實驗七 測定金屬的電阻率

實驗七測定金屬的電阻率第1頁，課件共50頁，創(chuàng)作于2023年2月【預備知識】1．螺旋測微器的構造、原理及讀數(1)螺旋測微器的構造如圖實Ⅶ－1所示是常用的螺旋測微器．它的測砧A和固定刻度S固定在尺架F上．旋鈕K、微調旋鈕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．抓綱扣本·落實基礎第2頁，課件共50頁，創(chuàng)作于2023年2月第3頁，課件共50頁，創(chuàng)作于2023年2月(2)螺旋測微器的原理測微螺桿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.讀數時估讀到毫米的千分位上，因此，螺旋測微器又叫千分尺．(3)讀數：測量時被測物體長度的整數毫米數由固定刻度讀出，小數部分由可動刻度讀出．測量值(毫米)＝固定刻度數(毫米)(注意半毫米刻線是否露出)＋可動刻度數(估讀一位)×0.01(毫米)．第4頁，課件共50頁，創(chuàng)作于2023年2月如圖實Ⅶ－2所示，固定刻度示數為2.0mm，不足半毫米的從可動刻度上讀的示數為15.0，最后的讀數為：2.0mm＋15.0×0.01mm＝2.150mm.2．游標卡尺(如圖實Ⅶ－3)(1)構造：主尺、游標尺(主尺和游標尺上各有一個內外測量爪)，游標尺上還有一個深度尺，尺身上還有一個緊固螺釘．第5頁，課件共50頁，創(chuàng)作于2023年2月第6頁，課件共50頁，創(chuàng)作于2023年2月(2)用途：測量厚度、長度、深度、內徑、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：刻度格數(分度)刻度總長度每小格與1mm的差值精確度(可準確到)109mm0.1mm0.1mm2019mm0.05mm0.05mm5049mm0.02mm0.02mm第7頁，課件共50頁，創(chuàng)作于2023年2月(4)讀數：若用x表示由主尺上讀出的整毫米數，K表示從游標尺上讀出與主尺上某一刻線對齊的游標的格數，則記錄結果表達為(x＋K×精確度)mm.第8頁，課件共50頁，創(chuàng)作于2023年2月3．伏安法測電阻(1)電流表的內接法和外接法的比較第9頁，課件共50頁，創(chuàng)作于2023年2月第10頁，課件共50頁，創(chuàng)作于2023年2月③實驗試探法：按圖實Ⅶ－4所示接好電路，讓電壓表一根接線柱P先后與a、b處接觸一下，如果電壓表的示數有較大的變化，而電流表的示數變化不大，則采用電流表外接法；如果電流表的示數有較大的變化，而電壓表的示數變化不大，則采用電流表內接法．第11頁，課件共50頁，創(chuàng)作于2023年2月【實驗目的】1．掌握電流表、電壓表和滑動變阻器的使用方法及電流表和電壓表的讀數方法．2．會用伏安法測電阻，并能測定金屬的電阻率．第12頁，課件共50頁，創(chuàng)作于2023年2月第13頁，課件共50頁，創(chuàng)作于2023年2月【實驗器材】毫米刻度尺，螺旋測微器，直流電流表和直流電壓表，滑動變阻器(阻值范圍0～50Ω)，電池組，開關，被測金屬絲，導線若干．【實驗過程】一、實驗步驟1．求導線橫截面積S，在準備好的金屬絲上三個不同位置用螺旋測微器各測一次直徑，求出其平均值d,S＝.2．按圖實Ⅶ－5所示電路圖連接好用伏安法測電阻的實驗電路．第14頁，課件共50頁，創(chuàng)作于2023年2月3．用毫米刻度尺測量接入電路中的被測金屬導線的有效長度，反復測量3次，求出其平均值l.4．把滑動變阻器的滑片調節(jié)到使接入電路中的電阻值最大的位置，電路經檢查確認無誤后，閉合開關S.改變滑動變阻器滑片的位置，讀出幾組相應的電流表、電壓表的示數I和U的值，填入記錄表格內，斷開開關S，求出導線電阻Rx的平均值．5．整理儀器．第15頁，課件共50頁，創(chuàng)作于2023年2月第16頁，課件共50頁，創(chuàng)作于2023年2月第17頁，課件共50頁，創(chuàng)作于2023年2月【注意事項】1．為了方便，測量直徑應在導線連入電路前進行，為了準確測量金屬絲的長度，應該在連入電路之后在拉直的情況下進行．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，導致電阻率在實驗過程中變大．第18頁，課件共50頁，創(chuàng)作于2023年2月剖題探法·突破考點考點一螺旋測微器的讀數、儀器選擇及電路的設計第19頁，課件共50頁，創(chuàng)作于2023年2月電源：E1(電動勢3V，內阻不計)；E2(電動勢12V，內阻不計)；滑動變阻器：R(最大阻值約20Ω)；螺旋測微器；毫米刻度尺；開關S；導線．(1)用螺旋測微器測量金屬絲的直徑，示數如圖實Ⅶ－6所示，讀數為________mm.(2)若滑動變阻器采用限流接法，為使測量盡量精確，電流表應選________，電源應選________(均填器材代號)，在虛線框內完成電路原理圖．第20頁，課件共50頁，創(chuàng)作于2023年2月第21頁，課件共50頁，創(chuàng)作于2023年2月第22頁，課件共50頁，創(chuàng)作于2023年2月第23頁，課件共50頁，創(chuàng)作于2023年2月第24頁，課件共50頁，創(chuàng)作于2023年2月［例2］(2012·北京理綜)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，其中某一次測量結果如圖實Ⅶ－7所示，其讀數應為________mm(該值接近多次測量的平均值)．考點二實驗原理的理解、數據處理及誤差分析第25頁，課件共50頁，創(chuàng)作于2023年2月(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，內阻約1Ω)，電流表(內阻約0.1Ω)、電壓表(內阻約3kΩ)、滑動變阻器R(0～20Ω，額定電流2A)、開關、導線若干．某小組同學利用以上器材正確連接好電路，進行實驗測量，記錄數據如下：次數1234567U/V0.100.300.701.001.501.702.30I/A0.0200.0600.1600.2200.3400.4600.520第26頁，課件共50頁，創(chuàng)作于2023年2月由以上實驗數據可知，他們測量Rx是采用圖實Ⅶ－8中的________圖(選填“甲”或“乙”)．第27頁，課件共50頁，創(chuàng)作于2023年2月(3)圖實Ⅶ－9是測量Rx的實驗器材實物圖，圖中已連接了部分導線，滑動變阻器的滑片P置于變阻器的一端．請根據(2)所選的電路圖，補充完成圖中實物間的連線，并使閉合開關的瞬間，電壓表或電流表不至于被燒壞．第28頁，課件共50頁，創(chuàng)作于2023年2月(4)這個小組的同學在坐標紙上建立U、I坐標系，如圖實Ⅶ－10所示，圖中已標出了與測量數據對應的4個坐標點．請在圖中標出第2、4、6次測量數據的坐標點，并描繪出U－I圖線．由圖線得到金屬絲的阻值Rx＝________Ω(保留兩位有效數字)．第29頁，課件共50頁，創(chuàng)作于2023年2月(5)根據以上數據可以估算出金屬絲電阻率約為(填選項前的符號)．A．1×10－2Ω·m

B．1×10－3Ω·mC．1×10－6Ω·m D．1×10－8Ω·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，由于讀數引起的誤差屬于系統(tǒng)誤差B．由于電流表和電壓表內阻引起的誤差屬于偶然誤差第30頁，課件共50頁，創(chuàng)作于2023年2月C．若將電流表和電壓表的內阻計算在內，可以消除由測量儀表引起的系統(tǒng)誤差D．用U－I圖象處理數據求金屬絲電阻可以減小偶然誤差[解析]

(1)千分尺讀數：固定刻度值＋旋轉刻度格數×0.01mm＝0＋39.7×0.01mm＝0.397mm.(2)由記錄數據知，Rx約為5Ω，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144Ω，大于滑動變阻器的最大值20Ω，所以實驗中滑動變阻器R應采用分壓式連接，故他們采用甲圖電路．第31頁，課件共50頁，創(chuàng)作于2023年2月第32頁，課件共50頁，創(chuàng)作于2023年2月(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．故讀數引起的誤差屬偶然誤差，而電表的內阻引起的誤差是系統(tǒng)誤差，A、B選項錯誤；把電表內阻計算在內，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．[答案]

(1)0.397(0.395～0.399均正確)

(2)甲(3)如圖(a)所示(4)如圖(b)所示4.5(4.3～4.7均對)

(5)C

(6)CD第33頁，課件共50頁，創(chuàng)作于2023年2月第34頁，課件共50頁，創(chuàng)作于2023年2月1．某同學在測量一均勻新材料制成的圓柱體的電阻率ρ時：(1)用游標為20分度的卡尺測量其長度如圖實Ⅶ－11甲所示，由圖可知其長度為________cm.達標訓練·技能過關第35頁，課件共50頁，創(chuàng)作于2023年2月(2)用螺旋測微器測量其直徑如圖乙所示，由圖可知其直徑為________mm.(3)用電壓表和電流表分別測量其兩端的電壓和流過其中的電流如圖丙、丁所示，由圖可知電壓為________V，電流為________A.答案

(1)5.015

(2)4.700

(3)2.15

0.44第36頁，課件共50頁，創(chuàng)作于2023年2月2．在“測定金屬的電阻率”的實驗中：(1)某同學采用如圖實Ⅶ－12所示的電路測量金屬絲的電阻．電阻的測量值比真實值________(填“偏大”或“偏小”)．最后由公式ρ＝________計算出金屬絲的電阻率(用直接測量的物理量表示)．第37頁，課件共50頁，創(chuàng)作于2023年2月(2)請你根據圖實Ⅶ－12所示的電路圖在圖實Ⅶ－13中進行實物連線．(電流表選0.6A量程，電壓表選3V量程)第38頁，課件共50頁，創(chuàng)作于2023年2月第39頁，課件共50頁，創(chuàng)作于2023年2月3．(2013·武漢調研)某同學測量阻值約為25kΩ的電阻Rx，現備有下列器材：A．電流表(量程100μA,內阻約2kΩ)；B．電流表(量程500μA,內阻約300Ω)；C．電壓表(量程15V,內阻約100kΩ)；D．電壓表(量程50V,內阻約500kΩ)；E．直流電源(20V,允許最大電流1A)；F．滑動變阻器(最大阻值1kΩ，額定功率1W)；G．電鍵和導線若干．電流表應選____________，電壓表應選____________．(填字母代號)第40頁，課件共50頁，創(chuàng)作于2023年2月該同學正確選擇儀器后連接了以下電路(如圖實Ⅶ－14)，為保證實驗順利進行，并使測量誤差盡量減小，實驗前請你檢查該電路，指出電路在接線上存在的問題：①__________________________________________；②__________________________________________.第41頁，課件共50頁，創(chuàng)作于2023年2月答案

B

C①電流表應采用內接的方法②滑動變阻器應采用分壓式接法第42頁，課件共50頁，創(chuàng)作于2023年2月第43頁，課件共50頁，創(chuàng)作于2023年2月(1)將S撥向接點1，接通S1，調節(jié)________，使待測表頭指針偏轉到適當位置，記下此時________的讀數I；(2)然后將S撥向接點2，調節(jié)________，使________，記下此時RN的讀數；(3)多次重復上述過程，計算RN讀數的________，此即為待測微安表頭內阻的測量值．第44頁，課件共50頁，創(chuàng)作于2023年2月5．(2013·西安五校模擬)有一根細長而均勻的金屬管線樣品，長約為60cm，電阻大約為6Ω，橫截面如圖實Ⅶ－16甲所示．第45頁，課件共50頁，創(chuàng)作于2023年2月(1)用螺旋測微器測量金屬管線的外徑，示數如圖乙所示，金屬管線的外徑為________mm.(2)現有如下器材：A．電流表(量程0.6A，內阻約0.1Ω)B．電流表(量程3A，內阻約0.03Ω)C．電壓表(量程