1、(1)在坐标纸上以U为横轴、I为纵轴建立坐标系.(2)在坐标纸上描出各组数据所对应的点.(坐标系纵轴和横轴的标度要适中,以使所描图线充分占据整个坐标纸为宜)(3)将描出的点用平滑的曲线连接起来,就得到小灯泡的伏安特性曲线.4.拆除电路,整理仪器五、实验注意事项1.由于小灯泡的电阻较小,因此实验电路必须采用电流表外接法.2.因本实验要作出I-U图线,要求测出电压从零变化至U额的多组数据,因此滑动变阻器要采用分压式接法.3.开关闭合前滑动变阻器的滑片应移到图51-1中的A端,调节滑片时要注意电压不能超过小灯泡的额定值.4.实验中各组读数要选择均匀,间隔大致相等,作图时两坐标轴的标度要适当,使图线不
2、会偏向一边或过小或过大.5.画I-U曲线时,不能画成折线,而应画成平滑的曲线,偏差较大的点应舍弃.(二)测定金属的电阻率一、实验目的1.掌握电流表、电压表的使用原理及读数方法,滑动变阻器在电路中的两种连接方法.2.练习使用螺旋测微器.3.测定金属的电阻率.由电阻定律可知,金属的电阻率.因此测出金属导线的长度l和它的直径d,计算出导线的横截面积S,并用伏安法测出金属导线的电阻R,即可算出金属导线的电阻率.三、实验器材被测金属导线、刻度尺、螺旋测微器、电压表、电流表、直流电源、滑动变阻器、开关及导线若干.1.用螺旋测微器在被测金属导线的三个不同位置各测一次直径,求出d的平均值.2.按图50-2所示
3、的电路图连接好电路.3.用毫米刻度尺测量接入电路中的被测金属导线的有效长度L.图50-24.把滑动变阻器的滑片调节到使接入电路的阻值最大的位置,电路经检查无误后,闭合开关S,改变滑动变阻器滑片的位置,读出几组相应的电流表和电压表的示数I和U的值,记录在下表中.断开S,求出电阻R的平均值.5.将测得的R、L、d的值代入电阻率的计算公式,计算出金属导线的电阻率.6.拆除实验线路,整理器材.1.用螺旋测微器测金属导线的直径应在三个不同的位置各测一次,求其平均值;用毫米刻度尺测量接入电路中的被测金属导线的有效长度,应反复测量三次,求其平均值.2.本实验中被测金属导线的电阻值较小,因此采用电流表外接法.
4、3.用伏安法测电阻时,通过金属导线的电流不宜过大,通电时间不宜过长,以免金属导线的温度明显升高,造成其电阻率在实验中逐渐增大.4.无论滑动变阻器采用限流接法还是分压接法,可根据实验要求或提供的器材规格进行选择.5.为了准确地求出电阻R的平均值,可采用U-I图象法求出其阻值.六、误差分析1.测量电路中电流表和电压表对电阻测量的影响.由于本实验采用电流表外接法,所以R测R真,由 ,所以 测真.2.通电电流过大、时间过长,致使电阻丝发热,电阻率随之变化.3.另外直径测量、长度测量、读数等人为因素也是误差的来源之一.创新方法探究提炼方法展示技巧题型方法一、仪器的选择与电路的设计1.电学实验中仪器的选择
5、方法(1)基本原则安全不损坏实验器材.精确尽可能减少实验误差.方便便于实验操作、读数和数据处理.(2)实验仪器的选取电源允许的最大电流要大于电路中的实际电流.用电器的额定电流应大于或等于通过它的实际电流.电压表和电流表的量程不能小于被测电压和电流的最大值,一般两表的指针应指到满偏刻度的12至满偏之间的位置为宜.2.滑动变阻器的两种接法及选择方法例1在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验中,除有标有“6 V1.5 W”字样的小灯泡、导线和开关外,还有下列器材:A.直流电源(6 V,内阻不计);B.直流电流表(量程为3 A,内阻0.1 以下);C.直流电流表(量程为300 mA,内阻约为5 );D.
6、直流电压表(量程为10 V,内阻约为15 k);E.滑动变阻器(10 ,2 A);F.滑动变阻器(1 k,0.5 A).实验要求小灯泡两端的电压从零开始变化并能进行多次测量.(1)实验中电流表应选用_,滑动变阻器应选用_.(均用序号表示)(2)在虚线框内画出实验电路图.图50-3甲(3)试将图50-3甲所示的器材连成实物电路.图50-3乙 二、螺旋测微器1.构造:图50-4为常用的螺旋测微器,它的测砧A和固定刻度G固定在框架F上,旋钮K、微调旋钮K和可动刻度H、测微螺杆P连在一起,通过精密螺纹套在G上.图50-42.原理:精密螺纹的螺距是0.5 mm,即K每旋转一周,P前进或后退0.5 mm,
7、可动刻度分成50等份,每一等份表示0.01 mm,即可动刻度每转过一等份,P前进或后退0.01 mm.因此,从可动刻度旋转了多少等份就知道长度变化了多少个0.01 mm.用它测量长度,可以精确到0.01 mm,还可以估读到0.001 mm(即毫米的千分位),因此螺旋测微器又称为千分尺.图50-53.读数方法:先从固定刻度G上读出半毫米整数倍的部分,不足半毫米的部分由可动刻度读出,即看可动刻度上的第几条刻度线与固定刻度线上的横线重合,从而读出可动刻度示数(注意估读),即有:测量长度=固定刻度示数+可动刻度示数精确度(注意单位为mm).如图50-5所示,固定刻度示数为2.0 mm,不足半毫米而从可
8、动刻度上读的示数为14.5格,最后的读数为:2.0 mm+14.50.01 mm=2.145 mm.4.注意事项(1)测量前需校对零点:先使测砧A与测微螺杆并拢,观察可动刻度的零刻度线与固定刻度的轴向线是否重合,以及可动刻度的边缘与固定刻度的零刻度是否重合,否则应加以修正.(2)读数时,除注意观察毫米整数刻度线外,还要特别注意半毫米刻度线是否露出.螺旋测微器要估读,以毫米为单位时要保留到小数点后第三位.(3)测量时,当螺杆P快要接触被测物体时,要停止使用粗调旋钮K,改用微调旋钮K,当听到“咔、咔”响声时,停止转动微调旋钮K,并拧紧固定旋钮.这样做既可以保护仪器,又能保证测量结果的准确.三、伏安
9、法测电阻1.原理:部分电路欧姆定律.2.电流表外接法,如图50-6所示.(1)R测=图50-6系统误差使得测量值偏小.(2)系统误差原因:电压表分流.图50-7(3)适用于测小阻值电阻.因为Rx相对于RV越小, 表分流越小,误差越小.3.电流表内接法,如图50-7所示. (1) 使得测量值偏大.电流表 分压.(3)适用于测大阻值电阻,因为Rx越大,表分压越小,误差越小.4.内外接法的选用方法(1)在知道Rx、RV、RA的大约值时,可用估算法:时,选外接法; 时,选内接法.图50-8(2)在不知道Rx、RV、RA的大约值时,可用试触法.如图50-8所示,触头分别接触a、b,如表变化大,说明表分压
10、大,应选外接法;如表分流大,应选内接法.例2在“测定金属的电阻率”的实验中,提供的电源是一节内阻不计的干电池,被测金属丝的直径小于1 mm,长度约为80 cm,阻值约为3 .使用的电压表有3 V(内阻约为3 k)和15 V(内阻约为15 k)两个量程,电流表有0.6 A(内阻约为0.1 )和3 A(内阻约为0.02 )两个量程;供限流用的滑动变阻器有最大阻值分别为10 、100 、1500 的三种,可供选择的实验电路有如图50-9甲、乙所示的两种.用螺旋测微器测金属丝的直径如图50-9丙所示,则:(1)螺旋测微器的示数是_mm.(2)为减小电阻的测量误差,应选用_图所示的电路.(3)为在测量中
11、便于调节,应选用最大阻值为_的滑动变阻器.(4)电压表的量程应选用_V.(5)电流表的量程应选用_A.图50-9体验成功1.(徐州市2010届第一次质检)在探究“决定导线电阻因素” 的实验中,需要进行以下测量.(1)用螺旋测微器测得导线的直径如图50-10 甲所示.其示数是_mm图50-10甲(2)欲用伏安法测定一段电阻丝的电阻,其阻值约为12 ,要求测量结果尽量准确,并且电压、电流测量范围尽可能大一些.下列器材中电流表应选用的是(填选项代号,下同)_,电压表应选用的是_,滑动变阻器应选用的是_.在50-10乙给出的方框内画出应采用的电路图.A.电池组E(6 V,内阻很小)B.电流表(03 A
12、,内阻0.0125 ) C.电流表(00.6 A,内阻0.125 )D.电压表(03 V,内阻3 k)E.电压表(06 V,内阻6 k)F.滑动变阻器R1(05 ,2 A) 图50-10乙G.滑动变阻器R2(01000 ,1 A)H.开关、导线 2.(2007年重庆理综卷)在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验中,用导线a、b、c、d、e、f、g和h按如图50-11所示的方式连接电路,电路中所有元器件都完好,且电压表和电流表已调零.闭合开关后:(1)若电压表的示数为2 V,电流表的示数为零,小灯泡不亮,则断路的导线为_.(2)若电压表的示数为零,电流表的示数为0.3 A,小灯泡亮,则断路的导线为
13、_.图50-11(3)若反复调节滑动变阻器,小灯泡的亮度发生变化,但电压表、电流表的示数不能调为零,则断路的导线为_.金典预测演练经典创新展望高考1.在用伏安法测电阻时,若电流表的内阻为1 ,电压表的内阻为5000 ,Rx约为10 ,则图甲、乙两个电路中哪个测量结果较为准确?该电路的系统误差使得测量值比真实值偏大还是偏小?()A.甲电路,偏大B.甲电路,偏小C.乙电路,偏大 D.乙电路,偏小2.在如图所示的电路中,电流表和电压表的示数分别为10 mA和2 V,电压表的内阻为1000 ,则待测电阻Rx的真实值应为()A.150 B.200 C.250 D.300 3.许多精密仪器中常常采用如图所
14、示的电路精确地调节某一电阻两端的电压,图中R1、R2是两只滑动变阻器,通过它们可以对负载电阻R0(阻值约为500 )两端的电压进行粗调和微调.已知两滑动变阻器的最大阻值分别为200 和10 ,下列关于R1、R2的说法正确的是()A.如果R1=200 ,R2=10 ,则调节R1起粗调作用B.如果R1=10 ,R2=200 ,则调节R11起微调作用C.如果R1=200 ,R2=10 ,则调节R2起粗调作用D.如果R1=10 ,R2=200 ,则调节R2起微调作用4.在“测定金属的电阻率”的实验中,用刻度尺测得电阻丝的长度为60.00 cm,测得电阻丝的直径如图甲所示,运用伏安法测得的电压、电流如图
15、乙所示.根据图中示数计算出电阻率的大小为_ m.(结果保留两位有效数字)5.某同学测绘标有“4.8 V0.3 A”字样的小灯泡的电功率P随电压U变化的图象,要使小灯泡两端的电压从0到4.8 V连续变化,为了使测量尽可能地准确,除了导线和开关外,可供选择的仪器还有:A.电流表(量程为0.6 A,内阻约为1 );B.电流表(量程为3 A,内阻约为0.2 );C.电压表(量程为6 V,内阻约为2 k);D.电压表(量程为15 V,内阻约为4.5 k);E.滑动变阻器(阻值范围为020 ,额定电流为2 A);F.滑动变阻器(阻值范围为02 k,额定电流为0.5A);G.电池组(电动势为6 V,内阻约为
16、1 ).(1)选用的器材代号为_.(2)在图甲所示的虚线框中画出实验电路图.(3)根据实验测量的数据描出P-U图象,如图乙所示,小灯泡在1.5 V电压下的阻值为_. 甲 乙 6.小灯泡灯丝的电阻会随温度的升高而变大.某同学为研究这一现象,通过实验得到如下数据(I和U分别表示小灯泡的电流和电压):(1)该同学漏填了U=1.20 V时对应的电流I,请根据如图甲所示的指针位置,读出电流表的示数,并在上表空格中填上相应的示数.甲(2)在如图乙所示的虚线框中画出实验电路图. 乙可用的器材有:电压表、电流表、滑动变阻器(变化范围为010 )、电源、小灯泡、开关、导线若干.(3)在图丙所示的坐标中画出小灯泡
17、的U-I曲线.丙7.需要测量电流表的内阻r1,实验室中有下列器材可供选用:在下列设计的四个电路图中,选出你认为最合适的在对应的横线上写出r1的表达式,并说明所用符号的物理意义;认为不合适的在对应的横线上写出理由.A图:_B图:_;C图:D图:_ _.8.用下列器材测量一待测电阻Rx的阻值(9001000 ):电源E(具有一定内阻,电动势约为9.0 V);电压表(量程为1.5 V,内阻r1=750 );电压表(量程为5 V,内阻r2=2500 );滑动变阻器R(最大阻值约为100 );单刀单掷开关S,导线若干.(1)测量中要求电压表的示数不小于其量程的,试画出测量电阻Rx的一种实验电路原理图(原
18、理图中的元件要用题图中相应的英文字母标注).(2)根据你所画的电路原理图在题给的实物图上连线.(3)若电压表的示数用U1表示,电压表的示数用U2表示,则由已知量和测得量表示Rx的公式为:_.9.要测量一长度为L、直径为D的电阻丝的阻值.(1)用多用电表粗测该段电阻丝的阻值.用已经调零且选择旋钮指向欧姆挡“10”位置的多用电表测量,发现指针偏转角度太大,这时应将选择旋钮指向欧姆挡“_”位置;调零后测量,其表盘及指针所指位置如图所示,则此段电阻丝的电阻为_.(2)现在需要进一步精确测量该电阻丝的阻值.实验室备有下列器材:A.量程为0.6 A、内阻为0.5 的电流表;B.量程为3 A、内阻为0.1
19、的电流表;C.量程为3 V、内阻为6 k的电压表;D.量程为15 V、内阻为30 k的电压表;E.阻值范围为1 k的滑动变阻器R1;F.阻值范围为50 的滑动变阻器R2;G.蓄电池的电动势为6 V,内阻很小;H.开关一个,导线若干.为使测量结果尽可能准确,电流表应选用_,电压表应选用_,滑动变阻器应选用_.(填仪器的代号)若选择了最合适的器材,采用最恰当的实验电路进行实验测量,电流表的示数是I,电压表的示数是U,则该电阻丝的电阻率=_.10.有一根细而均匀的导电材料样品,截面为同心圆环,如图甲所示.此样品的长L约为3 cm,电阻约为100 ,已知这种材料的电阻率为,且该样品的内径太小而无法直接
20、测量.现提供以下实验器材:A.20等分刻度的游标卡尺;B.螺旋测微器;C.电流表(量程为50 mA,内阻r1=100 );D.电流表(量程为100 mA,内阻r2约为40 );E.滑动变阻器R1(010 ,额定电流为2 A);F.直流电源E(电动势为12 V,内阻很小);G.导电材料样品R2(长L约为3 cm,电阻R2约为100 );H.开关一只,导线若干.请根据上述器材设计一个尽可能精确地测量该样品内径d的实验方案,回答下列问题:(1)用游标卡尺测得该样品的长度如图乙所示,其示数L= _mm;用螺旋测微器测得该样品的外径如图丙所示,其示数D=_ mm.(2)在虚线框中画出设计的实验电路图,并标明所选器材的字母.(3)用已知物理量和所测得的物理量的符号表示样品的内径d(写出推导过程).
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