第3課時 實驗一測定金屬的電阻率(同時練習(xí)使用螺旋測微器)

1、第第3 3課時實驗一課時實驗一: :測定金屬的電阻率測定金屬的電阻率( (同同時練習(xí)使用螺旋測微器時練習(xí)使用螺旋測微器) ) 實驗基礎(chǔ)實驗基礎(chǔ)熱點透析熱點透析實驗創(chuàng)新實驗創(chuàng)新素能提升素能提升實驗基礎(chǔ)實驗基礎(chǔ) 固本求源固本求源 提高技能提高技能原理與操作原理與操作處理與分析處理與分析二、誤差分析二、誤差分析1.1.測量金屬絲直徑、長度以及電流、電壓帶來誤差測量金屬絲直徑、長度以及電流、電壓帶來誤差. .3.3.通電電流過大通電電流過大, ,時間過長時間過長, ,致使電阻絲發(fā)熱致使電阻絲發(fā)熱, ,電阻率隨之變化帶來誤差電阻率隨之變化帶來誤差. .三、注意事項三、注意事項1.1.螺旋測微器的使用螺旋

2、測微器的使用(1)(1)測量前須校對零點測量前須校對零點: :先使測砧先使測砧A A與測微螺桿與測微螺桿P P并攏并攏, ,觀察可動刻觀察可動刻度的零刻度線與固定刻度的軸向線是否重合度的零刻度線與固定刻度的軸向線是否重合, ,以及可動刻度的邊以及可動刻度的邊緣與固定刻度的零刻度線是否重合緣與固定刻度的零刻度線是否重合. .(2)(2)測量時測量時, ,當測微螺桿當測微螺桿P P將要接觸被測物體時將要接觸被測物體時, ,要停止使用旋鈕要停止使用旋鈕K,K,改用微調(diào)旋鈕改用微調(diào)旋鈕K.K.(3)(3)螺旋測微器應(yīng)估讀一位螺旋測微器應(yīng)估讀一位, ,即以即以mmmm作單位作單位, ,應(yīng)讀到小數(shù)點后面第

3、應(yīng)讀到小數(shù)點后面第三位三位. .2.2.測定金屬的電阻率測定金屬的電阻率(1)(1)先測直徑先測直徑, ,再連電路再連電路. .為了準確測量金屬絲的長度為了準確測量金屬絲的長度, ,應(yīng)該在連應(yīng)該在連入電路之后在拉直的情況下進行入電路之后在拉直的情況下進行, ,測量待測導(dǎo)線接入電路的兩個測量待測導(dǎo)線接入電路的兩個端點之間的長度端點之間的長度. .(2)(2)本實驗中被測金屬絲的電阻值較小本實驗中被測金屬絲的電阻值較小, ,故采用電流表外接法故采用電流表外接法. .(3)(3)開關(guān)開關(guān)S S閉合前閉合前, ,滑動變阻器的阻值要調(diào)至最大滑動變阻器的阻值要調(diào)至最大. .(4)(4)電流不宜太大電流不宜

4、太大( (電流表用電流表用0 00.6 A0.6 A量程量程),),通電時間不宜太長通電時間不宜太長, ,以免金屬絲溫度升高以免金屬絲溫度升高, ,導(dǎo)致電阻率在實驗過程中變大導(dǎo)致電阻率在實驗過程中變大. .四、創(chuàng)新改進四、創(chuàng)新改進1.1.利用該實驗確定某導(dǎo)線的長度、中空的導(dǎo)體中空部分的截面利用該實驗確定某導(dǎo)線的長度、中空的導(dǎo)體中空部分的截面積、體積等積、體積等. .2.2.利用該實驗的基本原理改換所用電表利用該實驗的基本原理改換所用電表, ,測量電流測量電流( (或電壓或電壓) )與某與某量量( (如電阻如電阻) )的對應(yīng)數(shù)據(jù)的對應(yīng)數(shù)據(jù), ,描畫它們的關(guān)系圖像描畫它們的關(guān)系圖像, ,由此求某導(dǎo)

5、體由此求某導(dǎo)體( (或或元件元件) )的電阻率的電阻率( (或電阻或電阻).).熱點透析熱點透析 追蹤熱點追蹤熱點 拓寬思路拓寬思路測量儀器的使用和讀數(shù)測量儀器的使用和讀數(shù)熱點一熱點一【例【例1 1】 (2014(2014江蘇卷江蘇卷) )某同學(xué)通過實驗測量一種合金的電阻率某同學(xué)通過實驗測量一種合金的電阻率. .(1)(1)用螺旋測微器測量合金絲的直徑用螺旋測微器測量合金絲的直徑. .為防止讀數(shù)時測微螺桿發(fā)生轉(zhuǎn)動為防止讀數(shù)時測微螺桿發(fā)生轉(zhuǎn)動, ,讀數(shù)前應(yīng)先旋緊如圖讀數(shù)前應(yīng)先旋緊如圖1 1所示的部件所示的部件( (選填選填“A”A”、“B”B”、“C”C”或或“D”).D”).從圖從圖1 1中的

6、示數(shù)可讀出合金絲的直徑為中的示數(shù)可讀出合金絲的直徑為 mm.mm.(2)(2)如圖如圖2 2所示是測量合金絲電阻的電路所示是測量合金絲電阻的電路, ,相關(guān)器材的規(guī)格已在圖中標出相關(guān)器材的規(guī)格已在圖中標出. .合上開關(guān)合上開關(guān), ,將滑動變阻器的滑片移到最左端的過程中將滑動變阻器的滑片移到最左端的過程中, ,發(fā)現(xiàn)電壓表和電流發(fā)現(xiàn)電壓表和電流表的指針只在圖示位置發(fā)生很小的變化表的指針只在圖示位置發(fā)生很小的變化. .由此可以推斷由此可以推斷: :電路中電路中( (選填圖中表示接線柱的數(shù)字選填圖中表示接線柱的數(shù)字) )之間出現(xiàn)了之間出現(xiàn)了( (選填選填“短路短路”或或“斷路斷路”).).(3)(3)在

7、電路故障被排除后在電路故障被排除后, ,調(diào)節(jié)滑動變阻器調(diào)節(jié)滑動變阻器, ,讀出電壓表和電流表的示讀出電壓表和電流表的示數(shù)分別為數(shù)分別為2.23 V2.23 V和和38 mA,38 mA,由此由此, ,該同學(xué)算出接入電路部分的合金絲的該同學(xué)算出接入電路部分的合金絲的阻值為阻值為58.7 .58.7 .為了更準確地測出合金絲的阻值為了更準確地測出合金絲的阻值, ,在不更換實驗器材在不更換實驗器材的條件下的條件下, ,對實驗應(yīng)作怎樣的改進對實驗應(yīng)作怎樣的改進? ?請寫出兩條建議請寫出兩條建議. .思路點撥思路點撥: : (1)(1)題圖題圖1 1中螺旋測微器的部件中螺旋測微器的部件B B的作用是可將

8、測微螺桿的作用是可將測微螺桿與框架固定與框架固定. .(2)(2)對比圖對比圖2 2中表盤與所給對應(yīng)數(shù)據(jù)中表盤與所給對應(yīng)數(shù)據(jù), ,掌握電表的讀數(shù)規(guī)則掌握電表的讀數(shù)規(guī)則. .解析解析: : (1)(1)讀數(shù)前先旋緊讀數(shù)前先旋緊B,B,示數(shù)為示數(shù)為0.01 mm0.01 mm41.0=0.410 mm.41.0=0.410 mm.(2)(2)電壓表的示數(shù)接近電源的電動勢電壓表的示數(shù)接近電源的電動勢, ,電流表的示數(shù)很小電流表的示數(shù)很小, ,說明電說明電壓表串聯(lián)在電路中壓表串聯(lián)在電路中, ,由此推斷由此推斷: :合金絲沒有接入電路中合金絲沒有接入電路中, ,即電路中即電路中的的7 7、9 9之間出現(xiàn)

9、了斷路之間出現(xiàn)了斷路. .(3)(3)由于電流表內(nèi)阻約由于電流表內(nèi)阻約0.3 ,0.3 ,可將電流表改為內(nèi)接可將電流表改為內(nèi)接; ;多次測量求多次測量求平均值平均值, ,可以讓測量誤差更小可以讓測量誤差更小; ;或者用或者用U-IU-I圖像的斜率求出電阻圖像的斜率求出電阻. .答案答案: : (1)B (1)B0.4100.410(2)7(2)7、9 9斷路斷路(3)(3)電流表改為內(nèi)接電流表改為內(nèi)接; ;測量多組電流和電壓值測量多組電流和電壓值, ,計算出電阻的平均計算出電阻的平均值值( (或測量多組電流和電壓值或測量多組電流和電壓值, ,用圖像法求電阻值用圖像法求電阻值).).(1)(1)

10、螺旋測微器讀數(shù)方法螺旋測微器讀數(shù)方法從固定刻度上讀出半毫米整數(shù)倍的部分從固定刻度上讀出半毫米整數(shù)倍的部分, ,不足半毫米的部分由可動刻度讀出不足半毫米的部分由可動刻度讀出, ,看可動刻度上的第幾條刻度線與固定刻度線上的軸向線重合看可動刻度上的第幾條刻度線與固定刻度線上的軸向線重合, ,從而讀出可動從而讀出可動刻度示數(shù)刻度示數(shù)( (注意估讀一位注意估讀一位),),即測量長度即測量長度= =固定刻度示數(shù)固定刻度示數(shù)+ +可動刻度示數(shù)可動刻度示數(shù)精確精確度度( (單位為單位為mm).mm).(2)(2)游標卡尺的讀數(shù)方法游標卡尺的讀數(shù)方法游標卡尺精度游標卡尺精度: :游標尺刻度為游標尺刻度為1010

11、、2020、5050的精度分別為的精度分別為0.10.1、0.050.05、0.02.0.02.若用若用x x表示從主尺上讀出的整毫米數(shù)表示從主尺上讀出的整毫米數(shù),K,K表示從游標尺上讀出與主尺上某一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(shù)刻線對齊的游標的格數(shù), ,則記錄結(jié)果表示為則記錄結(jié)果表示為(x+K(x+K精確度精確度)mm.)mm.需要注意的是需要注意的是, ,不管是哪種卡尺不管是哪種卡尺,K,K值均不需要向后估讀一位值均不需要向后估讀一位. .方法總結(jié)方法總結(jié)測量儀器的讀數(shù)方法測量儀器的讀數(shù)方法儀器的選擇和電路的設(shè)計儀器的選擇和電路的設(shè)計熱點二熱點二(2)(2)用螺旋測微器

12、測量其直徑如圖用螺旋測微器測量其直徑如圖( (乙乙) )所示所示, ,由圖可知其直徑為由圖可知其直徑為mm;mm;(3)(3)用多用電表的電阻用多用電表的電阻“10”10”擋擋, ,按正確的操作步驟測此圓柱形導(dǎo)體的電阻按正確的操作步驟測此圓柱形導(dǎo)體的電阻, ,表盤的示數(shù)如圖表盤的示數(shù)如圖( (丙丙) )所示所示, ,則該電阻的阻值約為則該電阻的阻值約為.思路點撥思路點撥: : (1) (1)待測的最大電流越接近電流表量程的最大值待測的最大電流越接近電流表量程的最大值, ,誤差誤差越小越小. .方法總結(jié)方法總結(jié) 儀器的選擇和電路的設(shè)計儀器的選擇和電路的設(shè)計(1)(1)儀器的選擇儀器的選擇選擇原則

13、選擇原則a.a.安全性原則安全性原則; ;b.b.準確性原則準確性原則; ; c.c.方便性原則方便性原則. .實驗過程及數(shù)據(jù)處理實驗過程及數(shù)據(jù)處理熱點三熱點三小明的實驗操作步驟如下小明的實驗操作步驟如下: :A.A.用螺旋測微器在電阻絲上三個不同的位置分別測量電阻絲的直徑用螺旋測微器在電阻絲上三個不同的位置分別測量電阻絲的直徑; ;B.B.根據(jù)所提供的實驗器材根據(jù)所提供的實驗器材, ,設(shè)計并連接好如圖設(shè)計并連接好如圖( (甲甲) )所示的實驗電路所示的實驗電路; ;C.C.調(diào)節(jié)電阻箱使其接入電路中的電阻值較大調(diào)節(jié)電阻箱使其接入電路中的電阻值較大, ,閉合開關(guān)閉合開關(guān); ;D.D.將金屬夾夾在

14、電阻絲上某位置將金屬夾夾在電阻絲上某位置, ,調(diào)整電阻箱接入電路中的電阻值調(diào)整電阻箱接入電路中的電阻值, ,使使電流表滿偏電流表滿偏, ,記錄電阻箱的電阻值記錄電阻箱的電阻值R R和接入電路的電阻絲長度和接入電路的電阻絲長度L;L;E.E.改變金屬夾與電阻絲接觸點的位置改變金屬夾與電阻絲接觸點的位置, ,調(diào)整電阻箱接入電路中的阻值調(diào)整電阻箱接入電路中的阻值, ,使電流表再次滿偏使電流表再次滿偏. .重復(fù)多次重復(fù)多次, ,記錄每一次電阻箱的電阻值記錄每一次電阻箱的電阻值R R和接入電和接入電路的電阻絲長度路的電阻絲長度L;L;F.F.斷開開關(guān)斷開開關(guān). .運用相關(guān)的定理、定律找出測量值間的函數(shù)表

15、達式運用相關(guān)的定理、定律找出測量值間的函數(shù)表達式, ,從而依據(jù)實驗從而依據(jù)實驗數(shù)據(jù)得出結(jié)果數(shù)據(jù)得出結(jié)果. .方法技巧方法技巧求物理量表達式的方法求物理量表達式的方法實驗創(chuàng)新實驗創(chuàng)新 瞻新動向瞻新動向 探新類題探新類題答案答案: : (1)D (1)DC C(2)(2)變大變大(3)(3)見解析見解析(4)31(4)31本題未沿用習(xí)慣上用伏安法測電阻的思路本題未沿用習(xí)慣上用伏安法測電阻的思路(1)(1)采用并聯(lián)規(guī)律設(shè)計電路方法新穎采用并聯(lián)規(guī)律設(shè)計電路方法新穎, ,開闊了命題視野開闊了命題視野. .(2)(2)測出測出R R1 1與與A A2 2的對應(yīng)數(shù)據(jù)的對應(yīng)數(shù)據(jù), ,作作R R1 1-I-I2

16、 2圖像圖像, ,由圖像與對應(yīng)函數(shù)關(guān)系求解由圖像與對應(yīng)函數(shù)關(guān)系求解. .命題創(chuàng)新命題創(chuàng)新素能提升素能提升 模擬實驗?zāi)M實驗 操作演練操作演練BD BD 答案答案: : (1)20 (1)20(2)(2)偏小減小偏小減小1.51.53.(20143.(2014浙江理綜浙江理綜) )小明對小明對2B2B鉛筆芯的導(dǎo)電性能感興趣鉛筆芯的導(dǎo)電性能感興趣, ,于是用伏安于是用伏安法測量其電阻值法測量其電阻值. .(1)(1)如圖如圖( (甲甲) )是部分連接好的實物電路圖是部分連接好的實物電路圖, ,請用電流表外接法完成請用電流表外接法完成接線并在圖接線并在圖( (甲甲) )中畫出中畫出. .答案答案:

17、: (1) (1)見解析見解析(2)(2)(3)(3)見解析見解析4.(20144.(2014長春聯(lián)考長春聯(lián)考) )某實驗小組在某實驗小組在“測定金屬電阻率測定金屬電阻率”的實驗過程的實驗過程中中, ,正確操作獲得金屬絲的直徑以及電流表、電壓表的讀數(shù)如圖所正確操作獲得金屬絲的直徑以及電流表、電壓表的讀數(shù)如圖所示示, ,則它們的讀數(shù)值依次是則它們的讀數(shù)值依次是、.已知實驗中所用的滑動變阻器阻值范圍為已知實驗中所用的滑動變阻器阻值范圍為0 010 ,10 ,電流表內(nèi)阻約電流表內(nèi)阻約幾歐幾歐, ,電壓表內(nèi)阻約電壓表內(nèi)阻約20 k.20 k.電源為干電池電源為干電池( (不宜在長時間、大功率不宜在長時間、大功率狀況下使用狀況下使用),),電動勢電動勢E = 4.5 V,E = 4.5 V,內(nèi)阻很小內(nèi)阻很小. .則圖則圖( (丁丁) )中中( (填電路圖下方的字母代號填電路圖下方的字母代號) )電路為本次實驗應(yīng)當采用