1、第 PAGE5 頁實(shí)驗(yàn)5：探究決定導(dǎo)線電阻的因素一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?掌握電流表、電壓表和滑動(dòng)變阻器的使用方法及電流表和電壓表的讀數(shù)方法。2掌握螺旋測(cè)微器及游標(biāo)卡尺的原理及讀數(shù)方法。3會(huì)用伏安法測(cè)電阻，進(jìn)一步測(cè)定金屬絲的電阻率。二、實(shí)驗(yàn)原理根據(jù)歐姆定律和電阻定律，用毫米刻度尺測(cè)一段金屬絲的長(zhǎng)度l，用螺旋測(cè)微器測(cè)金屬絲的直徑d，用伏安法測(cè)金屬絲的電阻R，由Req f(l,S)，所以金屬絲的電阻率eq f(d2,4l)R。三、實(shí)驗(yàn)器材被測(cè)金屬絲、米尺、螺旋測(cè)微器、電壓表、電流表、直流電源、開關(guān)、滑動(dòng)變阻器、導(dǎo)線等。四、實(shí)驗(yàn)步驟1用螺旋測(cè)微器在被測(cè)金屬絲上的三個(gè)不同位置各測(cè)一次直徑，求出其平均值d。2依照電

2、路圖（如圖）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用毫米刻度尺測(cè)量接入電路中的被測(cè)金屬絲的長(zhǎng)度，即有效長(zhǎng)度，反復(fù)測(cè)量3次，求出其平均值l。4電路經(jīng)檢查確認(rèn)無誤后，閉合開關(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，記入表格內(nèi)；斷開開關(guān)S，求出金屬絲電阻R的平均值。5將測(cè)得的R、l、d值，代入電阻率計(jì)算公式eq f(RS,l)eq f(d2R,4l)，計(jì)算出金屬絲的電阻率。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Rxeq f(U,I)分別算出各次的數(shù)值，再取平均值。（2）用UI圖線的斜率求出。來源:ZXXK2計(jì)算電阻率將記錄

3、的數(shù)據(jù)Rx、l、d的值代入電阻率的計(jì)算式Rxeq f(S,l)eq f(d2U,4lI)。來源:學(xué).科.網(wǎng)Z.X.X.K六、誤差分析1金屬絲的橫截面積是利用直徑計(jì)算而得，直徑的測(cè)量是產(chǎn)生誤差的主要來源之一。2采用伏安法測(cè)量金屬絲的電阻時(shí)，由于采用的是電流表外接法，測(cè)量值小于真實(shí)值，使電阻率的測(cè)量值偏小。來源:ZXXK3金屬絲的長(zhǎng)度測(cè)量、電流表和電壓表的讀數(shù)等會(huì)帶來偶然誤差。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、開關(guān)、電流表、待測(cè)金屬導(dǎo)線、

4、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)，通過待測(cè)導(dǎo)線的電流強(qiáng)度I不宜過大（電流表用00.6 A量程），通電時(shí)間不宜過長(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)過程中逐漸增大。7若采用圖象法求R的平均值，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

5、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。八、實(shí)驗(yàn)改進(jìn)在本實(shí)驗(yàn)中，由于電表內(nèi)電阻的影響，從而使金屬導(dǎo)線電阻測(cè)量值偏小，可以改進(jìn)實(shí)驗(yàn)電路，消除由于電表內(nèi)阻的影響而帶來的實(shí)驗(yàn)誤差。1等效替換法連接電路如圖所示，R為電阻箱，Rx為待測(cè)電阻，通過調(diào)節(jié)電阻箱R，使單刀雙擲開關(guān)S分別接1和2時(shí)，電流表中的電流示數(shù)相同，則表明RxR，即可測(cè)出Rx。2附加電阻法連接電路如圖所示，R1為一阻值較大的固定電阻，Rx為待測(cè)電阻。（1）S2斷開，閉合S1，調(diào)節(jié)變阻器R，使電流表、電壓表都有一個(gè)適當(dāng)讀數(shù)，記下兩表讀數(shù)I1、U1。（2）保持變阻器R不變，再閉合S2，記下兩表的讀數(shù)I2、U2。（3

6、）待測(cè)電阻Rxeq f(U1,I1)eq f(U2,I2)。命題研究一、螺旋測(cè)微器和游標(biāo)卡尺的使用【題例1】（1）有一游標(biāo)卡尺，主尺的最小分度是1 mm，游標(biāo)上有20個(gè)小的等分刻度。用它測(cè)量一小球的直徑，如圖甲所示的讀數(shù)是_ mm。（2）如圖乙，用螺旋測(cè)微器測(cè)量一根金屬絲的直徑，如圖所示的讀數(shù)是_ mm。思路點(diǎn)撥：（1）游標(biāo)卡尺的讀數(shù)主尺讀數(shù)游標(biāo)尺讀數(shù)。（2）螺旋測(cè)微器讀數(shù)固定刻度讀數(shù)可動(dòng)刻度讀數(shù)。解題要點(diǎn)：規(guī)律總結(jié)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。它的小砧A和固定刻度S固定在框架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，通過精密螺紋

7、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)估算到毫米的千分位上，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（毫米）=固定刻度數(shù)（毫米）（注意半毫米刻線是否露出）+可動(dòng)刻度數(shù)（估讀一位）0.01（毫米）如圖所示，固定刻度示數(shù)為2.0 mm，不足0.5毫米的部分從可動(dòng)刻度上讀的示數(shù)為15.5格，最后的讀數(shù)為2.0 mm1

8、5.50.01 mm2.155 mm。2游標(biāo)卡尺構(gòu)造原理和讀數(shù)（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，見下表：刻度格數(shù)（分度）eq f(刻度總長(zhǎng)度,mm)eq f(每小格與1 mm的差值,mm)eq f(精確度(可精確到),mm)1090.10.120190.05

9、0.0550490.020.02（4）讀數(shù)：若用x表示由主尺上讀出的整毫米數(shù)；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（xK精確度）mm。命題研究二、伏安法測(cè)電阻【題例2】某同學(xué)測(cè)量阻值約為25 k的電阻Rx，現(xiàn)備有下列器材：A電流表（量程100 A，內(nèi)阻約2 k）；B電流表（量程500 A，內(nèi)阻約300 ）；C電壓表（量程15 V，內(nèi)阻約100 k）；D電壓表（量程50 V，內(nèi)阻約500 k）；E直流電源（20 V，允許最大電流1 A）；F滑動(dòng)變阻器（最大阻值1 k，額定功率1 W）；G電鍵和導(dǎo)線若干。電流表應(yīng)選_，電壓表應(yīng)選_。（填字母代號(hào)）該同學(xué)正確選擇儀器后

10、連接了以下電路，為保證實(shí)驗(yàn)順利進(jìn)行，并使測(cè)量誤差盡量減小，實(shí)驗(yàn)前請(qǐng)你檢查該電路，指出電路在接線上存在的問題：（1）_；（2）_。思路點(diǎn)撥：解答本題需要把握以下三點(diǎn)：（1）器材的選擇原則。（2）電流表內(nèi)、外接法的選擇。（3）滑動(dòng)變阻器限流、分壓接法的選擇。解題要點(diǎn)：規(guī)律總結(jié)1儀器選擇的基本思路來源:學(xué).科.網(wǎng)Z.X.X.K（1）優(yōu)先考慮安全因素：各電表的實(shí)際讀數(shù)不能超過其量程，電阻類元件中的實(shí)際電流（或電壓）不能超過其允許的最大電流（或電壓）。實(shí)際處理過程中，需要估算回路中的最大電流（一般應(yīng)假設(shè)變阻器采用限流接法時(shí)進(jìn)行估算）。如：用伏安法作出標(biāo)有“6 V，0.6 W”字樣的小燈泡的UI圖線，則實(shí)

11、際加在燈泡兩端的電壓的最大值不能超過6 V。（2）考慮讀數(shù)誤差因素：一般要求各電表的實(shí)際讀數(shù)不小于其量程的eq f(1,3)，以減小讀數(shù)誤差。（3）儀器選擇的一般步驟：首先選擇唯一性的器材；粗畫電路圖（暫不接電流表和電壓表）；估算回路中電流和電壓的最大值，在電表的指針有較大幅度的偏轉(zhuǎn)但不超過其量程的情況下，結(jié)合已知器材的規(guī)格，確定實(shí)驗(yàn)電路和實(shí)驗(yàn)器材。2電流表內(nèi)接、外接的選擇方法（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“大內(nèi)偏大，小外偏小”。（2）比值法：當(dāng)eq f(Rx,RV)eq f(RA,

12、Rx)時(shí)，用電流表外接法；當(dāng)eq f(Rx,RV)eq f(RA,Rx)時(shí)，用電流表內(nèi)接法。（3）實(shí)驗(yàn)試探法：按如圖所示接好電路，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。3滑動(dòng)變阻器限流、分壓的選擇原則（1）用電器兩端電壓要求變化范圍較大，或從零開始連續(xù)可調(diào)，應(yīng)選分壓電路。（2）如果電路中最小電流等于或大于用電器的額定電流，應(yīng)選限流電路。（3）如果滑動(dòng)變阻器的全阻值比用電器的阻值小得多（0.10.5倍），為了能使用電器兩端電壓有較大變化，應(yīng)

13、選分壓電路。（4）如果滑動(dòng)變阻器的全阻值與用電器的阻值相差不多或大幾倍（25倍），兩種電路都可以對(duì)用電器的電壓（電流）進(jìn)行有效方便的控制，從節(jié)省電能和電路簡(jiǎn)單考慮，應(yīng)選限流電路。1按照有效數(shù)字規(guī)則讀出下列電表的測(cè)量值。（1）接03 V量程時(shí)讀數(shù)為_ V。接015 V量程時(shí)讀數(shù)為_ V。（2）接03 A量程時(shí)讀數(shù)為_A。接00.6 A量程時(shí)讀數(shù)為_A。2（2019課標(biāo)全國(guó)理綜）某同學(xué)利用螺旋測(cè)微器測(cè)量一金屬板的厚度。該螺旋測(cè)微器校零時(shí)的示數(shù)如圖甲所示，測(cè)量金屬板厚度時(shí)的示數(shù)如圖乙所示。圖甲所示讀數(shù)為_ mm，圖乙所示讀數(shù)為_ mm，所測(cè)金屬板的厚度為_ mm。3（2019山東理綜）在測(cè)量金屬絲電

14、阻率的實(shí)驗(yàn)中，可供選用的器材如下：待測(cè)金屬絲：Rx（阻值約4 ，額定電流約0.5 A）；電壓表：V（量程3 V，內(nèi)阻約3 k）；電流表：A1（量程0.6 A，內(nèi)阻約0.2 ）；A2（量程3 A，內(nèi)阻約0.05 ）；電源：E1（電動(dòng)勢(shì)3 V，內(nèi)阻不計(jì)）；E2（電動(dòng)勢(shì)12 V，內(nèi)阻不計(jì)）；滑動(dòng)變阻器：R（最大阻值約20 ）；螺旋測(cè)微器；毫米刻度尺；開關(guān)S；導(dǎo)線。用螺旋測(cè)微器測(cè)量金屬絲的直徑，示數(shù)如圖所示，讀數(shù)為_mm。若滑動(dòng)變阻器采用限流接法，為使測(cè)量盡量精確，電流表應(yīng)選_、電源應(yīng)選_（均填器材代號(hào)），在虛線框內(nèi)完成電路原理圖。4在“探究導(dǎo)體電阻與其影響因素的定量關(guān)系”實(shí)驗(yàn)中，為了探究3根材料未知

15、、橫截面積均為S0.20 mm2的金屬絲a、b、c的電阻率，采用如圖所示的實(shí)驗(yàn)電路，M為金屬絲c的左端點(diǎn)，O為金屬絲a的右端點(diǎn)，P是金屬絲上可移動(dòng)的接觸點(diǎn)。在實(shí)驗(yàn)過程中，電流表讀數(shù)始終為I1.25 A，電壓表讀數(shù)U隨OP間距離x的變化如下表：x/mm6007008009001 0001 2001 4001 6001 8002 0002 1002 2002 3002 400U/V3.954.505.105.906.506.656.826.937.027.157.858.509.059.75（1）繪出電壓表讀數(shù)U隨OP間距離x變化的圖線；（2）求出金屬絲的電阻率，并進(jìn)行比較。參考答案考向探究突破【

16、題例1】答案：（1）13.55（2）0.680（或0.681）解析：（1）主尺讀數(shù)為13 mm，游標(biāo)尺讀數(shù)為110.05 mm0.55 mm，所以圖甲的讀數(shù)為13.55 mm。（2）固定刻度半毫米線已經(jīng)露出，讀數(shù)為0.5 mm，而從可動(dòng)刻度上讀的示數(shù)為18.0，最后的讀數(shù)為（0.518.00.01）mm0.680 mm。【題例2】答案：BC（1）電流表應(yīng)采用內(nèi)接法（2）滑動(dòng)變阻器應(yīng)采用分壓式接法解析：直流電源的電壓為20 V，為了提高讀數(shù)準(zhǔn)確度應(yīng)該選擇電壓表C，因此待測(cè)電阻兩端電壓不得超過15 V，則通過的電流不超過Ieq f(U,Rx)eq f(15 V,25 k)600 A，電流表應(yīng)該選B。為了減小誤差，電流表應(yīng)采用內(nèi)接法，因?yàn)榛瑒?dòng)變阻器的阻值遠(yuǎn)小于待測(cè)電阻的阻值，若串聯(lián)，限流效果不明顯，應(yīng)該采用分壓接法接入電路。演練鞏固提升1答案：（1）2.1510.7（或10.8）（2）0.800.163答案：1.773（1.7711.775均正確）A1E1電路如圖所示。解析：螺旋測(cè)微器主尺讀數(shù)為1.5 mm，螺旋刻度每小格讀數(shù)為0.01 mm，讀數(shù)為27.30.01 mm0.273 mm，讀數(shù)應(yīng)為（1.50.273）mm1.773 mm。由于待測(cè)電阻Rx阻值約為4 ，額定電流約為0.5 A，電流表量程選0.6 A，即A1；根據(jù)歐姆定律可得待測(cè)金屬絲兩端最大電壓約為UIRx2 V，