實(shí)驗(yàn)探究決定導(dǎo)線電阻的因素

1、實(shí)驗(yàn)學(xué)案35 探究決定導(dǎo)線電阻的因素實(shí)驗(yàn)?zāi)康?掌握螺旋測(cè)微器及游標(biāo)卡尺的原理及讀數(shù)方法2掌握電流表、電壓表和滑動(dòng)變阻器的使用方法及電流表和電壓表的讀數(shù)方法3會(huì)用伏安法測(cè)電阻，并進(jìn)一步探究決定導(dǎo)線電阻的因素實(shí)驗(yàn)原理1螺旋測(cè)微器的讀數(shù)測(cè)量時(shí)被測(cè)物體長(zhǎng)度的整數(shù)毫米數(shù)由固定刻度讀出，小數(shù)部分由可動(dòng)刻度讀出測(cè)量值(毫米)_(毫米)(注意半毫米刻線是否露出)_(估讀一位)×0.01(毫米)2游標(biāo)卡尺讀數(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(duì)齊的游標(biāo)的格數(shù)，則記錄結(jié)果表達(dá)為(xk×精確度)mm.3伏安法測(cè)電阻(1)電流表的內(nèi)接法和外接法的比較內(nèi)接法外接法

2、電路圖誤差原因電流表分壓U測(cè)UxUA電壓表分流I測(cè)IxIV電阻測(cè)量值R測(cè)RARx>Rx測(cè)量值大于真實(shí)值R測(cè)_<Rx測(cè)量值小于真實(shí)值適用條件RARxRVRx適用于測(cè)量_電阻_電阻(2)兩種電路的選擇阻值比較法：先將待測(cè)電阻的估計(jì)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(jiǎn)單概括為“內(nèi)大外小”臨界值計(jì)算法 圖1實(shí)驗(yàn)試探法：按圖1接好電路，讓電壓表的一根接線柱P先后與a、b處接觸一下，如果電壓表的示數(shù)有較大的變化，而電流表的示數(shù)變化不大，則可采用電流表外接法；如果電流表的示數(shù)有較大的變化，而電壓表的示數(shù)變化不大，則可采用電流表內(nèi)接法4

3、滑動(dòng)變阻器的限流式接法和分壓式接法接法限流式接法分壓式接法電路圖特點(diǎn)用電器和滑動(dòng)變阻器的一部分串聯(lián)，另一部分不起作用調(diào)節(jié)電壓的范圍不能從零開(kāi)始變化用電器和滑動(dòng)變阻器的一部分并聯(lián)后和另一部分串聯(lián)電壓可以從零調(diào)節(jié)到最大值適用條件滑動(dòng)變阻器的最大阻值和用電器的阻值差不多且要求電壓不從零開(kāi)始變化滑動(dòng)變阻器的最大阻值小于用電器的阻值；電壓要求從零開(kāi)始變化5.電阻率的測(cè)定原理把金屬絲接入如圖2所示的電路中，用_測(cè)金屬絲兩端的電壓，用_測(cè)金屬絲中流過(guò)的電流，根據(jù)Rx_計(jì)算金屬絲的電阻Rx，圖2然后用_測(cè)量金屬絲的長(zhǎng)度l，用_測(cè)量金屬絲的直徑d，計(jì)算出橫截面積S；根據(jù)電阻定律Rxl/S，得出計(jì)算金屬絲電阻率的

4、公式_.實(shí)驗(yàn)器材金屬絲_安培表伏特表直流電源_電鍵一個(gè)導(dǎo)線若干刻度尺實(shí)驗(yàn)步驟1用螺旋測(cè)微器在被測(cè)金屬導(dǎo)線上的三個(gè)不同位置各測(cè)一次直徑，求出其平均值d，計(jì)算出導(dǎo)線的橫截面積S_.2將金屬絲兩端固定在接線柱上懸空掛直，用毫米刻度尺測(cè)量接入電路中的被測(cè)金屬導(dǎo)線的_長(zhǎng)度，反復(fù)測(cè)量3次，求出其平均值l.3按如圖2所示的原理電路圖連接好用伏安法測(cè)電阻的實(shí)驗(yàn)電路，把滑動(dòng)變阻器的滑片調(diào)節(jié)到使接入電路中的電阻值_的位置4電路經(jīng)檢查確認(rèn)無(wú)誤后，閉合電鍵S，改變滑動(dòng)變阻器滑片的位置，讀出幾組相應(yīng)的電流表、電壓表的示數(shù)I和U的值，斷開(kāi)電鍵S，求出導(dǎo)線電阻R的平均值應(yīng)用指南測(cè)量時(shí)通過(guò)金屬絲的電流應(yīng)控制在1.00 A以下

5、，本實(shí)驗(yàn)中安培表量程為00.6 A，每次通電時(shí)間應(yīng)盡量短(以能讀取電表數(shù)據(jù)為準(zhǔn))，讀數(shù)完畢立即斷開(kāi)電鍵S，防止溫度升高使金屬絲長(zhǎng)度和電阻率發(fā)生明顯變化計(jì)算時(shí)，務(wù)必算出每次的電阻值再求平均值，不能先分別求電壓U和電流I的平均值，再由歐姆定律得平均值，否則會(huì)帶來(lái)較大計(jì)算誤差5將測(cè)得的R、l、d值代入電阻率計(jì)算公式中，計(jì)算出金屬導(dǎo)線的電阻率6拆去實(shí)驗(yàn)線路，整理好實(shí)驗(yàn)器材注意事項(xiàng)1測(cè)量被測(cè)金屬導(dǎo)線的有效長(zhǎng)度，是指測(cè)量待測(cè)導(dǎo)線接入電路的兩個(gè)端點(diǎn)之間的長(zhǎng)度，亦即電壓表并入兩點(diǎn)間的部分待測(cè)導(dǎo)線長(zhǎng)度，測(cè)量時(shí)應(yīng)將導(dǎo)線拉直2本實(shí)驗(yàn)中被測(cè)金屬導(dǎo)線的電阻值較小，因此實(shí)驗(yàn)電路必須采用電流表外接法3實(shí)驗(yàn)連線時(shí)，應(yīng)先從電源

6、的正極出發(fā)，依次將電源、電鍵、電流表、待測(cè)金屬導(dǎo)線、滑動(dòng)變阻器連成主干線路(閉合電路)連線時(shí)應(yīng)避免接線交叉和正、負(fù)極接錯(cuò)，最后再把電壓表并聯(lián)在待測(cè)金屬導(dǎo)線的兩端4閉合電鍵S之前，一定要使滑動(dòng)變阻器的滑片處在有效電阻值最大的位置5在用伏安法測(cè)電阻時(shí)，通過(guò)待測(cè)導(dǎo)線的電流I的值不宜過(guò)大(電流表用00.6 A量程)，通電時(shí)間不宜過(guò)長(zhǎng)，以免金屬導(dǎo)線的溫度明顯升高，造成其電阻率在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中逐漸增大誤差分析1金屬絲直徑、長(zhǎng)度的測(cè)量讀數(shù)等人為因素帶來(lái)誤差2測(cè)量電路中電流表及電壓表對(duì)電阻測(cè)量的影響，因?yàn)殡娏鞅硗饨?，所以R測(cè)<R真，由R，知測(cè)<真3通電電流過(guò)大，時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，致使電阻絲發(fā)熱，電阻率隨之變化

7、帶來(lái)誤差.題型一游標(biāo)卡尺或螺旋測(cè)微器的讀數(shù)和使用【例1】 (2010·寧夏理綜·22)某同學(xué)用游標(biāo)卡尺測(cè)量一圓柱體的長(zhǎng)度l，用螺旋測(cè)微器測(cè)量該圓柱體的直徑d，示數(shù)如圖3所示由圖可讀出l_cm，d_mm.游標(biāo)卡尺精確到_，螺旋測(cè)微器精確到_圖3規(guī)范思維題型二電阻的測(cè)量【例2】圖4 (2011·江蘇·11)某同學(xué)利用如圖4所示的實(shí)驗(yàn)電路來(lái)測(cè)量電阻的阻值(1)將電阻箱接入a、b之間，閉合開(kāi)關(guān)適當(dāng)調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器R后保持其阻值不變改變電阻箱的阻值R，得到一組電壓表的示數(shù)U與R的數(shù)據(jù)如下表：電阻R/5.010.015.025.035.045.0電壓U/V1.001.

8、501.802.142.322.45請(qǐng)根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作出UR關(guān)系圖象圖5(2)用待測(cè)電阻Rx替換電阻箱，讀得電壓表示數(shù)為2.00 V利用(1)中測(cè)繪的UR圖象可得Rx_.(3)使用較長(zhǎng)時(shí)間后，電池的電動(dòng)勢(shì)可認(rèn)為不變，但內(nèi)阻增大若仍用本實(shí)驗(yàn)裝置和(1)中測(cè)繪的UR圖象測(cè)定某一電阻，則測(cè)定結(jié)果將_(選填“偏大”或“偏小”)現(xiàn)將一已知阻值為10 的電阻換接在a、b之間，你應(yīng)如何調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，便仍可利用本實(shí)驗(yàn)裝置和(1)中測(cè)繪的UR圖象實(shí)現(xiàn)對(duì)待測(cè)電阻的準(zhǔn)確測(cè)定？ 規(guī)范思維題型三測(cè)金屬的電阻率【例3】 (2010·四川達(dá)州一中高三月考)如圖6所示(導(dǎo)線連線不完整)，某同學(xué)想測(cè)量某導(dǎo)電溶液的電阻

9、率，先在一根均勻的長(zhǎng)玻璃管兩端各安裝了一個(gè)電極(接觸電阻不計(jì))，兩電極相距L0.700 m，其間充滿待測(cè)的導(dǎo)電溶液用如下器材進(jìn)行測(cè)量：電壓表(量程15 V，內(nèi)阻約30 k)電流表(量程300 A，內(nèi)阻約50 )滑動(dòng)變阻器(最大阻值10 ，額定電流1 A)電池組(電動(dòng)勢(shì)E12 V，內(nèi)阻r6 )單刀單擲開(kāi)關(guān)一個(gè)，導(dǎo)線若干圖6表1是他測(cè)量通過(guò)管中導(dǎo)電液柱的電流及兩端電壓的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)實(shí)驗(yàn)中他還用20分度的游標(biāo)卡尺測(cè)量了玻璃管的內(nèi)徑，結(jié)果如圖7所示表1U/V01.03.05.07.09.011.0I/A02265109155175240圖7根據(jù)以上所述請(qǐng)回答下面的問(wèn)題：(1)玻璃管內(nèi)徑d的測(cè)量值為_(kāi)cm；

10、(2)根據(jù)表1數(shù)據(jù)在圖8坐標(biāo)系中描點(diǎn)，請(qǐng)作出UI圖象，根據(jù)圖象求出電阻R_(保留兩位有效數(shù)字)；圖8(3)計(jì)算導(dǎo)電溶液的電阻率表達(dá)式是_(用R、d、L表示)，測(cè)量值為_(kāi)·m(保留兩位有效數(shù)字)；(4)請(qǐng)畫(huà)出測(cè)量導(dǎo)電溶液電阻的電路圖，并在圖6中補(bǔ)畫(huà)出未連接的導(dǎo)線規(guī)范思維1在做“探究決定導(dǎo)線電阻的因素”實(shí)驗(yàn)時(shí)，下列操作正確的是()A若待測(cè)金屬導(dǎo)線是漆包線，應(yīng)該用火燒去表面漆皮，輕輕抹去灰塵后再測(cè)金屬絲的直徑，千萬(wàn)不可用小刀去刮漆皮，而兩端接頭部分則用紗布打磨干凈，以保證電路接觸良好B用米尺反復(fù)測(cè)量三次導(dǎo)線的總長(zhǎng)度，求出平均值L，然后將導(dǎo)線接入測(cè)量電路中C估計(jì)待測(cè)金屬導(dǎo)線的總長(zhǎng)，選擇合適的

11、儀器和實(shí)驗(yàn)電路D合上開(kāi)關(guān)S，不斷增大滑動(dòng)變阻器接入電路的有效阻值，記錄幾組對(duì)應(yīng)的電流和電壓數(shù)值，計(jì)算出導(dǎo)線的總電阻2(1)用游標(biāo)為50分度的游標(biāo)卡尺測(cè)量某工件的長(zhǎng)度時(shí)，示數(shù)如圖9所示，則測(cè)量結(jié)果應(yīng)該讀作_ mm.圖9圖10(2)用螺旋測(cè)微器測(cè)圓柱體的直徑時(shí)，示數(shù)如圖10所示，此示數(shù)為_(kāi) mm.(3)在“探究決定導(dǎo)線電阻的因素”的實(shí)驗(yàn)中，用電壓表測(cè)得金屬絲兩端的電壓U，用電流表測(cè)得通過(guò)金屬絲中的電流I，用螺旋測(cè)微器測(cè)得金屬絲的直徑d，測(cè)得數(shù)據(jù)如圖11所示，請(qǐng)從圖中讀出U_ V，I_ A，d_ m.圖113在“探究決定導(dǎo)線電阻的因素”的實(shí)驗(yàn)中，圖12用螺旋測(cè)微器測(cè)量金屬絲直徑時(shí)的刻度位置如圖12所

12、示，用米尺測(cè)出金屬絲的長(zhǎng)度L，金屬絲的電阻大約為5 ，先用伏安法測(cè)出金屬絲的電阻R，然后根據(jù)電阻定律計(jì)算出該金屬材料的電阻率(1)從圖中讀出金屬絲的直徑為_(kāi)mm.(2)為此取來(lái)兩節(jié)新的干電池、開(kāi)關(guān)和若干導(dǎo)線及下列器材：A電壓表03 V，內(nèi)阻10 kB電壓表015 V，內(nèi)阻50 kC電流表00.6 A，內(nèi)阻0.05 D電流表03 A，內(nèi)阻0.01 E滑動(dòng)變阻器010 F滑動(dòng)變阻器0100 要求較準(zhǔn)確地測(cè)出其阻值，電壓表應(yīng)選_，電流表應(yīng)選_，滑動(dòng)變阻器應(yīng)選_(填序號(hào))實(shí)驗(yàn)中某同學(xué)的實(shí)物接線如圖13所示，請(qǐng)指出該同學(xué)實(shí)物接線中的兩處明顯錯(cuò)誤圖13錯(cuò)誤1：_錯(cuò)誤2：_4(2011·新課標(biāo)&#

13、183;22)為了測(cè)量一微安表頭A的內(nèi)阻，某同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖14所示的電路圖中，A0是標(biāo)準(zhǔn)電流表，R0和RN分別是滑動(dòng)變阻器和電阻箱，S和S1分別是單刀雙擲開(kāi)關(guān)和單刀開(kāi)關(guān)，E是電池完成下列實(shí)驗(yàn)步驟中的填空：(1)將S撥向接點(diǎn)1，接通S1，調(diào)節(jié)_，使待測(cè)表頭指針偏轉(zhuǎn)到適當(dāng)位置，記下此時(shí)_的讀數(shù)I；(2)然后將S撥向接點(diǎn)2，調(diào)節(jié)_，使_，記下此時(shí)RN的讀數(shù)；(3)多次重復(fù)上述過(guò)程，計(jì)算RN讀數(shù)的_，此即為待測(cè)微安表頭內(nèi)阻的測(cè)量值圖145(2011·深圳中學(xué)月考)某學(xué)習(xí)小組為測(cè)量一銅芯電線的電阻率，他們截取了一段電線，用米尺測(cè)出其長(zhǎng)度為L(zhǎng)，用螺旋測(cè)微器測(cè)得其直徑為D，用多用電表測(cè)得其電阻值約

14、為2 .為提高測(cè)量的精度，該小組的人員從下列器材中挑選了一些元件，設(shè)計(jì)了一個(gè)電路，重新測(cè)量這段導(dǎo)線(用Rx表示)的電阻A電源E(電動(dòng)勢(shì)為3.0 V，內(nèi)阻不計(jì))B電壓表V(量程為03.0 V，內(nèi)阻約為2 k)C電壓表V(量程為015.0 V，內(nèi)阻約為6 k)D電流表A(量程為00.6 A，內(nèi)阻約為1 )E電流表A(量程為03.0 A，內(nèi)阻約為0.1 )F滑動(dòng)變阻器R1(最大阻值10 ，額定電流2.0 A)G滑動(dòng)變阻器R2(最大阻值1 k，額定電流1.0 A)H定值電阻R0(阻值為3 )I開(kāi)關(guān)S一個(gè)，導(dǎo)線若干圖15(1)如圖15所示是該實(shí)驗(yàn)小組用螺旋測(cè)微器對(duì)銅芯線直徑的某次測(cè)量，其讀數(shù)是_mm.(

15、2)實(shí)驗(yàn)時(shí)電壓表選_，電流表選_，滑動(dòng)變阻器選_(只填代號(hào))(3)為提高實(shí)驗(yàn)的精確度，請(qǐng)你為該實(shí)驗(yàn)小組設(shè)計(jì)電路圖，并畫(huà)在下面的方框中(4)某次測(cè)量時(shí)，電壓表示數(shù)為U，電流表示數(shù)為I，則該銅芯線材料的電阻率的表達(dá)式為：_.實(shí)驗(yàn)學(xué)案35探究決定導(dǎo)線電阻的因素【基礎(chǔ)自主落實(shí)】實(shí)驗(yàn)原理1固定刻度數(shù)可動(dòng)刻度數(shù)3(1) 大阻值小阻值(2)外接法內(nèi)接法5電壓表電流表毫米刻度尺螺旋測(cè)微器實(shí)驗(yàn)器材螺旋測(cè)微器滑動(dòng)變阻器實(shí)驗(yàn)步驟1d2/42.有效3.最大【熱點(diǎn)題型精析】例1 2.256.8600.1 mm0.01 mm解析對(duì)游標(biāo)卡尺：主尺刻度為22 mm，游標(biāo)尺共10個(gè)格，分度為0.1 mm，且游標(biāo)尺的第5個(gè)格與主

16、尺刻度線對(duì)齊，因此它的讀數(shù)為l22 mm0.1×5 mm22.5 mm2.25 cm.對(duì)螺旋測(cè)微器：它精確到0.01 mm，固定尺刻度讀數(shù)為6.5 mm，可動(dòng)尺刻度為36.0×0.01 mm0.360 mm，所以螺旋測(cè)微器的讀數(shù)為：d6.5 mm36.0×0.01 mm6.860 mm.規(guī)范思維游標(biāo)卡尺和螺旋測(cè)微器的讀數(shù)是高考常考的問(wèn)題之一，讀數(shù)時(shí)不管題目怎么要求，先讀成毫米，這樣讀數(shù)的優(yōu)點(diǎn)是整數(shù)部分從固定尺上進(jìn)行讀數(shù)，小數(shù)部分從螺旋尺上進(jìn)行讀數(shù)游標(biāo)卡尺不需要估讀，但是要注意游標(biāo)尺是十分度還是二十分度或者五十分度的；螺旋測(cè)微器需要估讀，估讀到0.001 mm.例2

17、 (1)UR關(guān)系圖象見(jiàn)下圖(2)20(1921都算對(duì))(3)偏小；改變滑動(dòng)變阻器阻值，使電壓表示數(shù)為1.50 V解析(1)根據(jù)表中數(shù)據(jù)，確定U、R軸刻度，使圖象盡量大一些，然后描點(diǎn)、連線用平滑曲線連接，且必須過(guò)(0,0)點(diǎn)(2)由作出的圖象得到相應(yīng)的R值，約為20 .(3)由I知r增大后，計(jì)算出的R值會(huì)偏小，由題表知，要實(shí)現(xiàn)對(duì)待測(cè)電阻的準(zhǔn)確測(cè)定，應(yīng)改變滑動(dòng)變阻器的阻值，使電壓表示數(shù)為1.50 V.規(guī)范思維本題是“替換法”測(cè)電阻的變形題，并且把“替換法”與圖象、電路分析相結(jié)合，使“替換法”有了新意例3 (1)3.075(2)4.5×104(3)48(4)見(jiàn)解析解析(1)30 mm15&

18、#215;0.05 mm30.75 mm3.075 cm.(2)連線時(shí)要讓大多數(shù)點(diǎn)在一條直線上作出UI圖象如下圖所示從直線上取一點(diǎn)(155 A，7.0 V)，求出R4.5×104 .(3)由RL/S，S(d/2)2，解出48 ·m.(4)在本題中，由于待測(cè)導(dǎo)電溶液電阻阻值較大，故應(yīng)采用電流表的內(nèi)接法，從表1可看出電表示數(shù)從零開(kāi)始，故應(yīng)采用滑動(dòng)變阻器的分壓式接法電路圖與實(shí)物連接圖如下圖所示規(guī)范思維(1)電阻的測(cè)量問(wèn)題有多種呈現(xiàn)形式，首先要確定的是電流表到底是采用“內(nèi)接法”還是“外接法”(2)要正確連接實(shí)物圖，首先應(yīng)明確實(shí)驗(yàn)原理，畫(huà)出實(shí)驗(yàn)原理圖(本題要求畫(huà)原理圖，如果不要求，也要先畫(huà)出原理圖，再畫(huà)連線圖)【課時(shí)效果檢測(cè)】1A2(1)10.40(2)2.720(3)1.700.480485×1033(1)0.679(2)ACE錯(cuò)誤1：導(dǎo)線連接在滑動(dòng)變阻器的滑片上錯(cuò)誤2：采用了電流表內(nèi)接法解析(1)從螺旋測(cè)微器的主尺上可以看出，半毫米刻線已經(jīng)露出來(lái)，因此主尺上應(yīng)讀0.5 mm，可動(dòng)刻度接近第18個(gè)刻線，可以估讀0.179 mm，所以該金屬絲直徑應(yīng)為0.5 mm0.179 mm0.679 mm.(2)因?yàn)閮晒?jié)干電池的電