41探究決定導線電阻的因素

1、尺身賈囂爪緊固螺釘主尺游標尺外測量爪第41課時探究決定導線電阻的因素 【考點要求】:1. 掌握電流表、電壓表和滑動變卩fl器的使用 方法及電流表和電壓表的讀數(shù)方法。2. 掌握螺旋測微器及游標卡尺的原理及讀 數(shù)力法。3. 會用伏安法測電阻，進一步測定金屬的電 阻率。【課前知識梳理】:1. 螺旋測微器的構造原理及讀數(shù)（1）螺旋測微器的構造如圖所示是常用的螺旋測微器：它的小 砧a和固定刻度s固定在框架f上，旋鈕k、 微調(diào)旋鈕k和可動刻度h、測微螺桿p連在 起，通過梢密螺紋套在s上。螺旋測微器的原理測微螺桿p與固定刻度sz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,

2、而可動刻度h上的刻 度50等份，每轉動一小榕，p前進或后退 o.olmmo即螺旋測微器的精確度為讀數(shù)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(shù)：測量時被測物體長度的整數(shù)毫米數(shù) 由讀出，小數(shù)部分由讀出。測呈值（毫米）=1古i定刻度數(shù)（毫米）（注意半 毫米刻線是否霜出）+可動刻度數(shù)（估讀一 位）x0.01（毫米）如圖所示，固定刻度示數(shù)為2.0mm,不足 半毫米而從可動刻度上讀的示數(shù)為15.0,最 后的讀數(shù)為 2.0mm+ 15.0x0.01 mm=2.150mm.2. 游標卡尺（如圖）（1）構造：主尺、游標尺（主尺和游標尺上各冇 一個內(nèi)外測量爪）、游標尺上還有一個深度 尺，尺

3、身上述有一個緊固螺釘。（2）用途：測量厚度、長度、深度、內(nèi)徑、外 徑。原理：利川主尺的最小分度與游標尺的最 小分度的差值制成。不管游標尺上冇多少個小等分刻度，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, 見卜表：刻度格數(shù)（分度）刻度 總長度毎小格與1mm的差 值精確度 （可準確 到）1109 mm0,1mm0.1mm2019 mm0.05mm0.05mm5049 mm0.02mm0.02mm讀數(shù)：若用x表示由上讀出的整毫米數(shù)，k表示從上讀出與主尺上某一刻線對齊的游標的格數(shù)，則記錄結果表達 為（x+kx梢確度）

4、mim3.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電壓表分流uux+匕/測=ix + la電阻測量值i mr x + r 人 > r x測量值大于真實 值r廠牛1 jmr n < rr , + r、測量值小于真實血 適用條件x適用條件ra«rxrv»rx適用于測量大電阻小電阻(2) 兩種電路的選擇 阻值比較法：將待測電阻的估計值與電壓 表、電流表內(nèi)阻進行比較，若心較小，宜采 用電流表外接法；若心較大,宜采用電流表 內(nèi)接法。簡單概括為“大內(nèi)偏大，小外偏小"。 臨界值計算法:rx <時，用電流表外接法。二、實

5、驗器材亳米刻度尺，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 050q),電池組，電鍵，被測金屬絲，導線 若干。三、實驗過程1. 求導線橫截面積s,在準備好的金屬絲上 三個不同位宜丿ij螺旋測微器各測一次直徑， 求出其平均值，s=7t和4。2. 將金屬絲兩端固定在接線柱上懸空拉直， 用毫米刻度尺測雖接入電路的金屬絲長度a>-r,rrx > yjrvra時，用電流表內(nèi)接法。 實驗試探法：按圖接好電路，讓電壓表一 根接線柱p先后與,方處接觸一下，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)

6、 變化不大，則可采用電流表的內(nèi)接法。4. 電阻率的測定原理把金屬絲接入如圖所示的電路中，用電 壓表測金屬絲兩端的電壓，用電流表測金屬 絲中的電流，根據(jù)rx=u/1。計算金屬絲的電 阻心，然后用米尺測量金屬絲的有效長度/， 用螺旋測微器測址金屬絲的宜徑d,計算岀 金屬絲的橫截面積s；根據(jù)電阻定律 51 is, 得ill計算金屬絲 電阻率 的 公式rs 7idup :/4/(即冇效長度)，反復測量三次，求出平均值/3. 按照原理圖(如圖所示) 連好川伏安法測電阻的 實驗電路。4. 把滑動變阻器調(diào)到接入電路屮的電阻值最 大的位置，檢查無誤后，閉合開關s,改變 滑動變阻器滑動片的位置，讀出幾組相應的

7、電流值和電壓值記錄在表格屮，斷開s,求 出導線電阻rx的平均值。5. 整理儀器。四、數(shù)據(jù)處理1. 在求他的平均值時可用兩種方法：(1) 第一種是用rh算出各次的數(shù)值，再取 平均值。(2) 第二種是用圖線的斜率求出。2. 計算電阻率:將記錄的數(shù)據(jù)心、人的值,代入電阻率計算公式p =空=也匕oi11五、誤差分析1. 金屬絲直徑、長度的測量帶來誤差。2. 測量電路中電流表及電壓表對電阻測量的影響，因為電流表外接，所以r測r氏，由r = pg知。測°戊3. 通電電流過人，時間過長，致使電阻絲發(fā) 熱，電阻率隨之變化帶來謀差。六、注意事項1. 螺旋測微器的使用(1) 測量前須校對零點：先使小砧/

8、與測微螺 桿p并攏，觀察可動刻度零刻度線與同定刻 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 以避免p和被測物體間產(chǎn)生過人的壓力這 樣，既可以保護儀器，乂能保證測量結果準 確。當聽到“咔、咔”聲后,止動，即可讀 數(shù)。(3) 螺旋測微器應估讀一位，即以mm作單位, 應讀到小數(shù)點后面笫三位。(4) 為防止讀出的數(shù)據(jù)岀現(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)與開始佔 計數(shù)值相差較人，立即檢杏出錯原因，如半 毫米刻線是否露

9、出。2測定金屬絲的電阻率(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) 電鍵s閉合前，滑動變阻器的肌值要調(diào)至 最大。電流不宜a大(電流表用00.6a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?nèi)恕?5) 實驗連線時，應先從電源的正極出發(fā)，依 次將電源、開關、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。七、實驗改進在本實驗中，由于電表內(nèi)電阻的影響，從而 使金屬導線電阻測量值偏小，可以改進實

10、驗 電路，消除由于電農(nóng)內(nèi)阻的彫響而帶來的實 驗誤差。1. 等效替換法連接電路如圖所示，r為電阻箱，rx為待測 電阻，通過調(diào)節(jié)電阻箱人， 使單刀雙擲開關s分別 接1和2,若電流表中的 電流示數(shù)相同，就表明rx=r,即可測出2. 附加電阻法 連接電路如圖所示，r為一 阻值較人的固定電阻，凡為 待測電阻。(10斷開，閉合s調(diào)節(jié)變阻 器乩使電流表、電壓表都 冇一個適當讀數(shù)，記下兩表讀數(shù)人、3。(2) 保持變阻器r不變，再閉合s2,記下兩表 的讀數(shù)厶、(3) 待測電阻&=3廠62?！菊n堂互動導學】:1.某同學想要了解導線 在質最相同時，電阻與 截血積的關系，選取了 材料相同、質量相等的5 根導線

11、，進行了如下實 驗：(1) 用螺旋測微器測量某導線的直徑如圖所示，讀得直徑弄mmo(2) 該同學經(jīng)實驗測量及相關計算得到如卜數(shù) 據(jù)：電阻&q)121.050.023.910.03.1導線直徑d(mm)0.8010.9991.2011.4941.998導線截面0.5040.7841.1331.7533.135ffli積5(mm2)請你根據(jù)以上數(shù)據(jù)判斷，該種導線的電阻r 與截而積s是否滿足反比關系？若滿足反比 關系，請說明理由；若不滿足，請寫出r與s應滿足的關系。若導線的電阻率p=5.1xlo-7qm,則表中肌值為3.1q的導線長度/=m（結果保留兩位有效數(shù)字）。2.在“探究決定導線電阻

12、的因素'的實驗中，需要用 刻度尺測出被測金屬絲的 長度用螺旋測微器測 出金屬絲的直徑，用電 流表和電壓農(nóng)測出金屬絲夾，金加夾可在金加絲上移動。請根據(jù)現(xiàn)有 器材，設計實驗電路，并連接電路實物圖卬。 實驗的主要步驟如f： 正確連接電路，設定電阻箱的阻值，開啟 電源，合上開關； 讀出電流表的示數(shù)，記錄金屬夾的位置； 斷開開關，,合上開關，重復的操作。該小組測得電流與金屬絲接入長度關系的 數(shù)據(jù)，并據(jù)此繪出圖乙的關系圖線，其斜率 為a"m'（保留三位冇效數(shù)字）；圖線縱軸截距與電源電動勢的乘積代表 了的電阻之和。金屬絲金屬夾的電阻心。用電流表和電壓表測金屬絲的電m時,由于電壓表、

13、電流表內(nèi)阻的影響，不論使用 電流表內(nèi)接法還是電流表外接法，都會產(chǎn)生 系統(tǒng)誤差。按如圖所示的電路進行測量，可 以消除由丁電表內(nèi)阻造成的系統(tǒng)誤差。利用 該電路進行實驗的主要操作過程是：第一步:先將r2的滑動觸頭調(diào)到最左端, 單刀雙擲開關s2向1閉合，閉合開關s,調(diào) 節(jié)滑動變阻器r和人2,使電壓表和電流表的 示數(shù)盡量大些（不超過雖程），讀出此吋電壓表 和電流表的不數(shù)3、io笫二步：保持兩滑動變阻器的滑動觸頭 位置不變，將單刀雙擲開關s2向2閉合，讀 出此時電壓表和電流表的示數(shù)6、z2o 請寫出由以上記錄數(shù)據(jù)計算被測電阻的衣達式 rx=3.某實驗小紐利用實驗室提供的器材探究一種金屬絲的電阻率，所用的器材包扌亠 輸出為3v的直流穩(wěn)壓電源、電流表、待測金屬絲、螺旋測微器（千分尺）、米尺、電阻箱、開關和 導線等。（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小金屬87654()_gffigy 5 ulijffisn三一三三一 & rrr二 二二二二二二 m tm""?t-t-rf f f z"r"r"r"r"r t"-r十十4-r"r-r-"