20個的 50個的 見下表 4 讀書 讀數(shù)等于主尺上的整毫米數(shù) 指游標(biāo)尺 0 刻線之前的整數(shù)部分 加上應(yīng)讀格子數(shù) 從游標(biāo)尺上讀出與主尺上某一刻度對齊的游標(biāo)的格數(shù) 準(zhǔn)確度 主尺上的整毫米數(shù)應(yīng)為游標(biāo)尺 0 刻線之前的整數(shù)部分 切勿讀成游標(biāo)尺左棱之前的整數(shù)部分 3 伏安法測電阻 1 電流表的內(nèi)接法和外接法的比較 試觸法若不知rx的大約阻值 可采用 試觸法 將電路如圖所示連接 空出電壓表的一個接頭s 然后將s分別與a b接觸一下 觀察兩表示數(shù)變化情況 4 電阻率的測定原理把金屬絲接入如圖所示的電路中 用電壓表測金屬絲兩端的電壓 用電流表測金屬絲中的電流 根據(jù)rx u i計算金屬絲的電阻rx 然后用米尺測量金屬絲的有效長度l 用螺旋測微器測量金屬絲的直徑d 計算出金屬絲的橫截面積s 根據(jù)電阻定律rx l s 得出計算金屬絲電阻率的公式 rxs l d2u 4li 2 兩種電路的選擇 定量判定法若已知待測電阻的大致阻值rx 電流表的內(nèi)阻ra和電壓表的內(nèi)阻rv 則 當(dāng)rx ra rv rx時 選用 內(nèi)接法 當(dāng)rx ra rv rx時 選用 外接法 當(dāng)rx ra rv rx時 兩種接法均可 簡單概括即為 大內(nèi)偏大 小外偏小 a 若電流表示數(shù)變化明顯 說明電壓表分流作用較強 即rx阻值較大 應(yīng)采用 內(nèi)接法 s應(yīng)接b b 若電壓表示數(shù)變化明顯 說明電流表分壓作用較強 即rx阻值較小 應(yīng)采用 外接法 s應(yīng)接a 四 實驗步驟 三 實驗器材被測金屬絲 米尺 螺旋測微器 電壓表 電流表 直流電源 開關(guān) 滑動變阻器 導(dǎo)線若干 3 按圖所示的電路連接好器材 注意滑動變阻器應(yīng)調(diào)在阻值最大的位置 電流表和電壓表選擇好適當(dāng)?shù)牧砍?4 閉合開關(guān)s 調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑動觸片 讀出幾組相應(yīng)的電流表和電壓表的示數(shù)i和u的值 記入記錄表格內(nèi) 5 打開開關(guān)s 拆除電路 整理好實驗器材 2 用米尺測量接入電路中的被測金屬絲的長度l 測量三次 將測量結(jié)果記入表格中 1 用螺旋測微器在金屬絲的三個不同位置分別測量金屬絲的直徑 將測量結(jié)果記入表格 求直徑的平均值 計算出金屬絲的橫截面積 1 金屬絲的長度 cm m 3 金屬絲的電阻 4 金屬絲材料的電阻率 m 1 金屬絲的長度 cm m 6 數(shù)據(jù)處理根據(jù)上面記錄的數(shù)據(jù) 完成以下表格內(nèi)容 2 金屬絲的橫截面積s mm2 m2 五 注意事項1 為了減小金屬絲橫截面積帶來的誤差 測量直徑時緊密繞制的金屬整圈數(shù)多一些 2 測量金屬絲的長度應(yīng)該在接入電路后且在拉直的狀態(tài)下進(jìn)行 為減小誤差應(yīng)測量三次取平均值 3 為了減少由于溫度變化而帶來的測量誤差 實驗中注意通電時間不宜過長 電流不宜過大 4 測量電路采用電流表外接法 調(diào)節(jié)滑動變阻器阻值時注意同時觀察兩個電表的示數(shù) 盡量使表的指針偏轉(zhuǎn)較大 以減少讀數(shù)誤差 但是注意防止超過量程 5 為了減小實驗誤差 測量金屬絲的電阻時一般電流i 電壓u測量多次 求出對應(yīng)的電阻后取電阻的平均值 實驗中也可以利用u i圖線求電阻 6 閉合開關(guān)s之前 一定要使滑動變阻器的滑動片處在有效電阻最大的位置 六 誤差分析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 采用伏安法測量金屬絲的電阻時 必然帶來系統(tǒng)誤差 3 金屬絲的長度測量 電流表和電壓表的讀數(shù)等會帶來偶然誤差 4 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 考點1游標(biāo)卡尺及螺旋測微器的讀數(shù) 例1 1 在測定金屬的電阻率實驗中 用螺旋測微器測量金屬絲的直徑 示數(shù)如圖甲所示 讀數(shù)為mm 2 在用單擺測定重力加速度實驗中 用游標(biāo)為20分度的卡尺測量擺球的直徑 示數(shù)如圖所示 讀數(shù)為cm 0 617 0 675 解析 d1 0 5mm 11 7 0 01mm 0 617mmd2 6mm 15 0 05mm 0 675cm 1 把握好游標(biāo)卡尺及螺旋測微器的讀數(shù)方法 2 游標(biāo)卡尺的讀數(shù)沒有估讀 而螺旋測微器可動部分的讀數(shù)應(yīng)估讀一位 例2 某實驗小組利用實驗室提供的器材探究一種金屬絲的電阻率 所用的器材包括 輸出為3v的直流穩(wěn)壓電源 電流表 待測金屬絲 米尺 電阻箱 開關(guān)和導(dǎo)線等 如圖 1 他們截取了一段金屬絲 拉直后固定在絕緣的米尺上 并在金屬絲上夾上一個小金屬夾 金屬夾可在金屬絲上移動 請根據(jù)現(xiàn)有器材 設(shè)計實驗電路 并連接電路實物圖 如圖 2 實驗的主要步驟如下 正確連接電路 設(shè)定電阻箱的阻值 開啟電源 合上開關(guān) 讀出電流表的示數(shù) 記錄金屬夾的位置 斷開開關(guān) 合上開關(guān) 重復(fù) 的操作 3 該小組測得電流與金屬絲接入長度關(guān)系的數(shù)據(jù) 并據(jù)此給出了如圖中的關(guān)系圖線 其斜率為 a 1 m 1 保留三位有效數(shù)字 圖線縱軸截距與電源電動勢的乘積代表了 的電阻之和 考點2測定金屬電阻率的原理 答案 1 如圖甲 乙 2 讀出接入電路中的金屬絲的長度 3 1 63電源的內(nèi)阻與電阻箱 解析 本題以創(chuàng)新型實驗的形式考查了電阻率的測量 解答時首先要看明白實驗的原理 對利用圖象獲取信息的能力有較高的要求 依據(jù)實驗器材和實驗?zāi)康臏y量金屬絲的電阻率 電路圖如圖甲所示 電路實物圖如圖乙所示 依據(jù)閉合電路歐姆定律得e i r r0 rx 參照題目給出的圖象可得1 i r r0 e es l 可見直線的斜率k es 可知斜率 電源電動勢和金屬絲橫截面積的乘積代表的物理量是金屬絲的電阻率 其數(shù)值和單位為1 54 10 7 m 依據(jù)直線可得其斜率為1 63a 1 m 1 截距為 r r0 e 則圖線縱軸截距與電源電動勢的乘積為 r r0 實物連圖時 要注意以下幾點 1 接線要接到接線柱上 并且切勿交叉 2 要讓電流從電壓表或電流表的 極流入 極流出 同時要注意正確連接電表的量程 例3 某研究性學(xué)習(xí)小組設(shè)計了如圖所示的電路 用來研究稀鹽水溶液的電阻率與濃度的關(guān)系 圖中e為直流電源 k為開關(guān) k1為單刀雙擲開關(guān) v為電壓表 a為多量程電流表 r為滑動變阻器 rx為待測稀鹽水溶液液柱 1 實驗時 閉合k之前將r的滑片p置于 填 c 或 d 端 當(dāng)用電流表外接法測量rx的阻值時 k1應(yīng)置于位置 填 1 或 2 2 在一定條件下 用電流表內(nèi) 外接法得到rx的電阻率隨濃度變化的兩條曲線如圖所示 不計由于通電導(dǎo)致的化學(xué)變化 實驗中rx的通電面積為20cm2 長度為20cm 用內(nèi)接法測量rx的阻值是3500 則其電阻率為 m 由圖中對應(yīng)曲線 填 1 或 2 可得此時溶液濃度約為 結(jié)果保留兩位有效數(shù)字 考點3實驗拓展創(chuàng)新 解析 1 滑動變阻器是分壓作用 為保護儀表 開始滑片p置于d端 電流表外接法測rx阻值時