2023學(xué)年完整公開課版實驗七

實驗七測定金屬的電阻率【實驗?zāi)康摹?.掌握螺旋測微器和游標(biāo)卡尺的原理及讀數(shù)方法。2.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(shù)方法。3.會用伏安法測電阻,并能測定金屬的電阻率?！緦嶒炘怼?.螺旋測微器：(1)構(gòu)造：如圖,S為固定刻度,H為可動刻度。(2)原理：可動刻度H上的刻度為50等份,則螺旋測微器的精確度為0.01mm。(3)讀數(shù)。①測量時被測物體長度的半毫米數(shù)由固定刻度讀出,不足半毫米部分由可動刻度讀出。②測量值(mm)=固定刻度數(shù)(mm)(注意半毫米刻度線是否露出)+可動刻度數(shù)(估讀一位)×0.01(mm)。③如圖所示,固定刻度示數(shù)為2.0mm,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。2.游標(biāo)卡尺：(1)構(gòu)造：主尺、游標(biāo)尺(主尺和游標(biāo)尺上各有一個內(nèi)、外測量爪),游標(biāo)尺上還有一個深度尺(如圖所示)。(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(biāo)尺的最小分度的差值制成。不管游標(biāo)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(biāo)卡尺的游標(biāo)尺上小等分刻度有10格的、20格的、50格的,其讀數(shù)見下表：刻度格數(shù)(分度)刻度總長度每小格與1mm的差值精確度(可準(zhǔn)確到)109mm0.1mm0.1mm2019mm0.05mm0.05mm5049mm0.02mm0.02mm(4)讀數(shù)：若用x表示從主尺上讀出的整毫米數(shù),K表示從游標(biāo)尺上讀出與主尺上某一刻線對齊的游標(biāo)的格數(shù),則記錄結(jié)果表示為(x+K×精確度)mm。需要注意的是,不管是哪種卡尺,K值均不需要向后估讀一位。(5)如圖所示,有一游標(biāo)卡尺,主尺的最小分度是1mm,游標(biāo)上有20個小的等分刻度。用它測量一工件的長度,圖示的讀數(shù)為104mm+0.05×0mm=104.00mm。3.伏安法測電阻：(1)電流表的內(nèi)接法和外接法的比較。內(nèi)接法外接法電路圖誤差原因電流表分壓U測=Ux+UA電壓表分流I測=Ix+IV內(nèi)接法外接法電阻測量值

=Rx+RA>Rx測量值大于真實值測量值小于真實值適用條件RA?RxRV?Rx口訣大內(nèi)偏大(大電阻用內(nèi)接法測量,測量值偏大)小外偏小(小電阻用外接法測量,測量值偏小)(2)兩種電路的選擇。①阻值比較法：若Rx?RV,宜采用電流表外接法;若Rx?RA,宜采用電流表內(nèi)接法。②臨界值計算法：Rx<時,用電流表外接法;Rx>時,用電流表內(nèi)接法。③實驗試探法：按如圖所示接好電路,讓電壓表一個接線柱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。4.電阻率的測定原理：(1)把金屬絲接入電路中,用伏安法測金屬絲的電阻,Rx=電路原理如圖所示。(2)用毫米刻度尺測金屬絲接入電路部分的長度l,用螺旋測微器測得金屬絲的直徑d,算出橫截面積S=(3)根據(jù)電阻定律R=得金屬絲電阻率ρ=【實驗器材】毫米刻度尺,螺旋測微器(或游標(biāo)卡尺),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(guān),被測金屬絲,導(dǎo)線若干?！緦嶒炦^程】一、實驗步驟1.直徑測定：用螺旋測微器(或游標(biāo)卡尺)在被測金屬絲上的三個不同位置各測一次直徑,求出其平均值d,計算出金屬絲的橫截面積S=2.電路連接：按如圖所示的電路原理圖連接好用伏安法測電阻的實驗電路。3.長度測量：用毫米刻度尺測量接入電路中的被測金屬絲的有效長度,反復(fù)測量3次,求出其平均值l。4.U、I測量：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位置,電路經(jīng)檢查確認(rèn)無誤后,閉合開關(guān)S,改變滑動變阻器滑片位置,讀出幾組相應(yīng)的電流表和電壓表示數(shù)I和U的值,填入表格中,斷開開關(guān)S,求出電阻Rx的平均值。5.拆除實驗線路,整理好實驗器材。UIRx二、數(shù)據(jù)處理1.在求Rx的平均值時可用兩種方法：(1)用Rx=分別算出各次的數(shù)值,再取平均值。(2)用U-I圖線的斜率求出。2.計算電阻率：將記錄的數(shù)據(jù)U、I、l、d的值代入電阻率計算式ρ=Rx

【誤差分析】1.系統(tǒng)誤差：(1)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。(2)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。2.偶然誤差：(1)金屬絲的橫截面積是利用直徑計算而得的,直徑的測量是產(chǎn)生誤差的主要來源之一。(2)金屬絲的長度測量、電流表和電壓表的讀數(shù)等均會帶來偶然誤差?！咀⒁馐马棥?.螺旋測微器的使用：(1)測量前必須校對零點。(2)測量時,當(dāng)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′,當(dāng)聽到“咔、咔……”聲后,停止轉(zhuǎn)動,以避免P和被測物體間產(chǎn)生過大的壓力。(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。2.測定金屬的電阻率：(1)測量被測金屬導(dǎo)線的有效長度,亦即電壓表兩端點間的待測導(dǎo)線長度,測量時應(yīng)將導(dǎo)線拉直,反復(fù)測量三次,求其平均值。(2)本實驗中被測金屬導(dǎo)線的電阻值較小,因此實驗電路一般采用電流表外接法。(3)實驗連線時,應(yīng)先從電源的正極出發(fā),依次將開關(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。(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)閉合開關(guān)S之前,一定要使滑動變阻器的滑片處在有效電阻值最大的位置?！緦嶒灨倪M(jìn)】替代法測電阻1.實驗原理：用電阻箱替代待測電阻,按如圖所示