1、第8讲 实验：测定金属的电阻率,第二章 恒定电流,1.进一步掌握电流表、电压表和滑动变阻器的使用方法. 2.掌握螺旋测微器和游标卡尺的原理及读数方法. 3.学会利用伏安法测电阻，进一步测出金属丝的电阻率.,目标定位,栏目索引,实验：测定金属的电阻率,对点检测 自查自纠,实验：测定金属的电阻率,一、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 ).由于金属丝的电阻较小，选择电流表 接法；由于不要求电压必须从0开始调节，所以一般可以选择滑动变阻器 接法.请在方
2、框内画出实验电路原理图.,外,限流式,答案,2.用 测出金属丝的长度l，用 测出金属丝的直径d， 算出横截面积S(S ). 3.由电阻定律R ，得
3、 ，求出电阻率. 二、实验器材 螺旋测微器、 、电压表、电流表、定值电阻、开关及导线、被测金属丝、电池、 .,毫米刻度尺,螺旋测微器,毫米刻度尺,滑动变阻器,答案,三、实验过程,1.实验步骤 (1)测直径：用
4、 在被测金属丝上三个不同位置各测一次直径，并记录. (2)量长度：用 测量接入电路中的被测金属丝 的有效长度，反复测量3次，并记录. (3)连电路：按如图1所示的电路图连接实验电路.,图1,螺旋测微器,毫米刻度尺,答案,(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最的位置，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，读出几组相应的电流表、电压表的示数I和
5、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.,大,答案,2.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值分别由公式R 计算出电阻，再求出电阻的平均值作为测量结果. (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 求出电阻R.,斜率,答案,3.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
6、应将滑动变阻器调到阻值最 状态. (3)测量l时应测接入电路中的金属丝的有效长度(即两接线柱之间的长度)；在金属丝的3个不同位置上用 测量直径d. (4)电流不宜过大(电流表用00.6 A量程)，通电时间不宜太长，以免电阻率因温度升高而变化.,外接,大,螺旋测微器,答案,四、螺旋测微器和游标卡尺的原理及读数方法 1.螺旋测微器的原理及读数方法 (1)构造：如图2所示，B为固定刻度，E为可动刻度.,图2,(2)原理：测微螺杆F与固定
7、刻度B之间的精密螺纹的螺距为0.5 mm，即旋钮D每旋转一周，F前进或后退 mm，而可动刻度E上的刻度为50等份，每转动一小格，F前进或后退 mm，即螺旋测微器的精确度为 mm.读数时估读到毫米的千分位上，因此，螺旋测微器又叫千分尺. (3)读数：测量时被测物体长度的半毫米数由 刻度读出，不足半毫米部分由 刻度读出. 测量值(mm)固定刻度数(mm)(注意半毫米
8、刻度线是否露出)可动刻度数(估读一位) (mm).,0.5,0.01,0.01,固定,可动,0.01,答案,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)、游标卡尺上还有一个深度尺.(如图3所示),图3,(2)用途：测量厚度、长度、深度、内径、外径.,(3)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：,(4)读数；若用x表示从
9、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.,例1 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.,图4,(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4所示，其读数应为_ mm(该值接近多次测量的平均值).,解析 螺旋测微器的读数为0 mm39.80.01 mm0.398 mm.,0.398(0.3950.399均正确),解析答案,(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，内阻约1 )、电流表(内阻约0.1 )、电压表(内阻约3 k
10、)、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5中的_图(选填“甲”或“乙”).,图5,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，则Rx两端的电压最小值Umin 0.6 V，而从实验数据可知Rx两端电压为0.10 V，因此滑动变
11、阻器应采用分压式接法.,甲,解析答案,(3)图6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.,图6,解析答案,解析 如图甲所示,甲,答案 见解析图甲,(4)这个小组的同学在坐标纸上建立U、I坐标系，如图7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_ (保留两位有效数字).,图7,解析答案,解析 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，如图乙所
12、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 .,答案 见解析图乙 4.4(4.34.7均正确),(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,C,解析答案,总结提升,总结提升,(1)实物连接时，注意导线不能相交叉，并且要注意闭合开关时，分压电路的输出端电压要为零. (2)对螺旋测微器进行读数时要注意：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.,例2
13、 利用如图8所示的电路测量某种电阻丝材料的电阻率，所用电阻丝的电阻约为20 .带有刻度尺的木板上有a和b两个接线柱，把电阻丝拉直后固定在接线柱a和b上.在电阻丝上夹上一个带有接线柱c的小金属夹，沿电阻丝移动金属夹，可改变其与电阻丝接触点P的位置，从而改变接入电路中电阻丝的长度.可供选择的器材还有： 电池组E(电动势为3.0 V)； 电流表A1(量程0100 mA，内阻约5 )； 电流表A2(量程00.6 A，内阻约0.2 )； 电阻箱R(0999.9 )；开关、导线若干.,图8,实验操作步骤如下： A.用螺旋测微器在电阻丝上三个不同的位置分别测量电阻丝的直径； B.将选用的实验器材，按照图8连
14、接实验电路； C.调节电阻箱使其接入电路中的电阻值较大； D.将金属夹夹在电阻丝上某位置，闭合开关，调整电阻箱的阻值，使电流表满偏，然后断开开关.记录电阻箱的电阻值R和接入电路的电阻丝长度L； E.改变金属夹与电阻丝接触点的位置，闭合开关，调整电阻箱的阻值，使电流表再次满偏.重复多次，记录每一次电阻箱的电阻值R和接入电路的电阻丝长度L； F.断开开关，整理好器材.,(1)某次测量电阻丝直径d时，螺旋测微器示数如图9所示，则d_ mm；,图9,解析 螺旋测微器的读数为： d0.5 mm23.00.01 mm0.730 mm；,0.730,解析答案,(2)实验中电流表应选择_(填“A1”或“A2”
15、)；,解析 根据欧姆定律可知，电路中的最大电流为：,A1,解析答案,(3)用记录的多组电阻箱的阻值R和对应的接入电路中电阻丝长度L的数据，绘出了如图10所示的RL关系图线，图线在R轴的截距为R0，在L轴的截距为L0，再结合测出的电阻丝直径d，写出电阻丝的电阻率表达式_(用给定的物理量符号和已知常数表示).,解析答案,图10,(4)本实验中，电流表的内阻对电阻率的测量结果_影响(填“有”或“无”).,解析 本题中若考虑电流表内阻RA，则有：,对图象的斜率没有影响，即电流表内阻对电阻率的测量结果无影响.,无,返回,解析答案,对点检测 自查自纠,1,2,1.某同学在一次“测
16、定金属的电阻率”的实验中，用毫米刻度尺测出接入电路部分的金属丝长度为l0.720 m，用螺旋测微器测出金属丝直径(刻度位置如图11所示)，用伏安法测出金属丝的电阻(阻值约为5 )，然后计算出该金属材料的电阻率.在用伏安法测定金属丝的电阻时，除被测金属丝外，还有如下实验器材：,图11,1,2,A.直流电源(输出电压为3 V) B.电流表A(量程00.6 A，内阻约0.125 ) C.电压表V(量程03 V，内阻3 k) D.滑动变阻器(最大阻值20 ) E.开关、导线等 (1)从图中读出金属丝的直径为_ mm.,0.600,答案,1,2,(2)根据所提供的器材，在虚线框中画出实验电路图.,答案
17、 如图所示,答案,1,2,(3)若根据伏安法测出金属丝的阻值为Rx4.0 ，则这种金属材料的电阻率为_ m(计算结果保留两位有效数字).,1.6106,解析答案,1,2,2.某同学通过实验测定一个阻值约为5 的电阻Rx的阻值. (1)现有电源(4V，内阻可不计)、滑动变阻器(050 ，额定电流2 A)、开关和导线若干，以及下列电表： A.电流表(03 A，内阻约0.025 ) B.电流表(00.6 A，内阻约0.125 ) C.电压表(03 V，内阻约3 k) D.电压表(015 V，内阻约15 k),1,2,为减小测量误差，在实验中，电流表应选用_，电压表应选用_(选填器材前的字母
18、)；实验电路应采用图12中的_(选填“甲”或“乙”).,图12,解析答案,1,2,答案 B C 甲,1,2,(2)图13是测量Rx的实验器材实物图，图中已连接了部分导线.请根据在(1)问中所选的电路图，补充完成图中实物间的连线.,图13,解析答案,1,2,解析 如图所示,答案 见解析图,1,2,(3)接通开关，改变滑动变阻器滑片P的位置，并记录对应的电流表示数I、电压表示数U.某次电表示数如图14所示，可得该电阻的测量值Rx _(保留两位有效数字).,图14,解析 电流表、电压表的读数分别为I0.50 A，U2.60 V， 所以Rx &n
19、bsp; 5.2 .,5.2,解析答案,1,2,(4)若在(1)问中选用甲电路，产生误差的主要原因是_；若在(1)问中选用乙电路，产生误差的主要原因是_.(选填选项前的字母) A.电流表测量值小于流经Rx的电流值 B.电流表测量值大于流经Rx的电流值 C.电压表测量值小于Rx两端的电压值 D.电压表测量值大于Rx两端的电压值,返回,解析答案,1,2,解析 甲电路中产生误差的主要原因是电压表的分流作用，电流表测量的电流大于通过被测电阻Rx的电流，选项B正确. 乙电路中产生误差的主要原因是电流表的分压作用，使电压表测量的电压大于被测电阻Rx两端的电压，故选项D正确. 答案 B D,返回,本课结束,
