測量金屬電阻率

實驗十二測定金屬的電阻率基礎(chǔ)知識梳理【實驗?zāi)康摹?．掌握電流表、電壓表和滑動變阻器的使用方法；2．掌握螺旋測微器的使用和讀數(shù)方法；3．會用伏安法測電阻，進一步測定金屬的電阻率．【實驗原理】基礎(chǔ)知識梳理1．螺旋測微器圖10－4－1基礎(chǔ)知識梳理圖10－4－1(1)構(gòu)造：如圖10－4－1所示是常用的螺旋測微器．它的小砧A和固定刻度S固定在框架F上．旋鈕K、微調(diào)旋鈕K′和可動刻度H、測微螺桿P連在一起，通過精密螺紋套在S上．基礎(chǔ)知識梳理(2)原理：測微螺桿P與固定刻度S之間的精密螺紋的螺距為0.5mm，即旋鈕K每旋轉(zhuǎn)一周，P前進或后退0.5mm，而可動刻度H上的刻度為50等份，每轉(zhuǎn)動一小格，P前進或后退0.01mm.即螺旋測微器的精確度為0.01mm.讀數(shù)時估讀到毫米的千分位上，因此，螺旋測微器又叫千分尺．基礎(chǔ)知識梳理(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)基礎(chǔ)知識梳理如圖10－4－2所示，固定刻度示數(shù)為2.0mm，不足半毫米而從可動刻度上讀的示數(shù)為15.0，最后的讀數(shù)為：2.0mm＋15.0×0.01mm＝2.150mm.基礎(chǔ)知識梳理應(yīng)用指南：使用螺旋測微器讀數(shù)時，以毫米為單位，有三位小數(shù)．圖10－4－2基礎(chǔ)知識梳理2．伏安法測電阻(1)原理：R＝，用電壓表測定電阻兩端的電壓U，用電流表測定流過電阻的電流I.(2)電流表的內(nèi)接法和外接法的比較基礎(chǔ)知識梳理基礎(chǔ)知識梳理基礎(chǔ)知識梳理(3)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值、電流表內(nèi)阻進行比較，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”．②臨界值計算法：基礎(chǔ)知識梳理圖10－4－3基礎(chǔ)知識梳理③實驗試探法：按圖10－4－3接好電路，讓電壓表一根接線柱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．基礎(chǔ)知識梳理基礎(chǔ)知識梳理3．測電阻率的原理把金屬絲接入圖10－4－4所示的電路中，用電壓表測金屬絲兩端的電壓，用電流絲的電阻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＝ρl/S，得出計算金屬絲電阻率的公式ρ＝基礎(chǔ)知識梳理【實驗器材】被測金屬絲、螺旋測微器、毫米刻度尺、電池組、電流表、電壓表、滑動變阻器、開關(guān)、導(dǎo)線若干．【實驗步驟】1．用螺旋測微器在被測金屬絲的三個不同位置各測一次直徑，求出其平均值．2．按圖10－4－5所示的原理電路圖連接好用伏安法測電阻的實驗電路．基礎(chǔ)知識梳理圖10－4－5基礎(chǔ)知識梳理3．用毫米刻度尺測量接入電路中的被測金屬導(dǎo)線的有效長度，反復(fù)測量3次，求出其平均值l.4．把滑動變阻器的滑片調(diào)節(jié)到使接入電路中的電阻值最大的位置，電路經(jīng)檢查確認無誤后，閉合電鍵S，改變滑動變阻器滑片的位置，讀出幾組相應(yīng)的電流表、電壓表的示數(shù)I和U的值，填入記錄表格內(nèi)，斷開電鍵S，求出導(dǎo)線電阻Rx的平均值．5．整理儀器．核心要點突破一、數(shù)據(jù)處理1．在求Rx的平均值時可用兩種方法(2)第二種是用U－I圖線的斜率求出．2．計算電阻率：將記錄的數(shù)據(jù)Rx、l、d核心要點突破二、誤差分析1．金屬絲直徑、長度的測量帶來誤差．2．測量電路中電流表及電壓表對電阻測量的影響，因為電流表外接，所以R測<R真，核心要點突破3．通電電流過大，時間過長，致使電阻絲發(fā)熱，電阻率隨之變化帶來誤差．三、注意事項1．為了方便，測量直徑應(yīng)在導(dǎo)線連入電路前進行，為了準確測量金屬絲的長度，應(yīng)該在連入電路之后在拉直的情況下進行．核心要點突破2．本實驗中被測金屬絲的電阻值較小，故須采用電流表外接法．3．電鍵S閉合前，滑動變阻器的阻值要調(diào)至最大．4．電流不宜太大(電流表用0～0.6A量程)，通電時間不宜太長，以免金屬絲溫度升高，導(dǎo)致電阻率在實驗過程中變大．核心要點突破四、儀器選擇的三個原則1．安全性原則：通過電源、電阻、電流表、電壓表等的電流不能超過其允許的額定電流．2．誤差性原則：選用電表應(yīng)考慮盡可能達到電表量程．核心要點突破3．便于操作原則：選擇滑動變阻器時應(yīng)使對外供電電壓的變化范圍既要滿足實驗要求，又要便于調(diào)節(jié)，滑動變阻器調(diào)節(jié)時應(yīng)使其滑動范圍較大．(2009年高考遼寧、寧夏理綜卷)某同學(xué)用游標卡尺測量一圓柱體的長度l，用螺旋測微器測量該圓柱體的直徑d，示數(shù)如圖．由圖10－4－6可讀出l＝________cm，d＝________mm.高頻考點例析題型一游標卡尺、千分尺的讀數(shù)例1高頻考點例析圖10－4－6高頻考點例析【解析】游標卡尺是10分度的，可精確到0.1mm，其中主尺讀數(shù)為2.2cm，游標尺讀數(shù)5×0.01cm＝0.05cm.螺旋測微器固定刻度讀數(shù)6.5mm，可動刻度讀數(shù)0.360mm，d＝6.860mm.【答案】

2.25

6.860高頻考點例析【易誤警示】千分尺必須估讀，在高中段不要求對游標卡尺估讀．高頻考點例析題型二對實驗的綜合考查例2在“測定金屬導(dǎo)體的電阻率”的實驗中，待測金屬絲的電阻Rx約為5Ω.實驗室備有下列實驗器材：A．電壓表V1(量程0～3V，內(nèi)阻約為15kΩ)B．電壓表V2(量程0～15V，內(nèi)阻約為75kΩ)高頻考點例析C．電流表A1(量程0～3A，內(nèi)阻約為0.2Ω)D．電流表A2(量程0～0.6A，內(nèi)阻約為11Ω)E．變阻器R1(0～100Ω，0.6A)F．變阻器R2(0～2000Ω，0.1A)G．電池組E(電動勢為3V，內(nèi)阻約為0.3Ω)H．開關(guān)S，導(dǎo)線若干高頻考點例析(1)為提高實驗精確度，減小實驗誤差，應(yīng)選用的實驗器材有________．(2)為減小實驗誤差，應(yīng)選用圖10－4－7中________(填“甲”或“乙”)為該實驗的電路原理圖，并按照所選擇的電路原理圖把實物圖10－4－8用導(dǎo)線連接起來．高頻考點例析圖10－4－7高頻考點例析圖10－4－8高頻考點例析(3)若用毫米刻度尺測得金屬絲長度為60.00cm，用螺旋測微器測得金屬絲的直徑及兩電表的示數(shù)如圖10－4－9所示，則金屬絲的直徑為__________mm，電阻值為__________Ω.高頻考點例析圖10－4－9高頻考點例析【解析】

(1)由于電源的電動勢為3V，所以電壓表應(yīng)選A，被測電阻約為5Ω，電流表應(yīng)選D，根據(jù)變阻器允許通過的最大電流可知，變阻器應(yīng)選E，還要選用電池和開關(guān)，導(dǎo)線若干．故應(yīng)選用的實驗器材有ADEGH.【思路點撥】掌握本實驗的原理和方法．高頻考點例析應(yīng)