1、实验：测定金属的电阻率,第二章 恒定电流,学习目标 1.进一步掌握用伏安法测电阻的电路的设计思想. 2.掌握螺旋测微器和游标卡尺的读数方法. 3.掌握测定金属电阻率的实验原理、实验过程及数据处理方法.,内容索引,技能储备 明确原理 提炼方法,题型演练 学以致用 实训演练,达标检测 检测评价 达标过关,技能储备,一、螺旋测微器和游标卡尺 1.螺旋测微器的原理及读数方法 (1)构造及原理 如图1所示，它的测砧A和固定刻度B固定在尺架C上，可动刻度E、旋钮D和微调旋钮D是与测微螺杆F连在一起的，并通过精密螺纹套在B上，精密螺纹的螺距是0.5 mm，即旋钮D每转一周，测微螺杆F前进或后退mm，可动刻度
2、分成50等份，每一等份表示 mm.,图1,0.5,0.01,(2)使用方法 当A与F并拢时，可动刻度E的零点恰好跟固定刻度B的零点重合，逆时针旋转旋钮D，将测微螺杆F旋出，把被测物体放入A、F之间的夹缝中，再顺时针旋转旋钮D，F快要接触被测物时，要停止使用旋钮D，改用微调旋钮D，直到听到“喀喀”声. (3)读数方法 L固定刻度示数可动刻度示数(估读一位)分度值. 注意：以毫米为单位时，小数点后面要有三位有效数字，特别是最后一位估读数字为零时，不能省略. 在读数时注意半毫米刻度线是否已露出.,2.游标卡尺的原理及读数方法 (1)构造：主尺、游标尺(主尺和游标尺上各有一个内、外测量爪)、游标卡尺上
3、还有一个深度尺.(如图2所示),图2,(2)原理：利用主尺的最小分度与游标尺的最小分度的差值制成. 不管游标尺上有多少个小等分刻度，它的刻度部分的总长度比主尺上的同样多的小等分刻度少1 mm.常见的游标尺上小等分刻度有10个、20个、50个的，其规格见下表：,(3)用途：测量厚度、长度、深度、内径、外径. (4)读数：若用x表示从主尺上读出的整毫米数，K表示从游标尺上读出与主尺上某一刻度线对齐的游标的格数，则记录结果表示为(xK精确度) mm.,二、测定金属的电阻率 1.实验原理 (1)把金属丝接入电路中，用伏安法测金属丝的电阻R(R ).电路原理图如图3所示. (2)用 测出金属丝的长度l，
4、用 测出金属丝的直径d，算出横截面积S(S ).,图3,毫米刻度尺,螺旋测微器,(3)由电阻定律R ，得 ，求出电阻率.,2.实验器材 螺旋测微器、 、电压表、电流表、开关及导线、被测金属丝、电池、 . 3.实验步骤 (1)测直径：用螺旋测微器在被测金属丝上三个不同位置各测一次直径，并记录. (2)连电路：按如图3所示的电路图连接实验电路. (3)量长度：用 测量接入电路中的被测金属丝的有效长度，重复测量3次，并记录.,毫米刻度尺,滑动变阻器,毫米刻度尺,(4)求电阻：把滑动变阻器的滑动触头调节到使接入电路中的电阻值_ 的位置，电路经检查确认无误后，闭合开关S.改变滑动变阻器滑动触头的位置，读
5、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. (5)拆除实验电路，整理好实验器材. 4.数据处理 电阻R的数值可用以下两种方法确定： (1)计算法：利用每次测量的U、I值分别计算出电阻，再求出电阻的_ 作为测量结果. (2)图象法：可建立IU坐标系，将测量的U、I值描点作出图象，利用图象的 的倒数来求出电阻值R.,最大,平均值,斜率,5.实验注意事项 (1)因一般金属丝电阻较小，为了减少实验的系统误差，必须选择电流表法； (2)本实验若用限流式接法，在接通电源之前应将滑动变阻器调到阻值状态. (3)测量l时应测接入电路的金属丝的 长度(即两接线柱之间的长度)；在金属丝的
6、3个不同位置上用螺旋测微器测量直径d. (4)电流不宜过 (电流表用00.6 A量程)，通电时间不宜 ，以免电阻率因温度升高而变化.,外接,最大,有效,大,太长,题型演练,图4,例1 在“探究电阻与长度、横截面积的关系”的实验中，用刻度尺测量金属丝直径时的刻度位置如图4所示，金属丝的匝数为39，用米尺测出金属丝的长度L，金属丝的电阻大约为5 ，先用伏安法测出金属丝的电阻R，然后用控制变量法探究电阻与导体长度、横截面积的关系. (1)从图中读出金属丝的直径为_mm.,一、实验原理及操作,答案,解析,0.649(0.6460.652均可),解析 从图中可读出紧密绕制的金属丝的宽度为2.53 cm，
7、,(2)为此取来两节新的干电池、开关和若干导线及下列器材： A.电压表03 V，内阻约10 k B.电压表015 V，内阻约50 k C.电流表00.6 A，内阻约0.05 D.电流表03 A，内阻约0.01 E.滑动变阻器，010 F.滑动变阻器，0100 要求较准确地测出其阻值，电压表应选_，电流表应选_，滑动变阻器应选_.(填序号),答案,解析,A,C,E,解析 因为两节干电池的电动势是3 V，用3 V量程的电压表A； 因为金属丝的电阻大约为5 ，如果把3 V的电动势全加在金属丝上，电流才是0.6 A，因此用量程是0.6 A的电流表C； 此题中金属丝的电阻大约为5 ，为了减小实验误差，应
8、选10 的滑动变阻器E.,错误a：_； 错误b：_.,实验中某同学的实物接线如图5所示，请指出该同学实物接线中的两处明显错误.,答案,图5,导线连接在滑动变阻器的滑片上,采用了电流表内接法,例2 (1)用螺旋测微器测量合金丝的直径.为防止读数时测微螺杆发生转动，读数前应先旋紧如图6甲所示的部件_(选填“A”“B”“C”或“D”).从图中的示数可读出合金丝的直径为_ mm.,二、仪器的读数及数据处理,图6,答案,解析,B,0.410,解析 读数前应先旋紧B，使读数固定不变，螺旋测微器的固定刻度为0 mm，可动刻度为41.00.01 mm0.410 mm，所以最终读数为0 mm0.410 mm0.
9、410 mm.,解析 游标卡尺的主尺读数为11 mm，游标尺上第9个刻度和主尺上某一刻度对齐，所以游标尺读数为90.05 mm0.45 mm，最终读数为：11 mm0.45 mm11.45 mm.,(2)用游标卡尺可以测量某些工件的外径.在测量时，示数如图乙所示，则读数为_ mm.,答案,解析,11.45,解析 螺旋测微器的读数为0 mm39.80.01 mm0.398 mm.,例3 在“测定金属的电阻率”实验中，所用测量仪器均已校准.待测金属丝接入电路部分的长度约为50 cm.,答案,解析,图7,(1)用螺旋测微器测量金属丝的直径，其中某一次测量结果如图7所示，其读数应为_ mm(该值接近多
10、次测量的平均值).,0.398(0.3960.399均正确),(2)用伏安法测金属丝的电阻Rx.实验所用器材为电池组(电动势3 V，内阻不计)、电流表(内阻约0.1 )、电压表(内阻约3 k)、滑动变阻器R(020 ，额定电流2 A)、开关、导线若干. 某小组同学利用以上器材正确连接好电路，进行实验测量，记录数据如下：,由以上实验数据可知，他们测量Rx是采用图8中的_图(选填“甲”或“乙”).,答案,解析,图8,甲,解析 由实验记录的数据可知Rx的阻值大约为5 .由题知RxRV，故电流表外接.若滑动变阻器接为限流式接法，电路中最小电流值Imin0.12 A，其中R1为Rx与RV的并联电阻值且R
11、1Rx.则Rx两端的电压最小值UminIminRx0.6 V，而从实验数据可知Rx两端电压是从0.10 V开始的，因此滑动变阻器应采用分压式接法.,(3)图9是测量Rx的实验器材实物图，图中已连接了部分导线，滑动变阻器的滑片P置于变阻器的一端.请根据(2)所选的电路图，补充完成图中实物间的连线，并使闭合开关的瞬间，电压表或电流表不至于被烧坏.,答案,解析,图9,答案 见解析图甲,解析 实物图如图甲所示,甲,(4)这个小组的同学在坐标纸上建立U、I坐标系，如图10所示，图中已标出了与测量数据对应的4个坐标点.请在图中标出第2、4、6次测量数据的坐标点，并描绘出UI图线.由图线得到金属丝的阻值Rx
12、_ (保留两位有效数字).,答案,解析,图10,答案 见解析图乙,4.4(4.34.7均正确),解析 图线应过原点，选尽可能多的点连成一条直线，不在直线上的点均匀分布在直线两侧，明显偏离的点应舍去，如图乙所示.,乙,图线的斜率反映了金属丝的电阻，因此金属丝的电阻值Rx4.4 .,(5)根据以上数据可以估算出金属丝电阻率约为_(填选项前的符号). A.1102 m B.1103 m C.1106 m D.1108 m,答案,解析,C,解析 系统误差是由仪器的某些不完善或实验方法不够完善等产生的，其测量结果总是偏大或偏小；偶然误差具有随机性，可以通过多次测量取平均值来减小偶然误差.,(6)任何实验
13、测量都存在误差，本实验所用测量仪器均已校准，下列关于误差的说法中正确的是_(有多个正确选项). A.用螺旋测微器测量金属丝直径时，由读数引起的误差属于系统误差 B.由电流表和电压表内阻引起的误差属于偶然误差 C.若将电流表和电压表的内阻计算在内，可以消除由测量仪表引起的系统误差 D.用UI图象处理数据求金属丝电阻可以减小偶然误差,答案,解析,CD,达标检测,1.某同学在测定金属圆柱体电阻率时需要先测量其尺寸，他分别使用游标卡尺和螺旋测微器测量圆柱体的长度和直径，某次测量的示数如图11甲、乙所示，长度为_ cm，直径为_ mm.,1,2,5.02,4.815,答案,解析,图11,解析 题图甲是1
14、0分度的游标卡尺，其精确度为0.1 mm，主尺读数为：5 cm50 mm，游标上第2个刻度与上面对齐，读数为：20.1 mm0.2 mm， 故最终读数为：50 mm20.1 mm50.2 mm5.02 cm； 螺旋测微器：固定刻度为4.5 mm，可动刻度为31.50.01 mm， 则读数为4.5 mm31.50.01 mm4.815 mm.,1,2,2.现在要测量一段电阻丝的电阻率，其阻值Rx约为0.5 ，允许通过的最大电流为0.5 A.现有如下器材可供选择： 电流表A(量程0.6 A，内阻约为0.6 ) 电压表V(量程3 V，内阻约为3 k) 待测电阻丝Rx(阻值约为0.5 ) 标准电阻R0
15、(阻值5 ) 滑动变阻器R1(05 ，2 A) 滑动变阻器R2(0200 ，1.5 A) 直流电源E(E6 V，内阻不计) 开关S、导线若干,1,2,(1)如图为四位同学分别设计的测量电路的一部分，你认为合理的是_；,1,2,答案,解析,C,解析 电阻Rx两端的最大电压UIRx0.25 V，约为电压表量程的 ， 需要在待测电阻Rx两端串联分压电阻，即串联标准电阻R0，此时R0Rx，电流表采用外接法，选项C正确.,(2)实验中滑动变阻器应该选择_(选填“R1”或“R2”)，并采用_接法；,1,2,答案,解析,R1,分压,解析 若采用限流接法，选择R1时，电路中电流最小值仍大于0.5 A；选择R2
16、时，调控范围小，操作不便，而电源内阻不计，不用考虑大电流时电源电动势的变化，因而采用分压接法，为了便于调节选总阻值较小的R1.,(3)根据你在(1)(2)中的选择，在图12甲上完成实验电路的连接；,1,2,答案,解析,图12,答案 见解析图,解析 实物连线如图所示.,1,2,(4)实验中，如果两电表的读数分别为U和I，测得拉直后电阻丝的长度为L、直径为D，则待测电阻丝的电阻率的计算式为：_；,1,2,答案,解析,(5)用螺旋测微器测量待测电阻丝的直径时读数如图乙所示，则该电阻丝的直径D_.,1,2,答案,解析,1.205(0.002) mm,解析 螺旋测微器的读数为1 mm0.0120.5 mm1.205 mm.,
