高考物理 測(cè)定金屬的電阻率基礎(chǔ)知識(shí)自學(xué)課件.pptVIP

測(cè)定金屬的電阻率 同時(shí)練習(xí)使用螺旋測(cè)微器 一 實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 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 2 掌握螺旋測(cè)微器及游標(biāo)卡尺的原理及讀數(shù)方法 3 會(huì)用伏安法測(cè)電阻 進(jìn)一步測(cè)定金屬的電阻率 1 螺旋測(cè)微器的構(gòu)造原理及讀數(shù) 二 實(shí)驗(yàn)原理 1 構(gòu)造如圖所示是常用的螺旋測(cè)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(dòng)刻度e 測(cè)微螺桿f連在一起 通過(guò)精密螺紋套在b上 2 原理測(cè)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(dòng)刻度e上的刻度為50等份 每轉(zhuǎn)動(dòng)一小格 f前進(jìn)或后退0 01mm 即螺旋測(cè)微器的精確度為0 01mm 讀數(shù)時(shí)誤差出現(xiàn)在毫米的千分位上 因此 螺旋測(cè)微器又叫千分尺 3 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 固定刻度數(shù) 毫米 注意半毫米刻線是否露出 可動(dòng)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(gè)內(nèi)外測(cè)量爪 游標(biāo)尺上還有一個(gè)深度尺 尺身上還有一個(gè)緊固螺釘 2 用途 測(cè)量厚度 長(zhǎng)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(gè)小等分刻度 它的刻度部分的總長(zhǎng)度比主尺上的同樣多的小等分刻度少1mm 常見(jiàn)的游標(biāo)卡尺的游標(biāo)尺上小等分刻度有10個(gè)的 20個(gè)的 50個(gè)的 見(jiàn)下表 4 讀書(shū) 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(duì)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(cè)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(gè)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(cè)定原理把金屬絲接入如圖所示的電路中 用電壓表測(cè)金屬絲兩端的電壓 用電流表測(cè)金屬絲中的電流 根據(jù)rx u i計(jì)算金屬絲的電阻rx 然后用米尺測(cè)量金屬絲的有效長(zhǎng)度l 用螺旋測(cè)微器測(cè)量金屬絲的直徑d 計(jì)算出金屬絲的橫截面積s 根據(jù)電阻定律rx l s 得出計(jì)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(cè)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(shí) 選用 內(nèi)接法 當(dāng)rx ra rv rx時(shí) 選用 外接法 當(dāng)rx ra rv rx時(shí) 兩種接法均可 簡(jiǎn)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(shuō)明電壓表分流作用較強(qiáng) 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(shuō)明電流表分壓作用較強(qiáng) 即rx阻值較小 應(yīng)采用 外接法 s應(yīng)接a 四 實(shí)驗(yàn)步驟 三 實(shí)驗(yàn)器材被測(cè)金屬絲 米尺 螺旋測(cè)微器 電壓表 電流表 直流電源 開(kāi)關(guān) 滑動(dòng)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(dòng)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(kāi)關(guān)s 調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)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(kāi)開(kāi)關(guān)s 拆除電路 整理好實(shí)驗(yàn)器材 2 用米尺測(cè)量接入電路中的被測(cè)金屬絲的長(zhǎng)度l 測(cè)量三次 將測(cè)量結(jié)果記入表格中 1 用螺旋測(cè)微器在金屬絲的三個(gè)不同位置分別測(cè)量金屬絲的直徑 將測(cè)量結(jié)果記入表格 求直徑的平均值 計(jì)算出金屬絲的橫截面積 1 金屬絲的長(zhǎng)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(zhǎng)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(xiàng)1 為了減小金屬絲橫截面積帶來(lái)的誤差 測(cè)量直徑時(shí)緊密繞制的金屬整圈數(shù)多一些 2 測(cè)量金屬絲的長(zhǎng)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(cè)量三次取平均值 3 為了減少由于溫度變化而帶來(lái)的測(cè)量誤差 實(shí)驗(yàn)中注意通電時(shí)間不宜過(guò)長(zhǎng) 電流不宜過(guò)大 4 測(cè)量電路采用電流表外接法 調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器阻值時(shí)注意同時(shí)觀察兩個(gè)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(guò)量程 5 為了減小實(shí)驗(yàn)誤差 測(cè)量金屬絲的電阻時(shí)一般電流i 電壓u測(cè)量多次 求出對(duì)應(yīng)的電阻后取電阻的平均值 實(shí)驗(yàn)中也可以利用u i圖線求電阻 6 閉合開(kāi)關(guān)s之前 一定要使滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)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(jì)算而得到的 直徑的測(cè)量是產(chǎn)生誤差的主要來(lái)源之一 2 采用伏安法測(cè)量金屬絲的電阻時(shí) 必然帶來(lái)系統(tǒng)誤差 3 金屬絲的長(zhǎng)度測(cè)量 電流表和電壓表的讀數(shù)等會(huì)帶來(lái)偶然誤差 4 由于金屬絲通電后發(fā)熱升溫 會(huì)使金屬絲的電阻率變大 造成測(cè)量誤差 考點(diǎn)1游標(biāo)卡尺及螺旋測(cè)微器的讀數(shù) 例1 1 在測(cè)定金屬的電阻率實(shí)驗(yàn)中 用螺旋測(cè)微器測(cè)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(cè)定重力加速度實(shí)驗(yàn)中 用游標(biāo)為20分度的卡尺測(cè)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(cè)微器的讀數(shù)方法 2 游標(biāo)卡尺的讀數(shù)沒(méi)有估讀 而螺旋測(cè)微器可動(dòng)部分的讀數(shù)應(yīng)估讀一位 例2 某實(shí)驗(yàn)小組利用實(shí)驗(yàn)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(cè)金屬絲 米尺 電阻箱 開(kāi)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(gè)小金屬夾 金屬夾可在金屬絲上移動(dòng) 請(qǐng)根據(jù)現(xiàn)有器材 設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)電路 并連接電路實(shí)物圖 如圖 2 實(shí)驗(yàn)的主要步驟如下 正確連接電路 設(shè)定電阻箱的阻值 開(kāi)啟電源 合上開(kāi)關(guān) 讀出電流表的示數(shù) 記錄金屬夾的位置 斷開(kāi)開(kāi)關(guān) 合上開(kāi)關(guān) 重復(fù) 的操作 3 該小組測(cè)得電流與金屬絲接入長(zhǎng)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(dòng)勢(shì)的乘積代表了 的電阻之和 考點(diǎn)2測(cè)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(zhǎng)度 3 1 63電源的內(nèi)阻與電阻箱 解析 本題以創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)的形式考查了電阻率的測(cè)量 解答時(shí)首先要看明白實(shí)驗(yàn)的原理 對(duì)利用圖象獲取信息的能力有較高的要求 依據(jù)實(shí)驗(yàn)器材和實(shí)驗(yàn)?zāi)康臏y(cè)量金屬絲的電阻率 電路圖如圖甲所示 電路實(shí)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(jiàn)直線的斜率k es 可知斜率 電源電動(dòng)勢(shì)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(dòng)勢(shì)的乘積為 r r0 實(shí)物連圖時(shí) 要注意以下幾點(diǎn) 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(shí)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(jì)了如圖所示的電路 用來(lái)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(kāi)關(guān) k1為單刀雙擲開(kāi)關(guān) v為電壓表 a為多量程電流表 r為滑動(dòng)變阻器 rx為待測(cè)稀鹽水溶液液柱 1 實(shí)驗(yàn)時(shí) 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(cè)量rx的阻值時(shí) 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(jì)由于通電導(dǎo)致的化學(xué)變化 實(shí)驗(yàn)中rx的通電面積為20cm2 長(zhǎng)度為20cm 用內(nèi)接法測(cè)量rx的阻值是3500 則其電阻率為 m 由圖中對(duì)應(yīng)曲線 填 1 或 2 可得此時(shí)溶液濃度約為 結(jié)果保留兩位有效數(shù)字 考點(diǎn)3實(shí)驗(yàn)拓展創(chuàng)新 解析 1 滑動(dòng)變阻器是分壓作用 為保護(hù)儀表 開(kāi)始滑片p置于d端 電流表外接法測(cè)rx阻值時(shí)