2013版高中物理全程复习方略配套课件（鲁科版·福建）：实验七测定金属的电阻率.ppt

1、实验七测定金属的电阻率1.掌握螺旋测微器的原理及读数方法.2.掌握电流表、电压表和滑动变阻器的使用方法及电流表和电压表的读数方法.3.会用伏安法测电阻，并能测定金属的电阻率.1.螺旋测微器(1)构造：如图,S为固定刻度，H为可动刻度.(2)原理.可动刻度H上的刻度为50等份，则螺旋测微器的精确度为0.01 mm.(3)读数.测量时被测物体长度的半毫米数由固定刻度读出，不足半毫米部分由可动刻度读出.测量值(mm)=固定刻度数(mm)(注意半毫米刻度线是否露出)+可动刻度数(估读一位)0.01(mm).如图所示，固定刻度示数为2.0 mm，不足半毫米,而从可动刻度上读的示数为15.0，最后的读数为

2、：2.0 mm+15.00.01 mm=2.150 mm.2.伏安法测电阻(1)电流表的内接法和外接法的比较.内 接 法外 接 法电 路 图误差原因电流表分压U测=Ux+UA电压表分流I测=Ix+IV内 接 法外 接 法电阻测量值(2)两种电路的选择.阻值比较法：先将待测电阻的估计值与电压表、电流表内阻进行比较，若Rx较小，宜采用电流表外接法；若Rx较大，宜采用电流表内接法.简单概括为“大内偏大，小外偏小”.比值法当时,用电流表外接法;当时,用电流表内接法.实验试探法：按如图所示接好电路，让电压表一根接线柱P先后与a、b处接触一下，如果电压表的示数有较大的变化，而电流表的示数变化不大，则可采用

3、电流表外接法；如果电流表的示数有较大的变化，而电压表的示数变化不大，则可采用电流表内接法.3.电阻率的测定原理把金属丝接入如图所示的电路中，用电压表测金属丝两端的电压，用电流表测金属丝中的电流，根据计算金属丝的电阻Rx，然后用毫米刻度尺测量金属丝的有效长度l，用螺旋测微器测量金属丝的直径d，计算出金属丝的横截面积S；根据电阻定律得出计算金属丝电阻率的公式毫米刻度尺，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050)、电池组、开关、被测金属丝、导线若干.一、实验步骤1.直径测定：用螺旋测微器在被测金属丝上的三个不同位置各测一次直径，求出其平均值d，计算出金属丝的横截面积2.电路连接

4、：按如图所示的电路原理图连接好用伏安法测电阻的实验电路.3.长度测量：用毫米刻度尺测量接入电路中的被测金属丝的有效长度，反复测量3次，求出其平均值l.4.U、I测量：把滑动变阻器的滑片调节到使接入电路中的电阻值最大的位置，电路经检查确认无误后，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，记入表格内，断开开关S.UIRx5.拆除实验线路，整理好实验器材.二、数据处理1.在求Rx的平均值时可用两种方法(1)用分别算出各次的数值，再取平均值.(2)用U-I图线的斜率求出.2.计算电阻率：将记录的数据U、I、l、d的值代入电阻率计算式1.金属丝的横截面积是利用直

5、径计算而得的，直径的测量是产生误差的主要来源之一.2.采用伏安法测量金属丝的电阻时，由于采用的是电流表外接法，测量值小于真实值，使电阻率的测量值偏小.3.金属丝的长度测量、电流表和电压表的读数等均会带来偶然误差.4.由于金属丝通电后发热升温，会使金属丝的电阻率变大，造成测量误差.1.本实验中被测金属丝的电阻值较小，因此实验电路一般采用电流表外接法.2.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、待测金属丝、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丝的两端.3.测量被测金属丝的有效长度，是指测量待测导线接入电路的两个端点之间的长度，亦即电压表两端点间的待测

6、金属丝长度，测量时应将金属丝拉直,反复测量三次，求其平均值.4.测金属丝直径一定要选三个不同部位进行测量，求其平均值.5.闭合开关S之前，一定要使滑动变阻器的滑片处在有效电阻值最大的位置.6.在用伏安法测电阻时，通过待测金属丝的电流强度I不宜过大(电流表用00.6 A量程)，通电时间不宜过长，以免金属丝的温度明显升高，造成其电阻率在实验过程中逐渐增大.7.若采用图象法确定Rx，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.替代法测电阻1.实验器材待测电阻、电阻箱、电流表、单刀双掷开关、电池、导线若干.2.实验原理用电阻箱替

7、代待测电阻，按如图连接好电路，调节电阻箱，使两次电流相等，则电阻箱的阻值就等于待测电阻的阻值.3.误差分析这样测出的阻值与电表的阻值无关，而取决于两次电流表的读数的准确性，避免了因电表的内阻产生的系统误差，操作步骤也很简捷.仪器的选择和电路的设计【例证1】(2011天津高考)某同学测量阻值约为25 k的电阻Rx，现备有下列器材：A.电流表(量程100 A，内阻约2 k)；B.电流表(量程500 A，内阻约300)；C.电压表(量程15 V，内阻约100 k)；D.电压表(量程50 V，内阻约500 k)；E.直流电源(20 V，允许最大电流1 A)；F.滑动变阻器(最大阻值1 k，额定功率1

8、W)；G.电键和导线若干.电流表应选_，电压表应选_.(填字母代号)该同学正确选择仪器后连接了以下电路，为保证实验顺利进行，并使测量误差尽量减小，实验前请你检查该电路，指出电路在接线上存在的问题：(1)_；(2)_.【规范解答】直流电源的电压为20 V，为了提高读数准确度应该选择电压表C，因此待测电阻两端电压不得超过15 V，则通过的电流不超过电流表应该选B.为了减小误差电流表应采用内接法，因为滑动变阻器的阻值远小于待测电阻的阻值，若串联，限流效果不明显，应该采用分压接法接入电路.答案：B C (1)电流表应采用内接法(2)滑动变阻器应采用分压式接法用表格和图象分析实验数据【例证2】(2011

9、浙江高考)在“探究导体电阻与其影响因素的定量关系”实验中，为了探究3根材料未知，横截面积均为S=0.20 mm2的金属丝a、b、c的电阻率，采用如图所示的实验电路，M为金属丝c的左端点，O为金属丝a的右端点，P是金属丝上可移动的接触点.在实验过程中，电流表读数始终为I=1.25 A,电压表读数U随OP间距离x的变化如表：(1)绘出电压表读数U随OP间距离x的变化图线；(2)求出金属丝的电阻率，并进行比较.x/mm 6007008009001000120014001600180020002100220023002400U/V 3.954.505.105.906.506.656.826.937.0

10、27.157.858.509.059.75【规范解答】(1)建立U-x坐标系，进行描点、连线,得到图线如图所示：(2)根据欧姆定律，又根据电阻定律，所以由(1)中图线可知：从600 mm到1 000 mm为金属丝a，Ua=(6.5-3.9)V=2.6 V=1.0410-6 m从1 000 mm到2 000 mm为金属丝b，Ub=(7.1-6.5)V=0.6 V=9.610-8 m从2 000 mm到2 400 mm为金属丝c，Uc=(9.7-7.1)V=2.6 V=1.0410-6 m通过计算可知，金属丝a和c电阻率相同，远大于金属丝b的电阻率.答案：(1)见规范解答(2)a=1.0410-6

11、 m(0.9610-61.1010-6 m)b=9.610-8 m(8.510-81.1010-7 m)c=1.0410-6 m(0.9610-61.1010-6 m)金属丝a与c电阻率相同，远大于金属丝b的电阻率.1.在“测定金属丝电阻率”的实验中，由可知，对实验结果的准确性影响最大的是()A.金属丝直径d的测量B.电压U的测量C.电流I的测量D.金属丝长度l的测量【解析】选A.四个选项中的四个物理量对金属丝的电阻率均有影响，但影响最大的是直径d，因为在计算式中取直径的平方.2.(2012南平模拟)在测定金属丝的电阻率实验中，用螺旋测微器测量金属丝的直径，示数如图所示，读数为_mm.【解析】

12、固定刻度部分读数为0.5 mm，可动刻度部分读数为11.70.01 mm=0.117 mm,则螺旋测微器的读数为0.5 mm+0.117 mm=0.617 mm(0.6160.619 mm都对).答案：0.617(0.6160.619)3.某小组的两位同学采用“伏安法”测金属丝的电阻实验中，根据同一组数据进行正确描点后，甲、乙两位同学根据自己的理解各作出一条图线，如图甲、乙所示，根据你对实验的理解，你认为_同学的图线正确，根据你选择的图线算出该金属丝的电阻为_.(保留两位有效数字)【解析】当金属丝两端电压为零时，通过的电流也为零，因此图线必过原点，故甲同学的图线正确；在甲同学画的图线上距原点较

13、远的地方取一个点，其坐标值为(0.4 A,1.52 V),故金属丝电阻为：答案：甲3.84.(2011新课标全国卷)为了测量一微安表头A的内阻，某同学设计了如图所示的电路.图中，A0是标准电流表，R0和RN分别是滑动变阻器和电阻箱，S和S1分别是单刀双掷开关和单刀开关，E是电池.完成下列实验步骤中的填空：(1)将S拨向接点1，接通S1，调节_,使待测表头指针偏转到适当位置，记下此时_的读数I；(2)然后将S拨向接点2，调节_,使_,记下此时RN的读数；(3)多次重复上述过程，计算RN读数的_,此即为待测微安表头内阻的测量值.【解析】(1)将S拨向接点1，接通S1，通过调节滑动变阻器R0，使待测

14、表头指针偏转到适当位置，记下此时A0(或标准电流表)的读数I；(2)然后将S拨向接点2，保持R0不变，调节变阻箱RN，使A0(或标准电流表)的读数仍为I，记下此时RN的读数.在实验期间，用RN代替了A表，而标准电流表A0的读数不变，故此RN的读数就是待测表A的内阻；(3)为提高精确度，实验时要多次重复上述过程，计算RN读数的平均值，此即为待测微安表头内阻的测量值.答案：(1)R0 A0(或标准电流表)(2)RN A0(或标准电流表)的读数仍为I (3)平均值5.某同学想要了解导线在质量相同时，电阻与截面积的关系，选取了材料相同、质量相等的5卷导线，进行了如下实验：(1)用螺旋测微器测量某一导线

15、的直径如图所示.读得直径d=_mm.(2)该同学经实验测量及相关计算得到如下数据：电阻R()121.050.023.910.03.1导线直径d(mm)0.8010.9991.2011.4941.998导线截面积S(mm2)0.5040.7841.1331.7533.135请你根据以上数据判断，该种导线的电阻R与截面积S是否满足反比关系？若满足反比关系，请说明理由；若不满足，请写出R与S应满足的关系._(3)若导线的电阻率=5.110-7 m,则表中阻值为3.1 的导线长度l=_m(结果保留两位有效数字).【解析】(1)螺旋测微器读数要严格按步骤读取,读数为(1+20.00.01)mm=1.20

16、0 mm.(2)由数据可得：R与S不成反比，R与S2成反比(或RS2=恒量).(3)根据电阻定律公式所以答案：(1)1.200 (2)不满足，R与S2成反比(或RS2=恒量)(3)196.(2012宁德模拟)某电流表的内阻在0.10.2 之间，现要测量其内阻，可选用的器材如下：A.待测电流表A1(量程0.6 A)B.电压表V1(量程3 V,内阻约2 k)C.电压表V2(量程15 V，内阻约10 k)D.滑动变阻器R1(最大电阻10)E.定值电阻R2(阻值5)F.电源E(电动势4 V)G.电键S及导线若干(1)电压表应选用_；(2)画出实验电路图；(3)如测得电压表的读数为U，电流表的读数为I，

17、则电流表A1内阻的表达式为：RA=_.【解析】由于电源电动势为4 V,在量程为15 V的电压表中有约的刻度没有利用，测量误差较大，因而不能选；量程为3 V的电压表其量程虽然小于电源电动势，但可在电路中接入滑动变阻器进行保护，故选用电压表V1.由于电流表的内阻在0.10.2 之间，量程为0.6 A，电流表上允许承担的最大电压为0.12 V，因而电压表不能并联在电流表的两端，必须将一个阻值为5 的定值电阻R2与电流表串联再接到电压表上，才满足要求.滑动变阻器在本实验中分压与限流的连接方式均符合要求，但考虑限流的连接方式简单、能耗低，因而滑动变阻器采用限流的连接方式.故本题电压表选用V1；设计电路图如图所示；电流表A1内阻的表达式为：答案：(1)V1 (2)见解析图(3)