廣東省肇慶市高中物理 第二章 電路 實(shí)驗(yàn) 測(cè)定金屬的電阻率教案2 粵教版選修31

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1、 實(shí)驗(yàn):測(cè)定金屬的電阻率 一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 1.掌握電流表、電壓表和滑動(dòng)變阻器的使用方法. 2.掌握螺旋測(cè)微器和游標(biāo)卡尺的使用方法和讀數(shù)方法. 3.學(xué)會(huì)利用伏安法測(cè)電阻,進(jìn)一步測(cè)出金屬絲的電阻率 二、實(shí)驗(yàn)原理 由得,因此,只要測(cè)出金屬絲的長(zhǎng)度,導(dǎo)體的直徑d和金屬絲的電阻R,即可求出金屬絲的電阻率. 三、實(shí)驗(yàn)器材 被測(cè)金屬絲、螺旋測(cè)微器、毫米刻度尺、直流電源、電流表、電壓表、滑動(dòng)變阻器、開(kāi)關(guān)、導(dǎo)線若干. 四、實(shí)驗(yàn)步驟 1.用螺旋測(cè)微器在被測(cè)金屬導(dǎo)線上的三個(gè)不同位置各測(cè)一次直徑,求出其平均值d。 2.依照電路圖用導(dǎo)線將器材連好,將滑動(dòng)變阻器的阻值調(diào)至最大。 3.用毫米

2、刻度尺測(cè)量接入電路中的被測(cè)金屬導(dǎo)線的長(zhǎng)度,即有效長(zhǎng)度,測(cè)量3次,求出其平均值。 4.電路經(jīng)檢查確認(rèn)無(wú)誤后,閉合開(kāi)關(guān)S,改變滑動(dòng)變阻器滑動(dòng)片的位置,讀出幾組相應(yīng)的電流值和電壓值,記入記錄表格內(nèi);斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S,求出導(dǎo)線電阻的平均值。 5.將測(cè)得的、、d值代入電阻率計(jì)算公式,計(jì)算出金屬導(dǎo)線的電阻率。 6. 拆去實(shí)驗(yàn)線路,整理好實(shí)驗(yàn)器材 五、數(shù)據(jù)處理 1.在求Rx的平均值時(shí)可用兩種方法 (1)用分別算出各次的數(shù)值,再取平均值. (2)用U-I圖線的斜率求出. 2.計(jì)算電阻率:將記錄的數(shù)據(jù)Rx、、d的值代入電阻率計(jì)算式. 六、誤差分析 1.金屬絲直徑、長(zhǎng)

3、度測(cè)量帶來(lái)的誤差。 2.電流表及電壓表對(duì)電阻測(cè)量的影響,采用伏安法測(cè)量金屬絲的電阻時(shí),因?yàn)椴捎玫氖请娏鞅硗饨臃?,所以測(cè)量值小于真實(shí)值即(),由知,電阻率電阻率的測(cè)量值偏小(即)。 3. 電流表和電壓表的讀數(shù)等會(huì)帶來(lái)偶然誤差。 4.由于金屬絲通電后發(fā)熱升溫,會(huì)使金屬絲的電阻率變大,造成測(cè)量誤差。 七、注意事項(xiàng) (1)本實(shí)驗(yàn)中被測(cè)金屬導(dǎo)線的電阻值較小,因此實(shí)驗(yàn)電路一般采用電流表外接法. (2)實(shí)驗(yàn)連線時(shí),應(yīng)先從電源的正極出發(fā),依次將電源、開(kāi)關(guān)、電流表、待測(cè)金屬導(dǎo)線、滑動(dòng)變阻器連成主干線路(閉合電路),然后再把電壓表并聯(lián)在待測(cè)金屬導(dǎo)線的兩端. (3)測(cè)量被測(cè)金屬導(dǎo)線的有

4、效長(zhǎng)度,是指測(cè)量待測(cè)導(dǎo)線接入電路的兩個(gè)端點(diǎn)之間的長(zhǎng)度,亦即電壓表兩端點(diǎn)間的待測(cè)導(dǎo)線長(zhǎng)度,測(cè)量時(shí)應(yīng)將導(dǎo)線拉直,反復(fù)測(cè)量三次,求其平均值. (4)測(cè)金屬導(dǎo)線直徑一定要選三個(gè)不同部位進(jìn)行測(cè)量,求其平均值. (5)閉合開(kāi)關(guān)S之前,一定要使滑動(dòng)變阻器的滑片處在有效電阻值最大的位置. (6)在用伏安法測(cè)電阻時(shí),通過(guò)待測(cè)導(dǎo)線的電流強(qiáng)度不宜過(guò)大(電流表用0~0.6 A量程),通電時(shí)間不宜過(guò)長(zhǎng),以免金屬導(dǎo)線的溫度明顯升高,造成其電阻率在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中逐漸增大. (7)求R的平均值時(shí)可用兩種方法:第一種是用算出各次的測(cè)量值,再取平均值;第二種是用圖象(U-I圖線)來(lái)求出.若采用圖象法

5、,在描點(diǎn)時(shí),要盡量使各點(diǎn)間的距離拉大一些,連線時(shí)要盡可能地讓各點(diǎn)均勻分布在直線的兩側(cè),個(gè)別明顯偏離較遠(yuǎn)的點(diǎn)可以不予考慮. 練一練 1、欲用伏安法測(cè)定一段阻值約為5左右的金屬導(dǎo)線的電阻,要求測(cè)量結(jié)果盡量準(zhǔn)確,現(xiàn)備有以下器材: A.電池組(3V,內(nèi)阻1); B.電流表(0~3A,內(nèi)阻0.0125) C.電流表(0~0.6A,內(nèi)阻0.125) D.電壓表(0~3V,內(nèi)阻3k) E.電壓表(0~15V,內(nèi)阻15k) F.滑動(dòng)變阻器(0~20,額定電流1A) G.滑動(dòng)變阻器(0~2000,額定電流0.3A)

6、H.電鍵、導(dǎo)線。 (1)上述器材中應(yīng)選用的是________。(填寫各器材的字母代號(hào)) (2)實(shí)驗(yàn)電路應(yīng)采用電流表________接法。(填“內(nèi)”或“外”) (3)設(shè)實(shí)驗(yàn)中,電流表、電壓表的某組示數(shù)如圖所示,圖示中I=________A,U=________V。 (4)將圖中給定的器材連成實(shí)驗(yàn)電路。 2、在“測(cè)量金屬絲的電阻率”的實(shí)驗(yàn)中: (1)用螺旋測(cè)微器測(cè)金屬絲的直徑如圖8-5-4所示,則金屬絲的直徑為   mm. (2)已知電阻絲的電阻約為10Ω,現(xiàn)備有下列器材供測(cè)量該電阻絲的電阻時(shí)選用,應(yīng)選用的器材

7、有   (只填代號(hào)). A.量程是0~0.6A,內(nèi)阻約 0. 5Ω的電流表; B.量程是0~3A,內(nèi)阻約 0.1Ω的電流表; C.量程是0~3V,內(nèi)阻約 6kΩ的電壓表; D.量程是0~15V,內(nèi)阻約 30kΩ的電壓表; E.阻值為0~1kΩ,額定電流為0.5A的滑動(dòng)變阻器; F.阻值為0~20Ω,額定電流為2A的滑動(dòng)變阻器; G.蓄電池(6V); H.開(kāi)關(guān)一個(gè),導(dǎo)線若干. (3)畫出用伏安法測(cè)上述電阻絲電阻的電路圖. 3.在做“測(cè)定金屬的電阻率”實(shí)驗(yàn)時(shí),下列操作正確的是( ) A.若待測(cè)金屬導(dǎo)線是漆包線,應(yīng)該用火燒

8、去表面漆皮,輕輕抹去灰塵后再測(cè)金屬絲的直徑,千萬(wàn)不可用小刀去刮漆皮,而兩端接頭部分則用紗布打磨干凈,以保證電路接觸良好 B.用米尺反復(fù)測(cè)量三次導(dǎo)線的總長(zhǎng)度,求出平均值L,然后將導(dǎo)線接入測(cè)量電路中 C.估計(jì)待測(cè)金屬導(dǎo)線的總長(zhǎng),選擇合適的儀器和實(shí)驗(yàn)電路 D.合上開(kāi)關(guān)S,不斷增大滑動(dòng)變阻器接入電路的有效阻值,記錄幾組對(duì)應(yīng)的電流和電壓數(shù)值,計(jì)算出導(dǎo)線的總電阻 4.在“測(cè)定金屬絲電阻率”的實(shí)驗(yàn)中,由可知,對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性影響最大的是( ) A.導(dǎo)線直徑d的測(cè)量 B.電壓U的測(cè)量 C.電流I的測(cè)量 D.導(dǎo)線長(zhǎng)度的測(cè)量 7.(1)用游標(biāo)為50分度

9、的游標(biāo)卡尺測(cè)量某工件的長(zhǎng)度時(shí),示數(shù)如圖13所示,則測(cè)量結(jié)果應(yīng)該讀作 mm。 (2)用螺旋測(cè)微器測(cè)圓柱體的直徑時(shí),示數(shù)如圖14所示, 此示數(shù)為 mm。 8.在“測(cè)定金屬的電阻率”實(shí)驗(yàn)中,某同學(xué)進(jìn)行了如下測(cè)量: (1)用毫米刻度尺測(cè)量接入電路中的被測(cè)金屬絲的有效長(zhǎng)度。測(cè)量3次,求出其平均值L。其中一次測(cè)量結(jié)果如16甲所示,金屬絲的另一端與刻度尺的零刻度對(duì)齊,圖中讀數(shù)為 cm。用螺旋測(cè)微器測(cè)量金屬絲的直徑,選不同的位置測(cè)量3次,求出其平均值d。其中一次測(cè)量結(jié)果如圖乙所示,圖中讀數(shù)為

10、 cm。 (2)采用圖17所示的電路測(cè)量金屬絲的電阻。電阻的測(cè)量值比真實(shí)值 (填“偏大”或“偏小”)。最后由公式 計(jì)算出金屬絲的電阻率(用直接測(cè)量的物理量表示)。 (3)請(qǐng)你根據(jù)以上的電路圖在圖18中進(jìn)行實(shí)物連線。電流表選0.6A量程,電壓表選3V量程。 附: 【伏安法測(cè)電阻】 1. 電流表的內(nèi)接法和外接法的比較 2.兩種電路的選擇 (1)阻值比較法:先將待測(cè)電阻的估計(jì)值與電壓表、電流表內(nèi)阻進(jìn)行比較,若Rx較小,宜采用電流表外接法;若Rx較大,宜采用電流表內(nèi)接法.簡(jiǎn)單概括為

11、“大內(nèi)偏大,小外偏小”. (2)臨界值計(jì)算法 時(shí),用電流表外接法; 時(shí),用電流表內(nèi)接法. (3)實(shí)驗(yàn)試探法:按圖示接好電路,讓電壓表一根接線柱P先后與a、b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)變化不大,則可采用電流表內(nèi)接法. 【螺旋測(cè)微器、游標(biāo)卡尺的使用】 1.螺旋測(cè)微器的構(gòu)造原理及讀數(shù) (1)螺旋測(cè)微器的構(gòu)造 如圖所示是常用的螺旋測(cè)微器.它的測(cè)砧A和固定刻度S固定在尺架F上.旋鈕K、微調(diào)旋鈕K′和可動(dòng)刻度H、測(cè)微螺桿P連在一起,通

12、過(guò)精密螺紋套在S上. (2)螺旋測(cè)微器的原理 測(cè)微螺桿P與固定刻度S之間的精密螺紋的螺距為0.5 mm,即旋鈕K每旋轉(zhuǎn)一周,P前進(jìn)或后退0.5 mm,而可動(dòng)刻度H上的刻度為50等份,每轉(zhuǎn)動(dòng)一小格,P前進(jìn)或后退 0.01 mm,即螺旋測(cè)微器的精確度為0.01 mm.讀數(shù)時(shí)估讀到毫米的千分位上,因此,螺旋測(cè)微器又叫千分尺. (3)讀數(shù):測(cè)量時(shí)被測(cè)物體長(zhǎng)度的整毫米數(shù)由固定刻度讀出,小數(shù)部分由可動(dòng)刻度讀出。 測(cè)量值(mm)=固定刻度數(shù)(mm)(注意半毫米刻度線是否露出)+可動(dòng)刻度數(shù)(估讀一位)0.01(mm) 如圖所示,固定刻度示數(shù)為2.0 mm,不足半毫米而從可動(dòng)刻度上讀的示數(shù)為

13、15.0,最后的讀數(shù)為:2.0 mm+15.00.01 mm=2.150 mm. 2.游標(biāo)卡尺(如圖) (1)構(gòu)造:主尺、游標(biāo)尺(主尺和游標(biāo)尺上各有一個(gè)內(nèi)外測(cè)量爪)、游標(biāo)尺上還有一個(gè)深度尺,尺身上還有一個(gè)緊固螺釘. (2)用途:測(cè)量厚度、長(zhǎng)度、深度、內(nèi)徑、外徑. (3)原理:利用主尺的最小分度與游標(biāo)尺的最小分度的差值制成.不管游標(biāo)尺上有多少個(gè)小等分刻度,它的刻度部分的總長(zhǎng)度比主尺上的同樣多的小等分刻度少1 mm.常見(jiàn)的游標(biāo)卡尺的游標(biāo)尺上小等分刻度有10個(gè)的、20個(gè)的、50個(gè)的,見(jiàn)下表: (4)讀數(shù):若用x表示由主尺上讀出的整毫米數(shù),K表示從游標(biāo)尺上讀出與主尺上某一刻線對(duì)齊的游標(biāo)的格數(shù),則記錄結(jié)果表達(dá)為(x+K精確度) mm. 6EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F375

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