高考物理一輪復(fù)習 實驗七 測定金屬的電阻率專題精講課件.ppt

核心考點導(dǎo)學 了解 實驗?zāi)康?1 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方法和讀數(shù)方法 3 學會利用伏安法測電阻 進一步測出金屬絲的電阻率 知道 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 一 螺旋測微器的使用1 螺旋測微器的原理螺旋測微器是精密的測量儀器 它可以精確到0 01mm 螺旋測微器是依據(jù)螺旋放大的原理制成的 即螺桿在螺母中旋轉(zhuǎn)一周 螺桿便沿著旋轉(zhuǎn)軸線方向前進或后退一個螺距的距離 因此 沿軸線方向移動的微小距離 就能用圓周上的讀數(shù)表示出來 可見 螺旋測微器的原理是利用螺旋的轉(zhuǎn)動把微小的直線位移轉(zhuǎn)化為較大的角位移顯示在圓周上 從而提高了對直線位移測量的精確度 2 螺旋測微器的讀數(shù)規(guī)則測量時大于0 5mm的長度由固定刻度尺上讀出 小于0 5mm的長度可由可動刻度尺上讀出 在無零誤差時 測量值l m n 0 01 mm 其中m為固定刻度尺上的讀數(shù) n為可動刻度尺上的轉(zhuǎn)動格數(shù) 含估讀格 3 螺旋測微器的讀數(shù)方法先在固定刻度尺上讀出大于0 5mm的部分 然后在可動刻度尺上讀出不足0 5mm的部分 讀可動刻度示數(shù)時還要注意估讀一位數(shù)字 螺旋測微器的讀數(shù)可用下式表示 待測物體長度l 固定刻度尺上的讀數(shù) 可動刻度尺上的讀數(shù)n 精確度 例如 下圖甲中 從固定刻度尺上讀出0 5mm 可動刻度尺上讀出14 1 0 01mm 所以最終讀數(shù)為l 0 5mm 14 1 0 01mm 0 641mm 上圖乙中 從固定刻度尺上讀出10mm 可動刻度尺上讀出29 4 0 01mm 所以最終讀數(shù)為l 10mm 29 4 0 01mm 10 294mm 二 游標卡尺1 構(gòu)造 如圖所示 主尺 游標尺 主尺和游標尺上各有一個內(nèi)外測量爪 游標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尺的最小分度的差值制成 不管游標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 常見的游標卡尺的游標尺上小等分刻度有10個的 20個的 50個的 見下表 4 游標卡尺讀數(shù)的技巧 一定要弄清所用卡尺的精度 讀數(shù)時以mm為單位來讀 讀出后再按要求化成其他單位 在讀小數(shù)部分時 一定要認清游標尺上第幾條刻度線與主尺上的刻度線對齊 若用x表示由主尺上讀出整的毫米數(shù) n表示從游標尺上讀出與主尺上某一刻度線對齊的游標的格數(shù) 則記錄結(jié)果表示為 x n 精確度 mm 2 電流表 電壓表的應(yīng)用 1 電流表的內(nèi)接法和外接法的比較 2 電流表內(nèi)接法 外接法的確定方法 3 滑動變阻器的限流式接法和分壓式接法 3 按照原理圖連好用伏安法測電阻的實驗電路 4 把滑動變阻器調(diào)到接入電路中的電阻值最大的位置 檢查無誤后 閉合開關(guān)s 改變滑動變阻器滑動片的位置 讀出幾組相應(yīng)的電流值和電壓值記錄在表格中 斷開s 求出導(dǎo)線電阻rx的平均值 5 整理儀器 警惕 注意事項 1 螺旋測微器的使用 1 測量前須校對零點 先使測砧a與測微螺桿p并攏 觀察可動刻度零刻度線與固定刻度的軸向線是否重合 以及可動刻度的邊緣與固定刻度的零刻度線是否重合 不重合時 用存放在螺旋測微器盒中的工具調(diào)節(jié) 直到完全重合為止 2 測量時 當測微螺桿p將要接觸被測物體時 要停止使用旋鈕k 改用微調(diào)旋鈕k 以避免p和被測物體間產(chǎn)生過大的壓力 這樣 既可以保護儀器 又能保證測量結(jié)果準確 當聽到 咔 咔 聲后 停止轉(zhuǎn)動 即可讀數(shù) 3 螺旋測微器應(yīng)估讀一位 即以mm作單位 應(yīng)讀到小數(shù)點后面第三位 4 為防止讀出的數(shù)據(jù)出現(xiàn)差錯 可在讀數(shù)前估計大概讀數(shù)值 若發(fā)現(xiàn)最后讀數(shù)與開始估計數(shù)值相差較大 立即檢查出錯原因 如半毫米刻線是否露出 2 測定金屬的電阻率 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 測量待測導(dǎo)線接入電路的兩個端點之間的長度 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 開關(guān)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 5 實驗連線時 應(yīng)先從電源的正極出發(fā) 依次將電源 開關(guān) 電流表 待測金屬絲 滑動變阻器連成干路 然后再把電壓表并聯(lián)在待測金屬絲的兩端 細辨 誤差分析 1 金屬絲的橫截面積是利用直徑計算而得 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 由于采用的是電流表外接法 測量值小于真實值 使電阻率的測量值偏小 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 考向案例研究 例1 2012 課標全國理綜 22 5分 某同學利用螺旋測微器測量一金屬板的厚度 該螺旋測微器校零時的示數(shù)如圖 a 所示 測量金屬板厚度時的示數(shù)如圖 b 所示 圖 a 所示讀數(shù)為 mm 圖 b 所示讀數(shù)為 mm 所測金屬板的厚度為 mm 一 名師分析解題螺旋測微器的精確度為0 01mm 固定刻度讀數(shù)時要注意半毫米刻度線是否露出 可動尺讀數(shù)時要估讀到毫米的千分位 圖 a 所示讀數(shù)為1 0 0 01mm 0 010mm 圖 b 所示固定刻度讀數(shù)為6 5mm 可動尺讀數(shù)為37 0 0 01mm 0 370mm 圖 b 所示讀數(shù)為 6 5 0 370 mm 6 870mm 金屬板的厚度為 6 870 0 010 mm 6 860mm 二 調(diào)用所學解題0 010 填0 009或0 011同樣給分 6 870 填6 869或6 871同樣給分 6 860 答案在6 858 6 862范圍內(nèi)同樣給分 三 同類提升演練 1 某學生用螺旋測微器測量不同金屬導(dǎo)線的直徑 其示數(shù)如圖 a b c 所示 該金屬導(dǎo)線的直徑讀數(shù)為 a mm b mm c mm 2 用游標為50分度的游標卡尺測量某工件的長度時 示數(shù)如圖 d 所示 則測量結(jié)果應(yīng)該讀作 mm 3 正確讀出圖中各表的讀數(shù) 如圖 e 接0 3v量程時讀數(shù)為 v 接0 15v量程時讀數(shù)為 v 如圖 f 接0 3a量程時讀數(shù)為 a 接0 0 6a量程時讀數(shù)為 a 解析 1 a 讀數(shù) 4 5mm 9 2 0 01mm 4 592mm b 讀數(shù) 1 5mm 38 0 0 01mm 1 880mm c 讀數(shù) 8 5mm 10 0 0 01mm 8 600mm 2 讀數(shù) 10mm 20 0 02mm 10 40mm 3 讀數(shù) 2 18v讀數(shù) 10 8v 讀數(shù) 0 80a 讀數(shù) 0 02 8a 0 16a 答案 1 a 4 592 4 591 4 594均對 b 1 880 1 879 1 881均對 c 8 600 8 599 8 601均對 2 10 40 3 2 1810 8 0 800 16 例2 2012 北京理綜 21 在 測定金屬的電阻率 實驗中 所用測量儀器均已校準 待測金屬絲接入電路部分的長度約為50cm 1 用螺旋測微器測量金屬絲的直徑 其中某一次測量結(jié)果如圖1所示 其讀數(shù)應(yīng)為 mm 該值接近多次測量的平均值 2 用伏安法測金屬絲的電阻rx 實驗所用器材為 電池組 電動勢3v 內(nèi)阻約1 電流表 內(nèi)阻約0 1 電壓表 內(nèi)阻約3k 滑動變阻器r 0 20 額定電流2a 開關(guān) 導(dǎo)線若干 某小組同學利用以上器材正確連接好電路 進行實驗測量 記錄數(shù)據(jù)如下 由以上實驗數(shù)據(jù)可知 他們測量rx是采用圖2中的 圖 選填 甲 或 乙 3 圖3是測量rx的實驗器材實物圖 圖中已連接了部分導(dǎo)線 滑動變阻器的滑片p置于變阻器的一端 請根據(jù) 2 所選的電路圖 補充完成圖3中實物間的連線 并使閉合開關(guān)的瞬間 電壓表或電流表不至于被燒壞 4 這個小組的同學在坐標紙上建立u i坐標系 如圖4所示 圖中已標出了與測量數(shù)據(jù)對應(yīng)的4個坐標點 請在圖4中標出第2 4 6次測量數(shù)據(jù)的坐標點 并描繪出u i圖線 由圖線得到金屬絲的阻值rx 保留兩位有效數(shù)字 5 根據(jù)以上數(shù)據(jù)可以估算出金屬絲電阻率約為 填選項前的符號 a 1 10 2 mb 1 10 3 mc 1 10 6 md 1 10 8 m 6 任何實驗測量都存在誤差 本實驗所用測量儀器均已校準 下列關(guān)于誤差的說法中正確的選項是 有多個正確選項 a 用螺旋測微器測量金屬絲直徑時 由于讀數(shù)引起的誤差屬于系統(tǒng)誤差b 由于電流表和電壓表內(nèi)阻引起的誤差屬于偶然誤差c 若將電流表和電壓表的內(nèi)阻計算在內(nèi) 可以消除由測量儀表引起的系統(tǒng)誤差d 用u i圖象處理數(shù)據(jù)求金屬絲電阻可以減小偶然誤差 一 名師分析解題 1 螺旋測微器的讀數(shù)原則為主尺數(shù) 套筒刻度數(shù) 精度 0 39 7 0 01mm 0 397mm 2 由記錄數(shù)據(jù)知 若采用乙圖限流電路 則當u 0 10v i 0 020a時 滑動變阻器須串入的電阻約為144 大于滑動變阻器的最大阻值20 所以實驗中滑動變阻器r應(yīng)采用分壓式連接 故他們采用甲圖電路 6 系統(tǒng)誤差是實驗原理 實驗方法不完善 測量工具不精密等因素造成的誤差 偶然誤差是人為 環(huán)境等偶然因素造成的誤差 故讀數(shù)引起的誤差屬偶然誤差 而電表的內(nèi)阻引起的誤差是系統(tǒng)誤差 a b選項錯誤 把電表內(nèi)阻計算在內(nèi) 完善了實驗方案 可消除這一因素引起的系統(tǒng)誤差 c選項正確 用多次測量求平均值的方法 可減小偶然誤差 d選項正確 二 調(diào)用所學解題 1 0 395 0 399 2 甲 3 如圖 4 如圖4 3 4 7 5 c 6 cd 例3 2012 廣東理綜 34 1 某同學測量一個圓柱體的電阻率 需要測量圓柱體的尺寸和電阻 分別使用游標卡尺和螺旋測微器測量圓柱體的長度和直徑 某次測量的示數(shù)如圖 a 和圖 b 所示 長度為 cm 直徑為 mm 按圖 c 連接電路后 實驗操作如下 a 將滑動變阻器r1的阻值置于最 處 填 大 或 小 將s2撥向接點1 閉合s1 調(diào)節(jié)r1 使電流表示數(shù)為i0 b 將電阻箱r2的阻值調(diào)至最 填 大 或 小 s2撥向接點2 保持r1不變 調(diào)節(jié)r2 使電流表示數(shù)仍為i0 此時r2阻值為1280 由此可知 圓柱體的電阻為 一 名師分析解題 1 游標卡尺讀數(shù)為5 0cm 0 1 1mm 50 1mm 5 01cm螺旋測微器讀數(shù)為5mm 0 01 31 5mm 5 315mm a 考慮電路安全性 限流式接法要使電流最小 r1應(yīng)調(diào)最大值 b 為防止燒壞電流表 r2應(yīng)從最大值開始逐漸調(diào)小 所以最初r2必調(diào)到最大值 此電路利用等效替代法測電阻 所以r圓柱體 r2 1280 二 調(diào)用所學解題 5 015 315 5 310 5 320 a 大 b 大 1280 例4 2011 浙江理綜 22 在 探究導(dǎo)體電阻與其影響因素的定量關(guān)系 實驗中 為了探究3根材料未知 橫截面積均為s 0 20mm2的金屬絲a b c的