關(guān)于測(cè)金屬電阻率第1頁，共35頁，2023年，2月20日，星期五【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?.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)卡尺的使用和讀數(shù)方法。3.會(huì)用伏安法測(cè)電阻,進(jìn)一步測(cè)定金屬的電阻率。【實(shí)驗(yàn)原理】1.螺旋測(cè)微器:(1)構(gòu)造:如圖,螺旋測(cè)微器的測(cè)砧A和固定刻度B固定在尺架C上,可動(dòng)刻度E、旋鈕D、微調(diào)旋鈕D′是與測(cè)微螺桿F連在一起的,通過精密螺紋套在B上。第2頁，共35頁，2023年，2月20日，星期五(2)原理:可動(dòng)刻度E上的刻度為50等份,則螺旋測(cè)微器的精確度為0.01mm。(3)讀數(shù)。①測(cè)量時(shí)被測(cè)物體長度的半毫米數(shù)由固定刻度讀出,不足半毫米部分由可動(dòng)刻度讀出。②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)。③如圖所示,固定刻度示數(shù)為2.0mm,而從可動(dòng)刻度上讀的示數(shù)為15.0,最后的讀數(shù)為2.0mm+15.0×0.01mm=2.150mm。第3頁，共35頁，2023年，2月20日，星期五2.游標(biāo)卡尺:(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(如圖所示)。(2)用途:測(cè)量厚度、長度、深度、內(nèi)徑、外徑。第4頁，共35頁，2023年，2月20日，星期五(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度比主尺上的同樣多的小等分刻度的總長度少1mm。常見的游標(biāo)卡尺的游標(biāo)尺上小等分刻度有10格的、20格的、50格的,其精確度見下表:第5頁，共35頁，2023年，2月20日，星期五(4)讀數(shù):若用x表示從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)果表示為(x+K×精確度)mm。需要注意的是,不管是哪種卡尺,K值均不需要估讀。(5)如圖所示,有一游標(biāo)卡尺,主尺的最小分度是1mm,游標(biāo)上有20個(gè)小的等分刻度。用它測(cè)量一工件的長度,圖示的讀數(shù)為104mm+0.05×0mm=104.00mm。第6頁，共35頁，2023年，2月20日，星期五4.電阻率的測(cè)定原理:(1)把金屬絲接入電路中,用伏安法測(cè)金屬絲的電阻,Rx=,電路原理如圖所示。(2)用毫米刻度尺測(cè)金屬絲接入電路部分的長度l,用螺旋測(cè)微器測(cè)得金屬絲的直徑d,算出橫截面積S=(3)根據(jù)電阻定律R=,得金屬絲電阻率ρ=第7頁，共35頁，2023年，2月20日，星期五

【實(shí)驗(yàn)器材】被測(cè)金屬絲,直流電源(4V),電流表(0～0.6A),電壓表(0～3V),滑動(dòng)變阻器(50Ω),開關(guān),導(dǎo)線若干,螺旋測(cè)微器,毫米刻度尺?！緦?shí)驗(yàn)過程】1.直徑測(cè)定:用螺旋測(cè)微器(或游標(biāo)卡尺)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,計(jì)算出金屬絲的橫截面積S=2.電路連接:按如圖所示的電路原理圖連接好用伏安法測(cè)電阻的實(shí)驗(yàn)電路。第8頁，共35頁，2023年，2月20日，星期五3.長度測(cè)量:用毫米刻度尺測(cè)量接入電路中的被測(cè)金屬絲的有效長度,反復(fù)測(cè)量3次,求出其平均值l。4.U、I測(cè)量:把滑動(dòng)變阻器的滑片調(diào)節(jié)到使接入電路中的電阻值最大位置,電路經(jīng)檢查確認(rèn)無誤后,閉合開關(guān)S,改變滑動(dòng)變阻器滑片位置,讀出幾組相應(yīng)的電流表和電壓表示數(shù)I和U的值,填入表格中,斷開開關(guān)S。5.拆除實(shí)驗(yàn)線路,整理好實(shí)驗(yàn)器材。第9頁，共35頁，2023年，2月20日，星期五【數(shù)據(jù)處理】1.求Rx:(1)計(jì)算法:用Rx=分別算出各次的數(shù)值,再取平均值。(2)圖象法:畫出U-I圖象,U-I圖象的斜率等于Rx。2.計(jì)算電阻率:將記錄的數(shù)據(jù)U、I、l、d的值代入電阻率計(jì)算式ρ=第10頁，共35頁，2023年，2月20日，星期五【誤差分析】1.系統(tǒng)誤差:(1)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。(2)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。2.偶然誤差:(1)金屬絲的橫截面積是利用直徑計(jì)算而得到的,直徑的測(cè)量是產(chǎn)生誤差的主要來源之一。(2)金屬絲的長度測(cè)量、電流表和電壓表的讀數(shù)等均會(huì)帶來偶然誤差。第11頁，共35頁，2023年，2月20日，星期五【注意事項(xiàng)】1.螺旋測(cè)微器的使用:(1)測(cè)量前應(yīng)校對(duì)零點(diǎn):使測(cè)砧A與測(cè)微螺桿P并攏,觀察可動(dòng)刻度零刻線與固定刻度的軸向線是否重合,以及可動(dòng)刻度的邊緣與固定刻度的零刻線是否重合。(2)測(cè)量時(shí),當(dāng)測(cè)微螺桿P將要接觸被測(cè)物體時(shí),要停止使用旋鈕K,改用微調(diào)旋鈕K′,當(dāng)聽到“咔、咔”聲時(shí),停止轉(zhuǎn)動(dòng),以避免P和被測(cè)物體間產(chǎn)生過大的壓力。(3)螺旋測(cè)微器應(yīng)估讀一位,即以mm作單位,讀到小數(shù)點(diǎn)后面第三位。第12頁，共35頁，2023年，2月20日，星期五2.測(cè)定金屬的電阻率:(1)測(cè)量被測(cè)金屬導(dǎo)線的有效長度,即電壓表兩端點(diǎn)間的待測(cè)導(dǎo)線長度,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。(2)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阻值最大的位置。(3)電流不宜太大(電流表用0～0.6A量程),通電時(shí)間不宜太長,以免金屬絲溫度升高,導(dǎo)致電阻率在實(shí)驗(yàn)過程中變大。第13頁，共35頁，2023年，2月20日，星期五熱點(diǎn)一實(shí)驗(yàn)儀器的讀數(shù)和實(shí)驗(yàn)原理【典例1】(2017·鶴壁模擬)在“測(cè)定圓柱形材料的電阻率”的實(shí)驗(yàn)中,(1)某同學(xué)用螺旋測(cè)微器測(cè)樣品直徑時(shí),結(jié)果如圖所示,則該樣品的直徑為________mm。(2)給樣品通電,用量程為3V的電壓表和量程為0.6A的電流表測(cè)樣品兩端的電壓和通過樣品的電流時(shí)讀數(shù)如圖所示,則電流表的讀數(shù)為________A。第14頁，共35頁，2023年，2月20日，星期五(3)用米尺測(cè)量樣品的長度L=0.810m。利用以上測(cè)量數(shù)據(jù),可得這種材料的電阻率為________Ω·m(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)。答案:(1)2.935

(2)0.52

(3)4.2×10-5第15頁，共35頁，2023年，2月20日，星期五【強(qiáng)化訓(xùn)練】(2017·孝感模擬)在測(cè)量金屬絲電阻率的實(shí)驗(yàn)中,可供選用的器材如下:待測(cè)金屬絲:Rx(阻值約4Ω,額定電壓約2V);電壓表:V(量程3V,內(nèi)阻約3kΩ);電流表:A1(量程0.6A,內(nèi)阻約0.2Ω);A2(量程3A,內(nèi)阻約0.05Ω);電源:E1(電動(dòng)勢(shì)3V,內(nèi)阻不計(jì));E2(電動(dòng)勢(shì)12V,內(nèi)阻不計(jì));滑動(dòng)變阻器:R1(最大阻值約20Ω);R2(最大阻值約1kΩ);螺旋測(cè)微器、毫米刻度尺、開關(guān)、導(dǎo)線。(1)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。(2)為使測(cè)量盡量精確,需要多組測(cè)量,電流表應(yīng)選________、電源應(yīng)選________、滑動(dòng)變阻器應(yīng)選________(均填器材代號(hào)),在虛線框中完成電路原理圖。第16頁，共35頁，2023年，2月20日，星期五答案:(1)1.773(1.771～1.775均正確)(2)A1

E1

R1電路圖見解析圖第17頁，共35頁，2023年，2月20日，星期五熱點(diǎn)二實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析和處理【典例2】實(shí)驗(yàn)室購買了一捆標(biāo)稱長度為100m的銅導(dǎo)線,某同學(xué)想通過實(shí)驗(yàn)測(cè)定其實(shí)際長度。該同學(xué)首先測(cè)得導(dǎo)線橫截面積為1.0mm2,查得銅的電阻率為1.7×10-8Ω·m,再利用圖甲所示電路測(cè)出銅導(dǎo)線的電阻Rx,從而確定導(dǎo)線的實(shí)際長度?？晒┦褂玫钠鞑挠?電流表:量程0.6A,內(nèi)阻約0.2Ω;電壓表:量程3V,內(nèi)阻約9kΩ;滑動(dòng)變阻器R1:最大阻值5Ω;滑動(dòng)變阻器R2:最大阻值20Ω;定值電阻:R0=3Ω電源:電動(dòng)勢(shì)6V,內(nèi)阻可不計(jì);開關(guān)、導(dǎo)線若干。第18頁，共35頁，2023年，2月20日，星期五回答下列問題:(1)實(shí)驗(yàn)中滑動(dòng)變阻器應(yīng)選________(選填“R1”或“R2”),閉合開關(guān)S前應(yīng)將滑片移至________(選填“a”或“b”)端。(2)在實(shí)物圖丙中,已正確連接了部分導(dǎo)線,請(qǐng)根據(jù)圖甲電路完成剩余部分的連接。(3)調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器,當(dāng)電流表的讀數(shù)為0.50A時(shí),電壓表示數(shù)如圖乙所示,讀數(shù)為__________V。(4)導(dǎo)線實(shí)際長度為________m(保留2位有效數(shù)字)。第19頁，共35頁，2023年，2月20日，星期五【強(qiáng)化訓(xùn)練】(2017·武漢模擬)某學(xué)習(xí)小組用伏安法測(cè)量一未知電阻Rx的阻值,給定器材及規(guī)格為:電流表A(量程為0～5mA,內(nèi)阻約為10Ω);電壓表V(量程為0～3V,內(nèi)阻約為3kΩ);最大阻值約為100Ω的滑動(dòng)變阻器;電源E(電動(dòng)勢(shì)約3V);開關(guān)S、導(dǎo)線若干。(1)由于不知道未知電阻的阻值范圍,先采用如圖甲所示電路試測(cè),讀得電壓表示數(shù)大約為2.5V,電流表示數(shù)大約為5mA,則未知電阻的阻值Rx大約為________Ω。(2)經(jīng)分析,該電路測(cè)量誤差較大,需改進(jìn)。請(qǐng)直接在圖甲上改畫:①在不需要的連線上畫“×”表示,②補(bǔ)畫上需要添加的連線。(3)對(duì)改進(jìn)的電路進(jìn)行測(cè)量,并根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)畫出了如圖乙所示的U-I圖象,得Rx=________Ω(保留三位有效數(shù)字)。第20頁，共35頁，2023年，2月20日，星期五【解析】(1)根據(jù)用圖甲測(cè)量的數(shù)據(jù)和歐姆定律可得Rx==500Ω。(2)待測(cè)電阻Rx約為500Ω,而電壓表的內(nèi)阻約為3kΩ,是待測(cè)電阻的6倍左右,電流表的內(nèi)阻約為10Ω,待測(cè)電阻是電流表內(nèi)阻的50倍左右,所以用電流表外接法電壓表的分流作用比較大,應(yīng)改為電流表內(nèi)接法。第21頁，共35頁，2023年，2月20日，星期五(3)待測(cè)電阻Rx的大小就等于圖乙中圖線的斜率,即Rx==500Ω。答案:(1)500

(2)見解析圖(3)500第22頁，共35頁，2023年，2月20日，星期五熱點(diǎn)三實(shí)驗(yàn)拓展與創(chuàng)新【典例3】(2017·福州模擬)國標(biāo)(GB/T)規(guī)定自來水在15℃時(shí)電阻率應(yīng)大于13Ω·m。某同學(xué)利用圖甲電路測(cè)量15℃自來水的電阻率,其中內(nèi)徑均勻的圓柱形玻璃管側(cè)壁連接一細(xì)管,細(xì)管上加有閥門K以控制管內(nèi)自來水的水量,玻璃管兩端接有導(dǎo)電活塞(活塞電阻可忽略),右活塞固定,左活塞可自由移動(dòng)。實(shí)驗(yàn)器材還有:電源(電動(dòng)勢(shì)約為3V,內(nèi)阻可忽略),電壓表V1(量程為3V,內(nèi)阻很大),電壓表V2(量程為3V,內(nèi)阻很大),定值電阻R1(阻值4kΩ),定值電阻R2(阻值2kΩ),電阻箱R(最大阻值9999Ω),單刀雙擲開關(guān)S,導(dǎo)線若干,游標(biāo)卡尺,刻度尺。第23頁，共35頁，2023年，2月20日，星期五實(shí)驗(yàn)步驟如下:A.用游標(biāo)卡尺測(cè)量玻璃管的內(nèi)徑d;B.向玻璃管內(nèi)注滿自來水,并用刻度尺測(cè)量水柱長度L;C.把S撥到1位置,記錄電壓表V1示數(shù);D.把S撥到2位置,調(diào)整電阻箱阻值,使電壓表V2示數(shù)與電壓表V1示數(shù)相同,記錄電阻箱的阻值R;E.改變玻璃管內(nèi)水柱長度,重復(fù)實(shí)驗(yàn)步驟C、D,記錄每一次水柱長度L和電阻箱阻值R;F.斷開S,整理好器材。(1)測(cè)玻璃管內(nèi)徑d時(shí)游標(biāo)卡尺示數(shù)如圖乙,則d=________mm。第24頁，共35頁，2023年，2月20日，星期五(2)玻璃管內(nèi)水柱的電阻Rx的表達(dá)式為Rx=________(用R1、R2、R表示)。(3)利用記錄的多組水柱長度L和對(duì)應(yīng)的電阻箱阻值R的數(shù)據(jù),繪制出如圖丙所示的R-關(guān)系圖象。自來水的電阻率ρ=__________Ω·m(保留兩位有效數(shù)字)。第25頁，共35頁，2023年，2月20日，星期五【解析】(1)根據(jù)游標(biāo)卡尺的讀數(shù)規(guī)則,玻璃管內(nèi)徑d=30mm+0×0.05mm=30.00mm。(2)把S撥到1位置,記錄電壓表V1示數(shù),得到通過水柱的電流I1=。由閉合電路歐姆定律,E=U+Rx;把S撥到2位置,調(diào)整電阻箱阻值,使電壓表V2示數(shù)與電壓表V1示數(shù)相同,記錄電阻箱的阻值R,得到該支路的電流第26頁，共35頁，2023年，2月20日，星期五I2=。由閉合電路歐姆定律,E=U+R2;聯(lián)立解得:Rx=(3)由電阻定律Rx=,Rx=聯(lián)立解得:R=R-關(guān)系圖象斜率k=0.4×103Ω·m,解得:ρ==14Ω·m。答案:(1)30.00

(2)

(3)14第27頁，共35頁，2023年，2月20日，星期五【強(qiáng)化訓(xùn)練】1.某同學(xué)用下列器材測(cè)量一電阻絲的電阻Rx:電源E,適當(dāng)量程的電流表、電壓表各一只(電流表有內(nèi)阻,電壓表內(nèi)阻不是無限大),滑動(dòng)變阻器R、RP,開關(guān)S1、S2,導(dǎo)線若干。他設(shè)計(jì)如圖甲所示的電路測(cè)量電阻Rx的值,并有效地消除了因電壓表和電流表內(nèi)阻而產(chǎn)生的系統(tǒng)誤差。實(shí)驗(yàn)步驟如下:A.先閉合S1,斷開S2,調(diào)節(jié)R和RP,使電流表和電壓表示數(shù)合理,記下兩表示數(shù)為I1、U1;B.閉合S2,調(diào)節(jié)RP,記下電流表和電壓表示數(shù)為I2、U2。第28頁，共35頁，2023年，2月20日，星期五(1)請(qǐng)你幫他按電路圖在實(shí)物圖乙上連線。(2)指出上述步驟B中錯(cuò)誤的做法并進(jìn)行改正:______,寫出用測(cè)量數(shù)據(jù)表示被測(cè)電阻Rx的表達(dá)式:_______。(2)應(yīng)該保持RP不變,測(cè)出電流表和電壓表的讀數(shù)為I2、U2

第29頁，共35頁，2023年，2月20日，星期五(2)先閉合S1,斷開S2,根據(jù)歐姆定律,則有:RP=

①再閉合S2,則有:

②聯(lián)立上式,解得:Rx=由以上解析過程可知,①②兩式中RP應(yīng)相等,所以步驟B中應(yīng)保持RP不