3.實驗:導體電阻率的測量探究突破隨堂檢測長度的測量及測量工具的選用

實驗目的:學會使用游標卡尺和螺旋測微器測量長度。實驗器材:游標卡尺,螺旋測微器。實驗原理1.游標卡尺的讀數(shù)原理(1)構(gòu)造:主尺、游標尺(主尺和游標尺上各有一個內(nèi)外測量爪),尺身上還有一個緊固螺釘。探究突破隨堂檢測(2)用途:測量厚度、長度、內(nèi)徑、外徑。(3)原理:是利用主尺的單位刻度(1mm)與游標尺的單位刻度之間固定的微量差值來提高測量精度的。不管游標尺上有多少個小等分刻度,它的刻度部分的總長度比主尺上的同數(shù)量的小等分刻度少1mm。常見的游標卡尺有10分度、20分度和50分度三種。見下表:(4)讀數(shù):若用x表示由主尺上讀出的整毫米數(shù),n表示從游標尺上讀出與主尺上某一刻線對齊的游標尺的格數(shù),則記錄結(jié)果表達為(x+n×精確度)mm。探究突破隨堂檢測2.螺旋測微器的讀數(shù)原理(1)構(gòu)造及原理:如圖所示,G是鎖緊裝置,螺旋測微器的測砧A和固定刻度B固定在尺架C上,可動刻度E、旋鈕D、微調(diào)旋鈕D'是與測微螺桿F連在一起的,并通過精密螺紋套在B上,精密螺紋的螺距是0.5mm,即旋鈕D每轉(zhuǎn)一周,測微螺桿F前進或后退0.5mm,可動刻度分成50等份,每一等份表示0.01mm。探究突破隨堂檢測(2)使用方法:當A與F并攏時,可動刻度E的零點恰好跟固定刻度B的零點重合,逆時針旋轉(zhuǎn)旋鈕D,將測微螺桿F旋出,把被測物體放入A、F之間的夾縫中,再順時針旋轉(zhuǎn)旋鈕D,F快要接觸被測物時,要停止使用旋鈕D,改用微調(diào)旋鈕D',直到聽到“喀喀”聲。(3)讀數(shù)方法:以毫米為單位讀數(shù)。L=固定刻度示數(shù)+可動刻度示數(shù)(估讀一位)×分度值(0.01)。注意:①以毫米為單位時,小數(shù)點后面要有三位有效數(shù)字,特別是最后一位估讀數(shù)字為零時,不能省略。②在讀數(shù)時注意半毫米刻度線是否已露出。探究突破隨堂檢測1.以下是游標卡尺,請寫出各自的讀數(shù)。

答案:11.4mm答案:22.6mm探究突破隨堂檢測答案:11.50mm答案:50.15mm答案:10.94mm探究突破隨堂檢測2.以下是螺旋測微器,請寫出各自的讀數(shù)。

答案:0.482mm答案:3.373mm答案:0.990mm探究突破隨堂檢測答案:5.665mm答案:6.703mm答案:7.030mm探究突破隨堂檢測

金屬絲電阻率的測量

一、實驗目的學會用伏安法測量電阻的阻值,測定金屬絲的電阻率。二、實驗原理1.測定金屬電阻率(1)把金屬絲接入電路中,用伏安法測金屬絲的電阻探究突破隨堂檢測探究突破隨堂檢測2.實驗電路選擇原理(1)電流表的內(nèi)接法和外接法的比較

探究突破隨堂檢測探究突破隨堂檢測(2)滑動變阻器兩種接法的比較

探究突破隨堂檢測探究突破隨堂檢測三、實驗器材螺旋測微器或游標卡尺、毫米刻度尺、電壓表、電流表、定值電阻、開關(guān)及導線、被測金屬導線、電池、滑動變阻器。四、實驗步驟1.測直徑:用螺旋測微器或游標卡尺在被測金屬絲上三個不同位置各測一次直徑,并記錄。2.量長度:用毫米刻度尺測量接入電路中的被測金屬絲的有效長度,反復測量3次,并記錄。3.連電路:按原理圖所示的電路圖連接實驗電路。4.求電阻:把滑動變阻器的滑片調(diào)節(jié)到使電壓表為零的位置,電路經(jīng)檢查確認無誤后,閉合開關(guān)S。改變滑動變阻器滑片的位置,讀出幾組相應的電流表、電壓表的示數(shù)I和U的值,記入表格內(nèi),斷開開關(guān)S。5.拆除實驗電路,整理好實驗器材。探究突破隨堂檢測五、數(shù)據(jù)處理

導線的橫截面積S=

(公式)=

(代入數(shù)據(jù))=

m2。

探究突破隨堂檢測所測金屬的電阻率ρ=

(公式)=

(代入數(shù)據(jù))=

Ω·m。

探究突破隨堂檢測【注意事項】(1)因一般金屬絲電阻較小,為了減少實驗的系統(tǒng)誤差,必須選擇電流表外接法。(2)本實驗滑動變阻器若用分壓式接法,在接通電源之前應將滑動變阻器調(diào)到電壓表為零的狀態(tài)。(3)測量l時應測接入電路中的金屬絲的有效長度(即兩接線柱之間的長度);在金屬絲的3個不同位置上用螺旋測微器或游標卡尺測量直徑d。(4)電流不宜過大(電流表用0~0.6A量程),通電時間不宜太長,以免電阻率因溫度升高而變化。探究突破隨堂檢測【實驗誤差來源及分析】(1)直徑測量。(2)長度測量。(3)電路中電流表及電壓表內(nèi)阻對電阻測量的影響。(4)通電電流大小,時間長短,致使電阻絲發(fā)熱,電阻率隨之變化。探究突破隨堂檢測實例引導一、實驗原理與操作例1在做“金屬絲電阻率的測量”的實驗時,需要對金屬絲的電阻進行測量,已知金屬絲的電阻值Rx約為20Ω。一位同學用伏安法對這個電阻的阻值進行了比較精確的測量,這位同學想使被測電阻Rx兩端的電壓變化范圍盡可能大。他可選用的器材有:直流電源,電壓為8V;電流表A(量程0.6A,內(nèi)阻約為0.50Ω);電壓表V(量程10V,內(nèi)阻約為10kΩ);滑動變阻器R(最大電阻值為5.0Ω);開關(guān)一個,導線若干。探究突破隨堂檢測(1)根據(jù)上述條件,測量時電流表應采用

。(填“外接法”或“內(nèi)接法”)

(2)在方框內(nèi)畫出實驗電路圖。

(3)若在上述實驗中,電流表的示數(shù)為I,電壓表的示數(shù)為U,且電流表內(nèi)阻RA與電壓表內(nèi)阻RV均為已知量,用測量物理量和電表內(nèi)阻計算金屬絲電阻的表達式:Rx=

。

探究突破隨堂檢測解析:(1)待測電阻約為20

Ω,是電流表內(nèi)阻的40倍,但電壓表內(nèi)阻是待測電阻的500倍,故電阻Rx為小電阻,采用外接法。(2)因為要使Rx兩端的電壓變化范圍盡可能的大,所以滑動變阻器要采用分壓式,電路圖如圖所示。探究突破隨堂檢測變式訓練1利用米尺和如圖甲所示的器材(其中電流表的內(nèi)阻為1Ω,電壓表的內(nèi)阻為5kΩ)測量一根粗細均勻的阻值約為5Ω的金屬絲的電阻率。(1)用筆畫線代替導線,將圖中的器材連接成實物電路圖,要求盡量避免交叉,電流表、電壓表應該選擇合適的量程(已知直流電源的電壓為6V,在實物圖中用蓄電池符號代替,滑動變阻器的阻值為0~20Ω)。探究突破隨堂檢測(2)實驗時用米尺測量金屬絲的長度,示數(shù)如圖乙所示,電流表、電壓表的讀數(shù)如圖丙所示。由圖可以讀出金屬絲兩端的電壓U=

,流過金屬絲的電流I=

,金屬絲的長度L=

。

探究突破隨堂檢測解析:(1)由于金屬絲的電阻比電壓表的內(nèi)阻小得多,因此采用電流表外接法;由于金屬絲的電阻比滑動變阻器的總電阻要小,因此采用限流式接法,為了保證滑動變阻器起限流作用,滑動變阻器應該連接“A(B)、C”或“A(B)、D”幾個接線柱;由題圖丙可以看出電流表應該連接“0.6”接線柱和“-”接線柱,具體連線如圖所示。(2)由題圖丙可以看出:電壓表的量程是3

V,所以讀數(shù)是2.20

V;電流表的量程是0.6

A,所以讀數(shù)是0.44

A;米尺的讀數(shù)是40.50

cm-10.00

cm=30.50

cm。答案:(1)見解析

(2)2.20V

0.44A

30.50cm探究突破隨堂檢測二、儀器的讀數(shù)及數(shù)據(jù)處理例2在“金屬絲電阻率的測量”實驗中,所用測量儀器均已校準。待測金屬絲接入電路部分的長度約為50cm。(1)用螺旋測微器測量金屬絲的直徑,其中某一次測量結(jié)果如圖1所示,其讀數(shù)應為

mm(該值接近多次測量的平均值)。

探究突破隨堂檢測(2)用伏安法測金屬絲的電阻Rx,實驗所用器材為直流電源(電壓3V,內(nèi)阻1Ω,在實物圖中用干電池的符號代替),電流表(內(nèi)阻約0.1Ω),電壓表(內(nèi)阻約3kΩ),滑動變阻器R(0~20Ω,額定電流2A),開關(guān),導線若干。某小組同學利用以上器材正確連接好電路,進行實驗測量,記錄數(shù)據(jù)如下:探究突破隨堂檢測由以上實驗數(shù)據(jù)可知,他們測量Rx是采用圖2中的

(選填“甲”或“乙”)圖。

探究突破隨堂檢測(3)圖3是測量Rx的實驗器材實物圖,圖中已連接了部分導線,滑動變阻器的滑片P置于變阻器的一端。請根據(jù)(2)所選的電路圖,補充完成圖中實物間的連線,并使閉合開關(guān)的瞬間,電壓表或電流表不至于被燒壞。探究突破隨堂檢測(4)這個小組的同學在坐標紙上建立U、I坐標系,如圖4所示,圖中已標出了與測量數(shù)據(jù)對應的4個坐標點。請在圖中標出第2、4、6次測量數(shù)據(jù)的坐標點,并描繪出U-I圖線。由圖線得到金屬絲的阻值Rx=

Ω(保留兩位有效數(shù)字)。

(5)根據(jù)以上數(shù)據(jù)可以估算出金屬絲電阻率約為

(填選項前的符號)。

A.1×10-2

Ω·mB.1×10-3

Ω·m

C.1×10-6

Ω·mD.1×10-8

Ω·m探究突破隨堂檢測解析:(1)螺旋測微器的讀數(shù)為0

mm+39.8×0.01

mm=0.398

mm。(2)由實驗記錄的數(shù)據(jù)可知Rx的阻值大約為5

Ω。由題知Rx?R

V,故電流表應外接。若滑動變阻器接為限流式接法,則Rx兩端的電壓最小值Umin=E≈0.6

V,而從實驗數(shù)據(jù)可知Rx兩端電壓最小值為0.10

V,因此滑動變阻器應采用分壓式接法。選題圖中甲圖。(3)如圖甲所示。(4)選盡可能多的點連成一條直線,不在直線上的點均勻分布在直線兩側(cè),如圖乙所示。探究突破隨堂檢測圖線的斜率反映了金屬絲的電阻,因此金屬絲的電阻值Rx≈4.4

Ω。答案:(1)0.398(0.395~0.399均正確)

(2)甲(3)見解析圖甲(4)見解析圖乙

4.4(4.3~4.7均正確)(5)C探究突破隨堂檢測變式訓練2在“金屬電阻率的測量”的實驗中,被測金屬絲的電阻大約為6Ω。先用刻度尺測出金屬絲的長度l,用螺旋測微器測出金屬絲的直徑d,接著用伏安法測出金屬絲兩端的電壓U和通過金屬絲的電流I,計算出它的電阻,再根據(jù)電阻定律計算出該金屬材料的電阻率。在用伏安法測定金屬絲的電阻時,除被測的電阻絲外,還有如下供選擇的實驗器材:直流電源E,電壓為4.5V;電流表A1(量程0~0.6A,內(nèi)阻為0.125Ω);電流表A2(量程0~3A,內(nèi)阻為0.025Ω);電壓表V1(量程0~3V,內(nèi)阻為3kΩ);電壓表V2(量程0~15V,內(nèi)阻為15kΩ);探究突破隨堂檢測滑動變阻器R1(最大阻值10Ω,允許通過的最大電流為0.2A);滑動變阻器R2(最大阻值20Ω,允許通過的最大電流為1.0A);開關(guān)、導線等。要求有較高的測量精度,并能測得多組數(shù)據(jù)。(1)在可供選擇的器材中,應該選用的電流表是

,應選用的電壓表是

,應該選用的滑動變阻器是

。

(2)根據(jù)所選的器材,在如圖所示的虛線框中畫出實驗電路圖。(3)寫出用測得的物理量表示的計算電阻率的表達式(用字母表示):ρ=

。

探究突破隨堂檢測解析:(1)由實驗器材知直流電源電壓約為4.5

V,實驗用的金屬絲電阻約為6

Ω,干路中的最大電流大約只有0.75

A,故電流表選A1,電壓表選V1,滑動變阻器R1的最大電流0.2

A太小,影響測量的范圍,所以滑動變阻器選R2。探究突破隨堂檢測用伏安法測量某電阻Rx的阻值,現(xiàn)有實驗器材如下:A.待測電阻Rx:范圍在5~8Ω,額定電流0.45AB.電流表A1:量程0~0.6A(內(nèi)阻0.2Ω)C.電流表A2:量程0~3A(內(nèi)阻0.05Ω)D.電壓表V1:量程0~3V(內(nèi)阻3kΩ)E.電壓表V2:量程0~15V(內(nèi)阻15kΩ)F.滑動變阻器R:0~100ΩG.直流電源,電壓為12VH.導線,開關(guān)為了較準確地測量,并保證器材安全,電流表應選

,電壓表應選

,并畫出電路圖。

探究突破隨堂檢測答案:A1

V1

電路見解析

探究突破隨堂檢測描繪小燈泡的伏安特性曲線

一、實驗目的描繪小燈泡的伏安特性曲線并掌握分析圖線的方法。二、實驗原理由于燈絲的電阻率隨溫度的升高而增大,因此燈絲的電阻隨溫度的升高而增大。由R=

得,在I-U坐標系中,圖線上點與原點連線的斜率等于電阻的倒數(shù),故畫出的小燈泡的I-U圖線為曲線。三、實驗器材學生電源(4~6V直流)或電池組、小燈泡(“4V

0.7A”或“3.8V

0.3A”)、滑動變阻器、電壓表、電流表、開關(guān)、導線若干、鉛筆、坐標紙。探究突破隨堂檢測四、實驗過程1.實驗步驟(1)根據(jù)小燈泡上所標的額定值,確定電流表、電壓表的量程,畫出實驗的電路圖,并按圖所示的電路圖連接好實物圖。(2)閉合開關(guān)S,調(diào)節(jié)滑動變阻器,使電流表、電壓表有較小的明顯示數(shù),記錄一組電壓U和電流I。探究突破隨堂檢測(4)斷開開關(guān),整理好器材。

(3)用同樣的方法測量并記錄幾組U和I,填入下表。

探究突破隨堂檢測2.數(shù)據(jù)處理(1)在坐標紙上以U為橫軸、I為縱軸建立直角坐標系。(2)在坐標紙中描出各組數(shù)據(jù)所對應的點。(坐標系縱軸和橫軸的標度要適中,以使所描圖線充分占據(jù)整個坐標紙為宜)(3)將描出的點用平滑的曲線連接起來,就得到小燈泡的伏安特性曲線。3.實驗結(jié)果與數(shù)據(jù)分析(1)結(jié)果:描繪出的小燈泡的伏安特性曲線不是直線,而是曲線。(2)分析:曲線的斜率變小,即電阻變大,說明小燈泡的電阻隨溫度升高而增大。探究突破隨堂檢測4.誤差分析(1)系統(tǒng)誤差:由于電壓表不是理想電表,內(nèi)阻并非無窮大,對電路的影響會帶來誤差。(2)測量誤差:測量時讀數(shù)帶來誤差。(3)作圖誤差:在坐標紙上描點、作圖帶來誤差。5.注意事項(1)本實驗要作I-U圖線,要求測出多組包括零在內(nèi)的電壓值、電流值,因此滑動變阻器應采用分壓式接法。(2)由于小燈泡的電阻較小,故采用電流表外接法。(3)畫I-U圖線時縱軸、橫軸的標度要適中,以所描繪圖線占據(jù)整個坐標紙為宜,不要畫成折線,應該用平滑的曲線連接,對個別偏離較遠的點應舍去。探究突破隨堂檢測實例引導一、實驗原理的理解及器材的選擇例1有一個小燈泡上標有“4

V

2W”的字樣,要用伏安法描繪這個小燈泡的I-U圖線。現(xiàn)有下列器材供選擇:A.電壓表(0~5V,內(nèi)阻10kΩ)B.電壓表(0~15V,內(nèi)阻20kΩ)C.電流表(0~3A,內(nèi)阻1Ω)D.電流表(0~0.6A,內(nèi)阻0.4Ω)E.滑動變阻器(10Ω,2A)F.滑動變阻器(500Ω,1A)G.直流電源,電壓為6V(在實物圖中用蓄電池的符號代替)、開關(guān)、導線若干探究突破隨堂檢測(1)實驗時,選用圖1中甲而不選用圖乙的電路圖來完成實驗,請說明理由:

。

(2)實驗中所用電壓表應選用

,電流表應選用

,滑動變阻器應選用

。(用序號字母表示)

探究突破隨堂檢測(3)把圖2中所示的實驗器材用實線連接成實物電路圖。

探究突破隨堂檢測探究突破隨堂檢測答案:(1)描繪小燈泡的I-U圖線所測數(shù)據(jù)需從零開始,并要多取幾組數(shù)據(jù)

(2)A

D

E(3)如圖所示探究突破隨堂檢測規(guī)律方法

實物連圖的原則和技巧1.總的原則:先串后并,接線到柱,注意量程和正負。2.對限流電路,只需用筆畫線當做導線,從電源正極開始,把電源、開關(guān)、滑動變阻器、“伏安法”部分依次串聯(lián)起來即可(注意電表的正負接線柱和量程,滑動變阻器應調(diào)到阻值最大處)。3.對分壓電路,應該先把電源、開關(guān)和滑動變阻器的全部電阻絲三部分用導線連接起來,然后在滑動變阻器電阻絲兩端之中任選一個接頭,比較該接頭和滑動頭的電勢高低,根據(jù)“伏安法”部分電表正負接線柱的情況,將“伏安法”部分接入該兩點間(注意滑動變阻器應調(diào)到使“伏安法”部分所接兩點間阻值最小處)。探究突破隨堂檢測變式訓練要描繪一個標有“3V

0.6W”小燈泡的伏安特性曲線,燈泡兩端的電壓需要由零逐漸增加到3V,并便于操作。已選用的器材有:直流電源,電壓為4.5V;電流表(量程為0~250mA,內(nèi)阻約5Ω);電壓表(量程為0~3V,內(nèi)阻約3kΩ);開關(guān)一個、導線若干。(1)實驗中所用的滑動變阻器應選下列中的

(填字母代號)。

A.滑動變阻器(最大阻值20Ω,額定電流1A)B.滑動變阻器(最大阻值1750Ω,額定電流0.3A)探究突破隨堂檢測(2)實驗的電路圖應選用下列的圖

(填字母代號)。

探究突破隨堂檢測解析:(1)根據(jù)“燈泡兩端的電壓需要由零逐漸增加到3

V,并便于操作”可知控制電路必為“分壓電路”,而“分壓電路”需要用總阻值較小的滑動變阻器,故選A。

(2)在(1)中已經(jīng)明確了控制電路,要選擇電流表的接法,題中答案:(1)A

(2)B

探究突破隨堂檢測二、實驗步驟與數(shù)據(jù)處理例2關(guān)于“描繪小燈泡的伏安特性曲線”實驗,完成下列問題。(1)完成下列實驗步驟:①閉合開關(guān)前,調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑片,應停留在滑動變阻器

(選填“左”或“右”)端。

②閉合開關(guān)后,逐漸移動變阻器的滑片,增加小燈泡兩端的電壓,記錄電流表和電壓表的多組讀數(shù),直至電壓達到額定電壓。探究突破隨堂檢測③記錄如下一組U和I的數(shù)據(jù),斷開開關(guān)。根據(jù)實驗數(shù)據(jù)在下圖中作出小燈泡燈絲的伏安特性曲線。探究突破