高三物理復習 實驗7：測定金屬的電阻率課件 新人教版.ppt

實驗7 測定金屬的電阻率 一 實驗目的1 掌握電流表 電壓表和滑動變阻器的使用方法 2 掌握螺旋測微器的使用和讀數(shù)方法 3 會用伏安法測電阻 進一步測定金屬的電阻率 二 實驗原理1 螺旋測微器的構造原理及讀數(shù) 1 螺旋測微器的構造如圖7 3 1所示是常用的螺旋測微器 它的小砧a和固定刻度b固定在框架c上 旋鈕d 微調(diào)旋鈕d 和可動刻度e 測微螺桿f連在一起 通過精密螺紋套在b上 2 螺旋測微器的原理測微螺桿f與固定刻度b之間的精密螺紋的螺距為0 5mm 即旋鈕d每旋轉(zhuǎn)一周 f前進或后退0 5mm 而可動刻度e上的刻度為50等份 每轉(zhuǎn)動一小格 f前進或后退0 01mm 即螺旋測微器的精確度為0 01mm 讀數(shù)時誤差出現(xiàn)在毫米的千分位上 因此 螺旋測微器又叫千分尺 3 讀數(shù) 測量時被測物體長度的整數(shù)毫米數(shù)由固定刻度讀出 小數(shù)部分由可動刻度讀出 測量值 毫米 固定刻度數(shù) 毫米 注意半毫米刻線是否露出 可動刻度數(shù) 估讀一位 0 01 毫米 2 伏安法測電阻 1 電流表的內(nèi)接法和外接法的比較 2 兩種電路的選擇 定量判定法若已知待測電阻的大致阻值rx 電流表的內(nèi)阻ra和電壓表的內(nèi)阻rv 則 當rx ra或rx ra rv rx時 選用 內(nèi)接法 當rx rv或rx ra rv rx時 選用 外接法 當rx ra rv rx時 兩種接法均可 簡單概括即為 大內(nèi)偏大 小外偏小 試觸法若不知rx的大約阻值 可采用 試觸法 將電路如圖7 3 2所示連接 空出電壓表的一個接頭s 然后將s分別與a b接觸一下 觀察兩表示數(shù)變化情況 a 若電流表示數(shù)變化明顯 說明電壓表分流作用較強 即rx阻值較大 應采用 內(nèi)接法 s應接b b 若電壓表示數(shù)變化明顯 說明電流表分壓作用較強 即rx阻值較小 應采用 外接法 s應接a 圖7 3 2 圖7 3 3 3 電阻率的測定原理把金屬絲接入如圖7 3 3所示的電路中 用電壓表測金屬絲兩端的電壓 用電流表測金屬絲中的電流 根據(jù)rx u i計算金屬絲的電阻rx 然后用米尺測量金屬絲的有效長度l 用螺旋測微器測量金屬絲的直徑d 計算出金屬絲的橫截面積s 根據(jù)電阻定律rx l s 得出計算金屬絲電阻率的公式 rxs l d2u 4li 四 實驗步驟1 用螺旋測微器在金屬絲的三個不同位置分別測量金屬絲的直徑 將測量結果記入表格 求直徑的平均值 計算出金屬絲的橫截面積 2 用米尺測量接入電路中的被測金屬絲的長度l 測量三次 將測量結果記入表格中 3 按圖7 3 3所示的電路連接好器材 注意滑動變阻器應調(diào)在阻值最大的位置 電流表和電壓表選擇好適當?shù)牧砍?4 閉合開關s 調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑動觸片 讀出幾組相應的電流表和電壓表的示數(shù)i和u的值 記入記錄表格內(nèi) 5 打開開關s 拆除電路 整理好實驗器材 6 數(shù)據(jù)處理根據(jù)上面記錄的數(shù)據(jù) 完成以下表格內(nèi)容 1 金屬絲的長度 cm m 2 金屬絲的橫截面積s mm2 m2 3 金屬絲的電阻 4 金屬絲材料的電阻率 m 三 實驗器材被測金屬絲 米尺 螺旋測微器 電壓表 電流表 直流電源 開關 滑動變阻器 導線若干 五 注意事項1 為了減小金屬絲橫截面積帶來的誤差 測量直徑時用螺旋測微器在金屬絲的三個不同位置各測量一次 取平均值 2 測量金屬絲的長度應該在接入電路后且在拉直的狀態(tài)下進行 為減小誤差應測量三次取平均值 3 為了減少由于溫度變化而帶來的測量誤差 實驗中注意通電時間不宜過長 電流不宜過大 4 測量電路采用電流表外接法 調(diào)節(jié)滑動變阻器阻值時注意同時觀察兩個電表的示數(shù) 盡量使表的指針偏轉(zhuǎn)較大 以減少讀數(shù)誤差 但是注意防止超過量程 5 為了減小實驗誤差 測量金屬絲的電阻時一般電流i 電壓u測量多次 求出對應的電阻后取電阻的平均值 實驗中也可以利用u i圖線求電阻 6 閉合開關s之前 一定要使滑動變阻器的滑動片處在有效電阻最大的位置 7 對螺旋測微器讀數(shù)時 注意半毫米刻度線是否露出 六 誤差分析1 金屬絲的橫截面積是利用直徑計算而得到的 直徑的測量是產(chǎn)生誤差的主要來源之一 2 采用伏安法測量金屬絲的電阻時 必然帶來系統(tǒng)誤差 3 金屬絲的長度測量 電流表和電壓表的讀數(shù)等會帶來偶然誤差 4 由于金屬絲通電后發(fā)熱升溫 會使金屬絲的電阻率變大 造成測量誤差 熱點一電路連接 數(shù)據(jù)處理 答案 1 如圖7 3 7甲 乙 2 讀出接入電路中的金屬絲的長度 3 1 63電源的內(nèi)阻與電阻箱 4 0 200mm金屬絲的電阻率1 54 10 7 m 圖7 3 7 解析 本題以創(chuàng)新型實驗的形式考查了電阻率的測量 解答時首先要看明白實驗的原理 對利用圖象獲取信息的能力有較高的要求 依據(jù)實驗器材和實驗目的測量金屬絲的電阻率 電路圖如圖7 3 7甲所示 電路實物圖如圖7 3 7乙所示 依據(jù)閉合電路歐姆定律得e i r r0 rx 參照題目給出的圖象可得1 i r r0 e es l 可見直線的斜率k es 可知斜率 電源電動勢和金屬絲橫截面積的乘積代表的物理量是金屬絲的電阻率 其數(shù)值和單位為1 54 10 7 m 依據(jù)直線可得其斜率為1 63a 1 m 1 截距為 r r0 e 則圖線縱軸截距與電源電動勢的乘積為 r r0 金屬絲的直徑是0 200mm 1 某同學想要了解導線在質(zhì)量相同時 電阻與截面積的關系 選取了材料相同 質(zhì)量相等的5卷導線 進行了如下實驗 1 用螺旋測微器測量某一導線的直徑如圖7 3 8所示 讀得直徑d mm 2 該同學經(jīng)實驗測量及相關計算得到如下數(shù)據(jù) 請你根據(jù)以上數(shù)據(jù)判斷 該種導線的電阻r與截面積s是否滿足反比關系 若滿足反比關系請說明理由 若不滿足 請寫出r與s應滿足的關系 3 若導線的電阻率 5 1 10 7 m 則表中阻值為3 1 的導線長度l m 結果保留兩位有效數(shù)字 圖7 3 8 19 不滿足 r與s2成反比 或rs2 常量 1 200 例2 某研究性學習小組設計了圖7 3 9所示的電路 用來研究稀鹽水溶液的電阻率與濃度的關系 圖中e為直流電源 k為開關 k1為單刀雙擲開關 v為電壓表 a為多量程電流表 r為滑動變阻器 rx為待測稀鹽水溶液液柱 1 實驗時 閉合k之前將r的滑片p置于 填 c 或 d 端 當用電流表外接法測量rx的阻值時 k1應置于位置 填 1 或 2 2 在一定條件下 用電流表內(nèi) 外接法得到rx的電阻率隨濃度變化的兩條曲線如圖7 3 10所示 不計由于通電導致的化學變化 實驗中rx的通電面積為20cm2 長度為20cm 用內(nèi)接法測量rx的阻值是3500 則其電阻率為 m 由圖中對應曲線 填 1 或 2 可得此時溶液濃度約為 結果保留兩位有效數(shù)字 熱點二實驗拓展創(chuàng)新 解析 1 滑動變阻器是分壓作用 為保護儀表 開始滑片p置于d端 電流表外接法測rx阻值時 k1應置于1位置 2 由rx l s得 rxs l 3500 20 10 4 20 10 2 m 35 m 因為rx 3500 這一阻值遠大于電流表內(nèi)阻 而與電壓表內(nèi)阻較接近 所以選用電流表內(nèi)接法誤差較小 測量較準確 曲線1對應的較準確 所以曲線1對應內(nèi)接法 由曲線1可得此時溶液濃度約為0 012 d 35 1 0 011 0 014間的數(shù)據(jù) 圖7 3 9 圖7 3 10 1 2 2009年高考江蘇物理卷 有一根圓臺狀勻質(zhì)合金棒如圖7 3 11所示 某同學猜測其電阻的大小與該合金棒的電阻率 長度l和兩底面直徑d d有關 他進行了如下實驗 1 用游標卡尺測量合金棒的兩底面直徑d d和長度l 圖7 3 12中游標卡尺 游標尺上有20個等分刻度 的讀數(shù)l cm 2 測量該合金棒電阻的實物電路如圖7 3 13所示 相關器材的參數(shù)已在圖中標出 該合金棒的電阻約為幾個歐姆 圖中有一處連接不當?shù)膶Ь€是 用標注在導線旁的數(shù)字表示 3