考點(diǎn)二電學(xué)實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)七測(cè)定金屬的電阻率(同時(shí)練習(xí)使用螺旋測(cè)微器)基礎(chǔ)點(diǎn)實(shí)驗(yàn)電路圖與實(shí)物連結(jié)圖2．實(shí)驗(yàn)?zāi)康恼莆章菪郎y(cè)微器和游標(biāo)卡尺的原理及讀數(shù)方法。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。會(huì)用伏安法測(cè)電阻，并能測(cè)定金屬的電阻率。3．實(shí)驗(yàn)原理依據(jù)電阻定律公式知道只需測(cè)出金屬絲的長(zhǎng)度和它的直徑d，計(jì)算出橫截面積S，并用伏安法測(cè)出電阻Rx，即可計(jì)算出金屬絲的電阻率。4．實(shí)驗(yàn)器械被測(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(kāi)關(guān)，導(dǎo)線若干，螺旋測(cè)微器，毫米刻度尺。5．實(shí)驗(yàn)步驟直徑測(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)不一樣地點(diǎn)各測(cè)一次直徑，求出其均勻值，計(jì)算出金屬絲的橫截面積πd2＝。4電路連結(jié)：按以下圖的電路原理圖連結(jié)好用伏安法測(cè)電阻的實(shí)驗(yàn)電路。(3)長(zhǎng)度丈量：用毫米刻度尺丈量接入電路中的被測(cè)金屬絲的有效長(zhǎng)度，頻頻丈量3次，求出其均勻值l。U、I丈量：把滑動(dòng)變阻器的滑片調(diào)理到使接入電路中的電阻值最大的地點(diǎn)，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)變阻器滑片地點(diǎn)，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(kāi)開(kāi)關(guān)S，求出電阻Rx的均勻值。拆掉實(shí)驗(yàn)線路，整理好實(shí)驗(yàn)器械。6．?dāng)?shù)據(jù)辦理在求Rx的均勻值時(shí)可用兩種方法：U①用Rx＝I分別算出各次的數(shù)值，再取均勻值。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)

U、I、l、d的值代入電阻率計(jì)算式

Sπd2Uρ＝Rx＝。l4lI重難點(diǎn)一、精細(xì)丈量工具的使用1．螺旋測(cè)微器結(jié)構(gòu)：以下圖，它的測(cè)砧A和固定刻度B固定在尺架C上，旋鈕D、微調(diào)旋鈕D′和可動(dòng)刻度E、測(cè)微螺桿F連在一同，經(jīng)過(guò)精細(xì)螺紋套在B上。原理：測(cè)微螺桿F與固定刻度B之間的精細(xì)螺紋的螺距為0.5mm，即旋鈕D每旋轉(zhuǎn)一周，F(xiàn)行進(jìn)或退后0.5mm，而可動(dòng)刻度E上的刻度為50等份，每轉(zhuǎn)動(dòng)一小格，F(xiàn)行進(jìn)或退后0.01mm，即螺旋測(cè)微器的精準(zhǔn)度為0.01mm。讀數(shù)時(shí)估讀到毫米的千分位上，所以，螺旋測(cè)微器又叫千分尺。讀數(shù)：丈量時(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。丈量值(mm)＝固定刻度數(shù)(mm)(注意半毫米刻度線能否露出)＋可動(dòng)刻度數(shù)(估讀一位)×0.01(mm)以下圖，固定刻度示數(shù)為2.0mm，不足半毫米而從可動(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。特別提示螺旋測(cè)微器需要估讀，最后一位數(shù)字為預(yù)計(jì)數(shù)字，讀數(shù)和記數(shù)時(shí)預(yù)計(jì)位為有效數(shù)字的最后一位。2．游標(biāo)卡尺結(jié)構(gòu)：主尺、游標(biāo)尺(主尺和游標(biāo)尺上各有一個(gè)內(nèi)、外丈量爪)，游標(biāo)尺上還有一個(gè)深度尺(以下圖)。用途：丈量厚度、長(zhǎng)度、深度、內(nèi)徑、外徑。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。不論游標(biāo)尺上有多少個(gè)小平分刻度，它的刻度部分的總長(zhǎng)度比主尺上的相同多的小平分刻度少1mm。常有的游標(biāo)卡尺的游標(biāo)尺上小平分刻度有10格的、20格的、50格的，其讀數(shù)見(jiàn)下表：(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×精準(zhǔn)度)mm。需要注意的是，不論是哪一種卡尺，

K值均不需要向后估讀一位。(5)以下圖，有一游標(biāo)卡尺，主尺的最小分度是

1mm，游標(biāo)上有

20個(gè)小的平分刻度。用它丈量一工件的長(zhǎng)度，圖示的讀數(shù)為

104mm＋0.05×0mm＝

104.00mm。特別提示游標(biāo)卡尺讀數(shù)不需要估讀，其丈量結(jié)果的末位數(shù)字應(yīng)為精準(zhǔn)度的整數(shù)倍。如20分度的結(jié)果末位數(shù)只好是5或0。二、伏安法測(cè)電阻、電表連結(jié)方式的選擇1．電流表的內(nèi)接法和外接法的比較兩種電路的選擇阻值比較法若Rx?RV，宜采納電流表外接法；若Rx?RA，宜采納電流表內(nèi)接法。臨界值計(jì)算法Rx＜RVRA時(shí)，用電流表外接法；Rx>RVRA時(shí)，用電流表內(nèi)接法。實(shí)驗(yàn)嘗試法：按以下圖接好電路，讓電壓表一個(gè)接線柱P先后與a、b處接觸一下，假如電壓表的示數(shù)有較大的變化，而電流表的示數(shù)變化不大，則可采納電流表外接法；假如電流表的示數(shù)有較大的變化，而電壓表的示數(shù)變化不大，則可采納電流表內(nèi)接法。三、常用電表的讀數(shù)原則對(duì)于電壓表和電流表的讀數(shù)問(wèn)題，第一要弄清電表量程，即指針指到最大刻度時(shí)電表同意經(jīng)過(guò)的最大電壓或電流，而后依據(jù)表盤(pán)總的刻度數(shù)確立精準(zhǔn)度，依據(jù)指針的實(shí)質(zhì)地點(diǎn)進(jìn)行讀數(shù)即可。(1)0～3V的電壓表和0～3A的電流表的讀數(shù)方法相同，此量程下的精準(zhǔn)度分別是0.1V和0.1A，看清楚指針的實(shí)質(zhì)地點(diǎn)，讀到小數(shù)點(diǎn)后邊兩位。(2)對(duì)于0～15V量程的電壓表，精準(zhǔn)度是0.5V，在讀數(shù)時(shí)只需求讀到小數(shù)點(diǎn)后邊一位，即讀到

0.1V

。(3)對(duì)于

0～0.6A

量程的電流表，精準(zhǔn)度是

0.02A

，在讀數(shù)時(shí)只需求讀到小數(shù)點(diǎn)后邊兩位，這時(shí)要求“半格估讀”，即讀到最小刻度的一半

0.01A

。四、偏差剖析1．系統(tǒng)偏差采納伏安法丈量金屬絲的電阻時(shí)，因?yàn)椴杉{的電流表外接法，丈量值小于真切值，使電阻率的丈量值偏小。因?yàn)榻饘俳z通電后發(fā)熱升溫，會(huì)使金屬絲的電阻率變大，造成丈量偏差。2．有時(shí)偏差(1)金屬絲的橫截面積是利用直徑計(jì)算而得的，直徑的丈量是產(chǎn)生偏差的主要根源之一。金屬絲的長(zhǎng)度丈量、電流表和電壓表的讀數(shù)等均會(huì)帶來(lái)有時(shí)偏差。五、注意事項(xiàng)1．螺旋測(cè)微器的使用丈量前一定校正零點(diǎn)。丈量時(shí)，當(dāng)測(cè)微螺桿F將要接觸被測(cè)物體時(shí)，要停止使用旋鈕D，改用微調(diào)旋鈕D′，當(dāng)聽(tīng)到“咔、咔”聲后，停止轉(zhuǎn)動(dòng)，以防止P和被測(cè)物體間產(chǎn)生過(guò)大的壓力。螺旋測(cè)微器應(yīng)估讀一位，即以mm作單位，應(yīng)讀到小數(shù)點(diǎn)后邊第三位。2．測(cè)定金屬的電阻率丈量被測(cè)金屬導(dǎo)線的有效長(zhǎng)度，亦即電壓表兩頭點(diǎn)間的待測(cè)導(dǎo)線長(zhǎng)度，丈量時(shí)應(yīng)將導(dǎo)線拉直，頻頻丈量三次，求其均勻值。本實(shí)驗(yàn)中被測(cè)金屬導(dǎo)線的電阻值較小，所以實(shí)驗(yàn)電路一般采納電流表外接法。實(shí)驗(yàn)連線時(shí)，應(yīng)先從電源的正極出發(fā)，挨次將開(kāi)關(guān)、電流表、待測(cè)金屬絲、滑動(dòng)變阻器連成干路，而后再把電壓表并聯(lián)在待測(cè)金屬絲的兩頭。電流不宜太大(電流表用0～0.6A量程)，通電時(shí)間不宜太長(zhǎng)，免得金屬絲溫度高升，致使電阻率在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中變大。閉合開(kāi)關(guān)S以前，必定要使滑動(dòng)變阻器的滑片處在有效電阻值最大的地點(diǎn)。六、實(shí)驗(yàn)改良在本實(shí)驗(yàn)中，因?yàn)殡姳韮?nèi)阻的影響，使金屬絲電阻的丈量值偏小，能夠改良實(shí)驗(yàn)電路，除去因?yàn)殡姳韮?nèi)阻的影響而帶來(lái)的實(shí)驗(yàn)偏差。1．等效代替法以下圖電路，R為電阻箱，Rx為待測(cè)電阻，經(jīng)過(guò)調(diào)理電阻箱R，使單刀雙擲開(kāi)關(guān)S分別接1和2時(shí)，電流表的示數(shù)相同，則有Rx＝R，即可測(cè)出Rx。2．附帶電阻法以下圖電路，R1為一阻值較大的定值電阻，Rx為待測(cè)電阻。斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S2，閉合開(kāi)關(guān)S1，調(diào)理變阻器R，使電流表、電壓表都有一個(gè)適合讀數(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。U1U2待測(cè)電阻Rx＝－。I1I2[考法綜述]本實(shí)驗(yàn)為高考熱點(diǎn)實(shí)驗(yàn)之一，因?yàn)椴暗搅苏闪抗ぞ呖潭瘸?毫米)、螺旋測(cè)微器的使用，以及伏安法測(cè)電阻、滑動(dòng)變阻器限流式接法等，所以較為熱點(diǎn)。但應(yīng)注意這些技法在其余創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)中的組合應(yīng)用。復(fù)習(xí)本實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)以掌握基礎(chǔ)為原則，應(yīng)掌握：種工具——螺旋測(cè)微器、游標(biāo)卡尺種方法——內(nèi)接法、外接法個(gè)原則——常用電表的讀數(shù)原則命題法1兩種丈量工具的使用典例1某同學(xué)丈量一個(gè)圓柱體的電阻率，需要丈量圓柱體的尺寸和電阻。分別使用游標(biāo)卡尺和螺旋測(cè)微器丈量圓柱體的長(zhǎng)度和直徑，某次丈量的示數(shù)如圖甲和圖乙所示，長(zhǎng)度為_(kāi)_______cm，直徑為_(kāi)_______mm。按圖丙連結(jié)電路后，實(shí)驗(yàn)操作以下：①將滑動(dòng)變阻器R的阻值置于最________處(填“大”或“小”)；將S撥向接點(diǎn)1，閉12合S1，調(diào)理1，使電流表示數(shù)為I0；R②將電阻箱2的阻值調(diào)至最________(填“大”或“小”)；S2撥向接點(diǎn)2；保持1不變，RR調(diào)理2，使電流表示數(shù)仍為I0，此時(shí)2阻值為1280Ω。RR由此可知，圓柱體的電阻為_(kāi)_______Ω。[答案①大②大(3)1280[分析](1)長(zhǎng)度為(50mm＋1×0.1mm)＝50.1mm＝5.01cm；直徑為(5.0mm＋31.5×0.01mm)＝5.315mm。本實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)原理為等效代替法，在實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程中，為了保證安全，要求電路接通時(shí)電路中的電流盡可能小，即應(yīng)使可調(diào)電阻的阻值最大?！窘忸}法】游標(biāo)卡尺的讀數(shù)技巧游標(biāo)卡尺的讀數(shù)方法：“三看”第一看→精準(zhǔn)度比如(如圖1所示)圖1易錯(cuò)讀成11mm＋4×0.1mm＝11.40mm正確的應(yīng)為11.4mm，游標(biāo)卡尺不需估讀，后邊不可以任意加零，也不可以任意去零。比如(如圖2所示)圖2易錯(cuò)讀成10mm＋12×0.05mm＝10.6mm，正確的應(yīng)為10.60mm。第二看→游標(biāo)尺上的0刻度線地點(diǎn)，劃分零刻度與標(biāo)尺最前端比如(如圖3所示)圖3易錯(cuò)讀成11mm＋10×0.05mm＝11.50mm正確讀數(shù)為14mm＋10×0.05mm＝14.50mm第三看→游標(biāo)尺的哪條(第N條)刻度線與主尺上的刻度線對(duì)齊，主尺上的單位為厘米，主尺上表記的1、2、3等數(shù)字往常是指厘米，讀數(shù)時(shí)應(yīng)將毫米和厘米分清，游標(biāo)卡尺主尺上的最小刻度是1mm。比如(如圖4所示)圖

4易錯(cuò)成(5＋4×0.05)mm＝5.20mm正確讀數(shù)為(50＋4×0.05)mm＝50.20mm命題法2實(shí)驗(yàn)原理、方法與技術(shù)典例2在“測(cè)定金屬的電阻率”實(shí)驗(yàn)中，所用丈量?jī)x器均已校準(zhǔn)，待測(cè)金屬絲接入電路部分的長(zhǎng)度約為50cm。(1)用螺旋測(cè)微器丈量金屬絲的直徑，此中某一次丈量結(jié)果如圖1所示，其讀數(shù)應(yīng)為_(kāi)_______mm(該值靠近多次丈量的均勻值)。(2)用伏安法測(cè)金屬絲的電阻

RX。實(shí)驗(yàn)所用器械為：電池組

(電動(dòng)勢(shì)

3V，內(nèi)阻約

1Ω)、電流表

(內(nèi)阻約

0.1

Ω)、電壓表

(內(nèi)阻約

3kΩ)、滑動(dòng)變阻器

R(0～20

Ω，額定電流

2A)

、開(kāi)關(guān)、導(dǎo)線若干。某小組同學(xué)利用以上器械正確連結(jié)好電路，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)丈量，記錄數(shù)據(jù)以下：次數(shù)

1

2

3

4

5

6

7U/V

1.00

1.501.70

2.30I/A

0.020

0.060

0.160

0.220

0.340

0.460

0.520由以上實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，他們丈量

RX是采納圖

2中的________圖(選填“甲”或“乙”

)。(3)圖3是丈量

RX的實(shí)驗(yàn)器械實(shí)物圖，圖中已連結(jié)了部分導(dǎo)線，滑動(dòng)變阻器的滑片

P置于變阻器的一端。請(qǐng)依據(jù)

(2)所選的電路圖，增補(bǔ)達(dá)成圖

3中實(shí)物間的連線，并使閉合開(kāi)關(guān)的瞬時(shí)，電壓表或電流表不至于被燒壞。(4)這個(gè)小組的同學(xué)在座標(biāo)紙上成立U-I坐標(biāo)系，如圖4所示，圖中已標(biāo)出了與丈量數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的

4個(gè)坐標(biāo)點(diǎn)。請(qǐng)?jiān)趫D

4中標(biāo)出第

2、4、6次丈量數(shù)據(jù)的坐標(biāo)點(diǎn)，并描述出

U-I

圖線。由圖線獲得金屬絲的阻值

RX＝________Ω(保存兩位有效數(shù)字

)。依據(jù)以上數(shù)據(jù)能夠估量出金屬絲電阻率約為_(kāi)_______(填選項(xiàng)前的符號(hào))。A．1×10－2Ω·mB．1×10－3Ω·mC．1×10－6Ω·mD．1×10－8Ω·m(6)(多項(xiàng)選擇)任何實(shí)驗(yàn)丈量都存在偏差。本實(shí)驗(yàn)所用丈量?jī)x器均已校準(zhǔn)，以下對(duì)于偏差的說(shuō)法中正確的選項(xiàng)是________(有多個(gè)正確選項(xiàng))。A．用螺旋測(cè)微器丈量金屬絲直徑時(shí)，因?yàn)樽x數(shù)惹起的偏差屬于系統(tǒng)偏差B．因?yàn)殡娏鞅砗碗妷罕韮?nèi)阻惹起的偏差屬于有時(shí)偏差C．若將電流表和電壓表的內(nèi)阻計(jì)算在內(nèi)，能夠除去由丈量?jī)x表惹起的系統(tǒng)偏差D．用U-I圖象辦理數(shù)據(jù)求金屬絲電阻能夠減小有時(shí)偏差[答案](1)0.397(0.395～0.399均可)甲如圖5所示如圖64.5(4.3～4.7)(5)C(6)CD[分析](1)千分尺讀數(shù)：固定刻度值＋旋轉(zhuǎn)刻度格數(shù)×0.01mm＝0＋39.7×0.01mm0.397mm。XER(2)由測(cè)的U、I值得R約5Ω，乙圖供給的最小電壓XA＋＝0.6V，應(yīng)選U＝X＋＋RRRr用甲圖電路。(3)見(jiàn)答案圖5所示。(4)描點(diǎn)后可見(jiàn)，第6次丈量偏差很大，舍去，作過(guò)O點(diǎn)的直線將其余6個(gè)點(diǎn)擬合到直線上，如答案圖6所示。XUR＝I＝4.5Ω。ρlRS－6(5)由R＝S，ρ＝l≈1.1×10Ω·m，應(yīng)選C。(6)因?yàn)椴炜唇嵌燃安炜茨芰Σ灰粯?，?duì)測(cè)微器讀數(shù)產(chǎn)生有時(shí)偏差，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；電流表和電壓表不行能成為理想電表，對(duì)丈量帶來(lái)的偏差是不行防止的，屬于系統(tǒng)偏差，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；電壓表內(nèi)阻的分流，是產(chǎn)生系統(tǒng)偏差的原由，假如將其電阻計(jì)算在電路內(nèi)，如前面實(shí)RVRXRVR測(cè)，即可除去系統(tǒng)偏差。驗(yàn)電路，R測(cè)＝，RX＝V－V＋R測(cè)X【解題法】實(shí)物圖連線的原則與技巧總的原則：先串后并，接線到柱，注意量程和正負(fù)。對(duì)限流電路，只需用筆劃線當(dāng)成導(dǎo)線，從電源正極開(kāi)始，把電源、開(kāi)關(guān)、滑動(dòng)變阻器、“伏安法”部分挨次串連起來(lái)即可(注意電表的正負(fù)接線柱和量程，滑動(dòng)變阻器應(yīng)調(diào)到阻值最大處)。對(duì)分壓電路，應(yīng)當(dāng)先把電源、開(kāi)關(guān)和滑動(dòng)變阻器的所有電阻絲三部分用導(dǎo)線連結(jié)起來(lái)，而后在滑動(dòng)變阻器電阻絲兩頭之中任選一個(gè)接頭，比較該接頭和滑動(dòng)頭的電勢(shì)高低，根據(jù)“伏安法”部分電表正負(fù)接線柱的狀況，將“伏安法”部分接入該兩點(diǎn)間。(注意滑動(dòng)變阻器應(yīng)調(diào)到使“伏安法”部分所接兩點(diǎn)間阻值最小處)命題法3實(shí)驗(yàn)的遷徙、拓展與創(chuàng)新典例3有一根修長(zhǎng)而均勻的金屬管線樣品，長(zhǎng)約為60cm，電阻大概為6Ω，橫截面如圖甲所示。用螺旋測(cè)微器丈量金屬管線的外徑，示數(shù)如圖乙所示，金屬管線的外徑為_(kāi)_______mm；現(xiàn)有以下器械：A．電流表(量程0.6A，內(nèi)阻約0.1Ω)B．電流表(量程3A，內(nèi)阻約0.03Ω)C．電壓表(量程3V，內(nèi)阻約3kΩ)D．滑動(dòng)變阻器(1750Ω，0.3A)E．滑動(dòng)變阻器(15Ω，3A)F．蓄電池(6V，內(nèi)阻很小)G．開(kāi)關(guān)一個(gè)，帶夾子的導(dǎo)線若干要進(jìn)一步精準(zhǔn)丈量金屬管線樣品的阻值，電流表應(yīng)選________，滑動(dòng)變阻器應(yīng)選________。(只填代號(hào)字母)請(qǐng)將以下圖的實(shí)質(zhì)丈量電路增補(bǔ)完好。(4)已知金屬管線樣品資料的電阻率為ρ，經(jīng)過(guò)多次丈量得出金屬管線的電阻為R，金屬管線的外徑為d，要想求得金屬管線內(nèi)形狀不規(guī)則的中空部分的