届高考物理第一轮知识点梳理复习教案24 专题十二 实验与探究 实验七 测定金属的电阻率解析Word格式文档下载.docx

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（4）U、I测量：

把滑动变阻器的滑片调节到使接入电路中的电阻值最大的位置，电路经检查确认无误后，闭合开关S，改变滑动变阻器滑片位置，读出几组相应的电流表和电压表示数I和U的值，填入表格中，断开开关S，求出电阻Rx的平均值。

（5）拆除实验线路，整理好实验器材。

6．数据处理

（1）在求Rx的平均值时可用两种方法：

①用Rx＝分别算出各次的数值，再取平均值。

②用UI图线的斜率求出。

（2）计算电阻率：

将记录的数据U、I、l、d的值代入电阻率计算式ρ＝Rx＝。

重难点

一、精密测量工具的使用

1．螺旋测微器

（1）构造：

如图所示，它的测砧A和固定刻度B固定在尺架C上，旋钮D、微调旋钮D′和可动刻度E、测微螺杆F连在一起，通过精密螺纹套在B上。

（2）原理：

测微螺杆F与固定刻度B之间的精密螺纹的螺距为0.5mm，即旋钮D每旋转一周，F前进或后退0.5mm，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0.01mm，即螺旋测微器的精确度为0.01mm。

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整毫米数由固定刻度读出，小数部分由可动刻度读出。

测量值（mm）＝固定刻度数（mm）（注意半毫米刻度线是否露出）＋可动刻度数（估读一位）×

0.01（mm）

如图所示，固定刻度示数为2.0mm，不足半毫米而从可动刻度上读的示数为15.0，最后的读数为：

2.0mm＋15.0×

0.01mm＝2.150mm。

特别提醒

螺旋测微器需要估读，最后一位数字为估计数字，读数和记数时估计位为有效数字的最后一位。

2．游标卡尺

主尺、游标尺（主尺和游标尺上各有一个内、外测量爪），游标尺上还有一个深度尺（如图所示）。

（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1mm。

常见的游标卡尺的游标尺上小等分刻度有10格的、20格的、50格的，其读数见下表：

（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线对齐的游标的格数，则记录结果表示为（x＋K×

精确度）mm。

需要注意的是，不管是哪种卡尺，K值均不需要向后估读一位。

（5）如图所示，有一游标卡尺，主尺的最小分度是1mm，游标上有20个小的等分刻度。

用它测量一工件的长度，图示的读数为104mm＋0.05×

0mm＝104.00mm。

游标卡尺读数不需要估读，其测量结果的末位数字应为精确度的整数倍。

如20分度的结果末位数只能是5或0。

二、伏安法测电阻、电表连接方式的选择

1．电流表的内接法和外接法的比较

2.两种电路的选择

（1）阻值比较法

若Rx≪RV，宜采用电流表外接法；

若Rx≫RA，宜采用电流表内接法。

（2）临界值计算法

Rx＜时，用电流表外接法；

Rx>

时，用电流表内接法。

（3）实验试探法：

按如图所示接好电路，让电压表一个接线柱P先后与a、b处接触一下，如果电压表的示数有较大的变化，而电流表的示数变化不大，则可采用电流表外接法；

如果电流表的示数有较大的变化，而电压表的示数变化不大，则可采用电流表内接法。

三、常用电表的读数原则

对于电压表和电流表的读数问题，首先要弄清电表量程，即指针指到最大刻度时电表允许通过的最大电压或电流，然后根据表盘总的刻度数确定精确度，按照指针的实际位置进行读数即可。

（1）0～3V的电压表和0～3A的电流表的读数方法相同，此量程下的精确度分别是0.1V和0.1A，看清楚指针的实际位置，读到小数点后面两位。

（2）对于0～15V量程的电压表，精确度是0.5V，在读数时只要求读到小数点后面一位，即读到0.1V。

（3）对于0～0.6A量程的电流表，精确度是0.02A，在读数时只要求读到小数点后面两位，这时要求“半格估读”，即读到最小刻度的一半0.01A。

四、误差分析

1．系统误差

（1）采用伏安法测量金属丝的电阻时，由于采用的电流表外接法，测量值小于真实值，使电阻率的测量值偏小。

（2）由于金属丝通电后发热升温，会使金属丝的电阻率变大，造成测量误差。

2．偶然误差

（1）金属丝的横截面积是利用直径计算而得的，直径的测量是产生误差的主要来源之一。

（2）金属丝的长度测量、电流表和电压表的读数等均会带来偶然误差。

五、注意事项

1．螺旋测微器的使用

（1）测量前必须校对零点。

（2）测量时，当测微螺杆F将要接触被测物体时，要停止使用旋钮D，改用微调旋钮D′，当听到“咔、咔……”声后，停止转动，以避免P和被测物体间产生过大的压力。

（3）螺旋测微器应估读一位，即以mm作单位，应读到小数点后面第三位。

2．测定金属的电阻率

（1）测量被测金属导线的有效长度，亦即电压表两端点间的待测导线长度，测量时应将导线拉直，反复测量三次，求其平均值。

（2）本实验中被测金属导线的电阻值较小，因此实验电路一般采用电流表外接法。

（3）实验连线时，应先从电源的正极出发，依次将开关、电流表、待测金属丝、滑动变阻器连成干路，然后再把电压表并联在待测金属丝的两端。

（4）电流不宜太大（电流表用0～0.6A量程），通电时间不宜太长，以免金属丝温度升高，导致电阻率在实验过程中变大。

（5）闭合开关S之前，一定要使滑动变阻器的滑片处在有效电阻值最大的位置。

六、实验改进

在本实验中，由于电表内阻的影响，使金属丝电阻的测量值偏小，可以改进实验电路，消除由于电表内阻的影响而带来的实验误差。

1．等效替换法

如图所示电路，R为电阻箱，Rx为待测电阻，通过调节电阻箱R，使单刀双掷开关S分别接1和2时，电流表的示数相同，则有Rx＝R，即可测出Rx。

2．附加电阻法

如图所示电路，R1为一阻值较大的定值电阻，Rx为待测电阻。

（1）断开开关S2，闭合开关S1，调节变阻器R，使电流表、电压表都有一个适当读数，记下两表读数I1、U1。

（2）保持变阻器R不变，再闭合S2，记下两表的读数I2、U2。

（3）待测电阻Rx＝－。

　[考法综述]　本实验为高考热点实验之一，因为涉及到了测量工具刻度尺（毫米）、螺旋测微器的使用，以及伏安法测电阻、滑动变阻器限流式接法等，所以较为热门。

但应注意这些技法在其他创新实验中的组合应用。

复习本实验时应以掌握基础为原则，应掌握：

2种工具——螺旋测微器、游标卡尺

2种方法——内接法、外接法

1个原则——常用电表的读数原则

命题法1　两种测量工具的使用

典例1　　某同学测量一个圆柱体的电阻率，需要测量圆柱体的尺寸和电阻。

（1）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甲和图乙所示，长度为________cm，直径为________mm。

（2）按图丙连接电路后，实验操作如下：

①将滑动变阻器R1的阻值置于最________处（填“大”或“小”）；

将S2拨向接点1，闭合S1，调节R1，使电流表示数为I0；

②将电阻箱R2的阻值调至最________（填“大”或“小”）；

S2拨向接点2；

保持R1不变，调节R2，使电流表示数仍为I0，此时R2阻值为1280Ω。

（3）由此可知，圆柱体的电阻为________Ω。

[答案]　

（1）5.01　5.315

（2）①大　②大

（3）1280

[解析]　

（1）长度为（50mm＋1×

0.1mm）＝50.1mm＝5.01cm；

直径为（5.0mm＋31.5×

0.01mm）＝5.315mm。

（2）本实验的实验原理为等效替代法，在实验操作过程中，为了保证安全，要求电路接通时电路中的电流尽可能小，即应使可调电阻的阻值最大。

【解题法】　游标卡尺的读数技巧

游标卡尺的读数方法：

“三看”

（1）第一看→精确度

例如（如图1所示）

图1

易错读成11mm＋4×

0.1mm＝11.40mm正确的应为11.4mm，游标卡尺不需估读，后面不能随意加零，也不能随意去零。

例如（如图2所示）

图2

易错读成10mm＋12×

0.05mm＝10.6mm，正确的应为10.60mm。

（2）第二看→游标尺上的0刻度线位置，区分零刻度与标尺最前端

例如（如图3所示）

图3

易错读成11mm＋10×

0.05mm＝11.50mm

正确读数为14mm＋10×

0.05mm＝14.50mm

（3）第三看→游标尺的哪条（第N条）刻度线与主尺上的刻度线对齐，主尺上的单位为厘米，主尺上标识的1、2、3等数字通常是指厘米，读数时应将毫米和厘米分清，游标卡尺主尺上的最小刻度是1mm。

例如（如图4所示）

图4

易错成（5＋4×

0.05）mm＝5.20mm

正确读数为（50＋4×

0.05）mm＝50.20mm

命题法2　实验原理、方法与技能

典例2　　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50cm。

（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1所示，其读数应为________mm（该值接近多次测量的平均值）。

（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3V，内阻约1Ω）、电流表（内阻约0.1Ω）、电压表（内阻约3kΩ）、滑动变阻器R（0～20Ω，额定电流2A）、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：

次数

1

2

3

4

5

6

7

U/V

0.10

0.30

0.70

1.00

1.50

1.70

2.30

I/A

0.020

0.060

0.160

0.220

0.340

0.460

0.520

由以上实验数据可知，他们测量RX是采用图2中的________图（选填“甲”或“乙”）。

（3）图3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3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。

（4）这个小组的同学在坐标纸上建立UI坐标系，如图4所示，图中已标出了与测量数据对应的4个坐标点。

请在图4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＝________Ω（保留两位有效数字）