第3节-实验：导体电阻率的测量课件

1第第3节实验：导体电阻率的测量节实验：导体电阻率的测量2核心素养核心素养物理观念物理观念科学思维科学思维科学探究科学探究掌握测定金属电阻掌握测定金属电阻率的实验原理、实率的实验原理、实验器材。验器材。进一步掌握用伏安法测电阻的进一步掌握用伏安法测电阻的电路的设计思想，会根据不同电路的设计思想，会根据不同情况设计电路图。情况设计电路图。科学态度与责任：在实验过程科学态度与责任：在实验过程中保持很好地交流、合作，准中保持很好地交流、合作，准确记录数据，认真进行数据处确记录数据，认真进行数据处理。理。了解本实验需要了解本实验需要测的物理量及所测的物理量及所用的器材和方法；用的器材和方法；能进行分组分层、能进行分组分层、自主合作探究，自主合作探究，能综合信息进行能综合信息进行数据处理。数据处理。31.设计原理设计原理常用的刻度尺的最小分度一般为常用的刻度尺的最小分度一般为1 mm，使用时估读到毫米的下一位。，使用时估读到毫米的下一位。实验一长度的测量及测量工具的选用实验一长度的测量及测量工具的选用一、刻度尺一、刻度尺42.刻度尺的使用方法刻度尺的使用方法(1)使使用用前前要要观观察察刻刻度度尺尺的的零零刻刻度度线线、量量程程及及最最小小刻刻度度值值，根根据据待待测测物物的的大大小小和和所需达到的测量准确度，选择合适的刻度尺。所需达到的测量准确度，选择合适的刻度尺。(2)测量物体的长度时，刻度尺应与被测物体平行，刻度线紧贴被测物体。测量物体的长度时，刻度尺应与被测物体平行，刻度线紧贴被测物体。(3)通通常常测测量量时时，将将刻刻度度尺尺的的零零刻刻度度线线与与被被测测长长度度的的起起始始端端对对齐齐；使使用用零零刻刻度度线线已被磨损的刻度尺时，则可以让某一整数刻度线与被测长度的起始端对齐。已被磨损的刻度尺时，则可以让某一整数刻度线与被测长度的起始端对齐。(4)观察示数时，视线应与刻度尺垂直，并与刻度线正对。观察示数时，视线应与刻度尺垂直，并与刻度线正对。(5)读数时，应估计到最小刻度的下一位。读数时，应估计到最小刻度的下一位。5二、游标卡尺二、游标卡尺1.结构及作用结构及作用游游标标卡卡尺尺是是测测量量长长度度的的较较精精密密的的仪仪器器，它它的的主主要要部部分分由由一一根根主主尺尺和和一一根根_(或称副尺或称副尺)构成，如图所示。构成，如图所示。游标尺游标尺62.原理原理(以十分度为例以十分度为例)主主尺尺的的最最小小分分度度是是_，副副尺尺上上有有10个个等等分分刻刻度度，它它们们的的总总长长度度等等于于9 mm，因因此此副副尺尺上上每每一一个个分分度度比比主主尺尺的的最最小小分分度度小小0.1 mm。当当副副尺尺的的零零刻刻度度线线与与主主尺尺的的零零刻刻度度线线对对齐齐时时，副副尺尺上上的的第第一一条条刻刻线线、第第二二条条刻刻线线依依次次与与主主尺尺的的1 mm刻刻线线、2 mm刻刻线线分分别别相相差差0.1 mm、0.2 mm，副副尺尺上上第第十十条条刻刻线线正正好好对对齐齐主主尺尺上上9 mm刻刻度度线线，这这种种游游标标卡卡尺尺可可以以准准确确到到_，其其他他不不同同准准确度的游标卡尺的原理也是一样的。确度的游标卡尺的原理也是一样的。1 mm0.1 mm7见表格见表格游标卡尺游标卡尺精度精度(mm)测量结果测量结果n为游标卡为游标卡尺上正对刻度左侧的尺上正对刻度左侧的小格数小格数(mm)小格数小格数刻度总长度刻度总长度(mm)主尺与游标卡主尺与游标卡尺每小格长度尺每小格长度差差(mm)1090.10.10.1n20190.050.050.05n50490.020.020.02n83.使用方法使用方法(1)校零位：使卡脚并拢，查看游标与主尺零刻线是否对齐，否则加以修正。校零位：使卡脚并拢，查看游标与主尺零刻线是否对齐，否则加以修正。(2)测测量量：将将待待测测物物放放在在两两测测量量爪爪之之间间(注注：测测一一般般物物长长用用外外测测量量爪爪，测测孔孔径径等等物物体体内内部部长长度度时时，用用内内测测量量爪爪，测测深深槽槽或或深深筒筒时时，用用游游标标后后的的深深度度尺尺窄窄片片)，移移动动游标，使测量爪刚好与物体接触即可读数。游标，使测量爪刚好与物体接触即可读数。(3)读数：读数：以游标零刻线位置为准，在主尺上读取整毫米数以游标零刻线位置为准，在主尺上读取整毫米数L0。看看游游标标上上第第几几条条刻刻线线与与主主尺尺上上的的某某一一刻刻线线对对齐齐，从从游游标标上上读读出出毫毫米米以以下下的的小小数数为为KL，式中，式中K为与主尺某刻线对齐的游标第为与主尺某刻线对齐的游标第K条刻线，条刻线，L为游标卡尺的精度。为游标卡尺的精度。得读数为得读数为L0KL。94.注意事项注意事项(1)不不管管是是10分分度度的的游游标标卡卡尺尺，还还是是20分分度度、50分分度度的的游游标标卡卡尺尺，在在读读数数时时均均不不需要向后估读一位。需要向后估读一位。(2)读数时要使视线与尺垂直，避免产生视差。读数时要使视线与尺垂直，避免产生视差。(3)使用卡尺时应防止撞击，切不可用游标卡尺量度毛坯，以免损伤测脚。使用卡尺时应防止撞击，切不可用游标卡尺量度毛坯，以免损伤测脚。(4)测脚必须紧靠工件，用制动螺丝把游标尺固定后再读数。测脚必须紧靠工件，用制动螺丝把游标尺固定后再读数。10三、螺旋测微器三、螺旋测微器1.结构及作用结构及作用112.测量原理测量原理螺螺旋旋测测微微器器又又叫叫_，它它是是一一种种比比游游标标卡卡尺尺更更精精密密的的测测量量长长度度的的仪仪器器，如如图图所所示示的的是是一一种种常常用用的的螺螺旋旋测测微微器器，用用它它测测量量长长度度可可以以准准确确到到_，它它的的测测砧砧A和和固固定定刻刻度度B固固定定在在尺尺架架C上上，可可动动刻刻度度E、旋旋钮钮D、微微调调旋旋钮钮D、测测微微螺螺杆杆F是是连连在在一一起起的的，并并通通过过精精密密螺螺纹纹套套在在B上上，精精密密螺螺纹纹的的螺螺距距为为_，即即D每每旋旋转转一一周周，F前前进进或或者者后后退退0.5 mm，可可动动刻刻度度E上上的的刻刻度度为为50等等分分，每每一一小小格格表表示示0.01 mm，这这也也就就是是螺螺旋旋测测微微器器的的精精度度，读读数数时时再再估估读读一一位位，即即可可测测到到0.001 mm，故也叫作千分尺。，故也叫作千分尺。千分尺千分尺0.01 mm0.5 mm123.使用方法使用方法(1)校校准准零零位位：测测量量前前使使测测微微螺螺杆杆F和和测测砧砧A并并拢拢，可可动动刻刻度度E的的零零刻刻度度与与固固定定刻刻度度B的轴向线应在固定刻度的零刻度线处对齐，否则应加以修正。的轴向线应在固定刻度的零刻度线处对齐，否则应加以修正。(2)测测量量：旋旋动动旋旋钮钮D，将将测测微微螺螺杆杆F旋旋出出，把把被被测测的的物物体体放放入入A、F之之间间的的夹夹缝缝中中，转转动动D，当当F将将要要接接触触物物体体时时，再再轻轻轻轻转转动动微微调调旋旋钮钮D，当当听听到到“嗒嗒、嗒嗒”的的声音时声音时(表明待测物刚好被夹住表明待测物刚好被夹住)，然后转动锁紧手柄使，然后转动锁紧手柄使F止动。止动。(3)读读数数：测测量量时时被被测测物物体体长长度度的的整整数数毫毫米米数数由由固固定定刻刻度度读读出出，小小数数部部分分由由可可动动刻度读出。刻度读出。测测量量值值(毫毫米米)固固定定刻刻度度数数(毫毫米米)(注注意意半半毫毫米米刻刻线线是是否否露露出出)可可动动刻刻度度数数(估估读读一位一位)0.01(毫米毫米)134.注意事项注意事项(1)测测量量时时，当当F将将要要接接触触被被测测物物体体时时，要要停停止止使使用用D，改改用用D，以以避避免免F和和被被测测物体间产生过大的压力，这样，既可以保护仪器又能保证测量结果准确。物体间产生过大的压力，这样，既可以保护仪器又能保证测量结果准确。(2)读数时，要注意固定刻度上表示半毫米的刻度线是否已经露出。读数时，要注意固定刻度上表示半毫米的刻度线是否已经露出。(3)读读数数时时要要准准确确到到0.01 mm，估估读读到到0.001 mm，即即测测量量结结果果若若用用mm为为单单位位，则则小小数数点点后后面面必必须须保保留留三三位位。如如在在测测量量中中发发现现可可动动刻刻度度中中某某刻刻度度线线正正好好与与固固定定刻刻度度的的水水平平线线对对齐齐，则则最最后后一一位位读读数数要要补补上上一一个个零零。如如某某同同学学读读出出的的读读数数为为“6.32 mm”，肯定有效数字是错的，正确的应读成，肯定有效数字是错的，正确的应读成6.320 mm。14一、实验目的一、实验目的1.掌握螺旋测微器、游标卡尺的原理及读数方法，会正确使用。掌握螺旋测微器、游标卡尺的原理及读数方法，会正确使用。2.练习使用电流表、电压表及伏安法测电阻。练习使用电流表、电压表及伏安法测电阻。3.测定金属的电阻率。测定金属的电阻率。实验二金属丝电阻率的测量实验二金属丝电阻率的测量15二、实验原理二、实验原理毫米刻度尺毫米刻度尺螺旋测微器螺旋测微器16三、实验器材三、实验器材螺螺旋旋测测微微器器、_、电电压压表表、电电流流表表、开开关关及及导导线线、待待测测金金属属丝丝、电源电源(学生电源学生电源)、_。毫米刻度尺毫米刻度尺滑动变阻器滑动变阻器17四、实验步骤四、实验步骤1.测直径：用螺旋测微器在待测金属丝上三个不同位置各测一次直径，并记录。测直径：用螺旋测微器在待测金属丝上三个不同位置各测一次直径，并记录。2.连电路：按实验原理中的电路图连接实验电路。连电路：按实验原理中的电路图连接实验电路。3.量量长长度度：用用_测测量量接接入入电电路路中中的的待待测测金金属属丝丝的的有有效效长长度度，重重复复测测量量3次，并记录。次，并记录。4.求求电电阻阻：把把滑滑动动变变阻阻器器的的滑滑动动触触头头调调节节到到使使接接入入电电路路中中的的电电阻阻值值_的的位位置置，电电路路经经检检查查确确认认无无误误后后，闭闭合合开开关关S。改改变变滑滑动动变变阻阻器器滑滑动动触触头头的的位位置置，读读出出几几组组相相应的电流表、电压表的示数应的电流表、电压表的示数I和和U的值，记入表格内，断开开关的值，记入表格内，断开开关S。5.拆除实验电路，整理好实验器材。拆除实验电路，整理好实验器材。毫米刻度尺毫米刻度尺最大最大18五、数据处理五、数据处理1.金属丝直径的测量金属丝直径的测量(1)特别注意半刻度是否露出。特别注意半刻度是否露出。(2)因因螺螺旋旋测测微微器器的的精精确确度度为为0.01 mm，可可动动刻刻度度上上对对齐齐的的格格数数需需要要估估读读，所所以以，若若以毫米为单位的话，最后一位应出现在小数点后的第三位上。以毫米为单位的话，最后一位应出现在小数点后的第三位上。(3)把三个不同位置的测量结果求平均值作为直径把三个不同位置的测量结果求平均值作为直径d。2.金属丝长度的测量金属丝长度的测量(1)应测量接入电路中的有效长度。应测量接入电路中的有效长度。(也要估读也要估读)(2)把把3次测量结果求平均值作为长度次测量结果求平均值作为长度l。193.电阻电阻R的测量的测量(1)平平均均值值法法：可可以以用用每每次次测测量量的的U、I分分别别计计算算出出电电阻阻，再再求求出出电电阻阻的的平平均均值值，作作为为测量结果。测量结果。(2)图图像像法法：可可建建立立UI坐坐标标系系，将将测测量量的的对对应应U、I值值描描点点作作出出图图像像，利利用用图图像像斜斜率来求出电阻值率来求出电阻值R。4.电阻率的计算电阻率的计算20六、误差分析六、误差分析1.金属丝直径、长度的测量带来偶然误差。金属丝直径、长度的测量带来偶然误差。2.电流表外接法，电流表外接法，R测测R真真导致导致测测真真(系统误差系统误差)。3.通电时间过长，电流过大，都会导致电阻率发生变化通电时间过长，电流过大，都会导致电阻率发生变化(系统误差系统误差)。21七、注意事项七、注意事项1.为为了了方方便便，应应在在金金属属导导线线连连入入电电路路前前测测导导线线直直径径，为为了了准准确确，应应测测量量拉拉直直悬悬空空的的连连入电路的导线的有效长度，且各测量三次，取平均值。入电路的导线的有效长度，且各测量三次，取平均值。2.测测量量电电路路应应选选用用电电流流表表外外接接法法，且且测测电电阻阻时时，电电流流不不宜宜过过大大，通通电电时时间间不不宜宜太太长长，因为电阻率随温度而改变。因为电阻率随温度而改变。3.为准确求出为准确求出R的平均值，应多测几组的平均值，应多测几组U、I数值，然后采用数值，然后采用UI图像法求出电阻。图像法求出电阻。4.滑动变阻器用限流式接法就可以满足该实验的要求。滑动变阻器用限流式接法就可以满足该实验的要求。22例例1 现现用用最最小小分分度度为为1 mm的的米米尺尺测测量量金金属属丝丝长长度度，如如图图所所示示，图图中中箭箭头头所所指指位位置置是是拉拉直直的的金金属属丝丝两两端端在在米米尺尺上上相相对对应应的的位位置置，测测得得的的金金属属丝丝长长度度为为_mm。在在测测量量金金属属丝丝直直径径时时，如如果果受受条条件件限限制制，身身边边只只有有米米尺尺1把把和和圆圆柱柱形形铅铅笔笔1支支。如如何较准确地测量金属丝的直径？请简述测量方法。何较准确地测量金属丝的直径？请简述测量方法。核心要点核心要点游标卡尺和螺旋测微器的读数游标卡尺和螺旋测微器的读数23答案答案972.0金属丝直径测量方法见解析金属丝直径测量方法见解析24例例2(1)用用螺螺旋旋测测微微器器测测量量圆圆柱柱体体的的直直径径时时，示示数数如如图图甲甲所所示示，此此示示数数为为_mm。(2)用游标卡尺测量某物体的厚度时，示数如图乙所示，此示数为用游标卡尺测量某物体的厚度时，示数如图乙所示，此示数为_mm。解解析析(1)螺螺旋旋测测微微器器的的读读数数固固定定刻刻度度读读数数可可动动刻刻度度读读数数，题题中中螺螺旋旋测测微微器器的的固固定定刻刻度度读读数数为为8 mm，可可动动刻刻度度读读数数为为47.00.01 mm0.470 mm，所所以以读读数数为为8 mm0.470 mm8.470 mm。25(2)游游标标卡卡尺尺的的读读数数主主尺尺读读数数(整整毫毫米米数数)游游标标尺尺读读数数(对对齐齐格格数数精精度度)，题题中中游游标标卡卡尺尺的的主主尺尺部部分分的的读读数数为为20 mm，对对齐齐格格数数为为第第12条条，20分分度度的的游游标标卡卡尺尺的的精度为精度为0.05 mm，所以读数为，所以读数为20 mm120.05 mm20.60 mm。答案答案(1)8.470(2)20.6026针对训练针对训练1 用刻度尺测量一木板的长度如图所示，木板的长度应记为用刻度尺测量一木板的长度如图所示，木板的长度应记为_cm。解解析析因因为为所所用用刻刻度度尺尺的的分分度度值值为为1 mm，所所以以应应估估读读到到小小数数点点后后的的第第2位位。木木板板的长度是的长度是10 cm4 mm估计值，记作估计值，记作10.41 cm。(或或10.42 cm、10.40 cm均可均可)答案答案10.41(或或10.42、10.40均可均可)27针对训练针对训练2 如图为如图为10分度的游标卡尺测量钢管内径时的示数，其示数为分度的游标卡尺测量钢管内径时的示数，其示数为()A.2.90 cm B.2.9 cmC.2.27 mm D.2.27 cm解解析析游游标标卡卡尺尺的的主主尺尺读读数数为为2.2 cm，游游标标尺尺上上第第7个个刻刻度度和和主主尺尺上上某某一一刻刻度度对对齐齐，游游标标读读数数为为0.17 mm0.7 mm0.07 cm，所所以以最最终终读读数数为为：主主尺尺读读数数游游标尺读数为：标尺读数为：2.2 cm0.07 cm2.27 cm；故选；故选D。答案答案D28针针对对训训练练3 用用螺螺旋旋测测微微器器测测量量一一根根金金属属丝丝的的直直径径，如如图图所所示示的的读读数数是是_mm。解解析析螺螺旋旋测测微微器器的的固固定定刻刻度度读读数数为为0.5 mm，可可动动刻刻度度读读数数为为0.0118.0 mm0.180 mm，所以最终读数为，所以最终读数为0.680 mm。答案答案0.680291.两种接法的特点两种接法的特点(1)限流式接法耗能低，但电压调节范围小；限流式接法耗能低，但电压调节范围小；(2)分压式接法电压调节范围大，并且可从零开始变化。分压式接法电压调节范围大，并且可从零开始变化。核心要点核心要点滑动变阻器的使用方法滑动变阻器的使用方法302.滑动变阻器的两种接法及其应用滑动变阻器的两种接法及其应用限流式接法限流式接法分压式接法分压式接法电路图电路图闭合开关前滑片位置闭合开关前滑片位置滑片在最左端，以保证滑滑片在最左端，以保证滑动变阻器接入电路中的阻动变阻器接入电路中的阻值最大值最大滑片在最左端，开始时滑片在最左端，开始时R两两端的电压为零端的电压为零3132例例3 如如图图所所示示，滑滑动动变变阻阻器器R1的的最最大大阻阻值值是是200，R2300，A、B两端电压两端电压UAB8 V。(1)当当S断断开开时时，移移动动滑滑片片P，R2两两端端可可获获得得的的电电压压变变化化范范围围是是多少？多少？(2)当当S闭闭合合时时，移移动动滑滑片片P，R2两两端端可可获获得得的的电电压压变变化化范范围围是是多少？多少？33(2)当当S闭闭合合时时，滑滑动动变变阻阻器器R1为为分分压压式式接接法法，当当滑滑片片在在最最下下端端时时，R2两两端端电电压压为为0，当当滑滑片片在在最最上上端端时时，R2两两端端的的电电压压最最大大，为为8 V，所所以以R2两两端端的的电电压压变变化化范范围围为为08 V。答案答案(1)4.88 V(2)08 V34方法总结方法总结1.滑滑动动变变阻阻器器接接入入电电路路时时，金金属属杆杆的的两两个个端端点点不不能能同同时时接接入入电电路路，否否则则电电流流将将从从金属杆流过而将滑动变阻器短路。金属杆流过而将滑动变阻器短路。2.限限流流式式接接法法电电压压调调节节范范围围较较小小，而而分分压压式式接接法法电电压压调调节节范范围围较较大大(电电压压最最小小值值从从0开始开始)，在具体应用中要根据题目要求合理选择。，在具体应用中要根据题目要求合理选择。35针针对对训训练练4(多多选)滑滑动动变变阻阻器器的的原原理理如如图图所所示示，则则下下列列说说法法中正确的是中正确的是()A.若若将将a、c两两端端连连在在电电路路中中，则则当当滑滑片片OP向向右右滑滑动动时时，变变阻器接入电路中的阻值增大阻器接入电路中的阻值增大B.若若将将a、d两两端端连连在在电电路路中中，则则当当滑滑片片OP向向右右滑滑动动时时，变变阻器接入电路中的阻值减小阻器接入电路中的阻值减小C.将将滑滑动动变变阻阻器器以以限限流流式式接接法法接接入入电电路路时时，必必须须连连入入三三个个接接线柱线柱D.将将滑滑动动变变阻阻器器以以分分压压式式接接法法接接入入电电路路时时，必必须须连连入入三三个个接接线柱线柱36解解析析若若将将a、c两两端端连连在在电电路路中中，aP部部分分将将连连入入电电路路，则则当当滑滑片片OP向向右右滑滑动动时时，aP部部分分的的导导线线长长度度变变长长，变变阻阻器器接接入入电电路路中中的的阻阻值值将将增增大大，A正正确确；若若将将a、d两两端端连连在在电电路路中中，也也是是aP部部分分将将连连入入电电路路，则则当当滑滑片片OP向向右右滑滑动动时时，aP部部分分的的导导线线长长度度变变长长，变变阻阻器器接接入入电电路路中中的的阻阻值值将将增增大大，B错错误误；A、B两两个个选选项项中中均均为为限限流流式式接接法法，可可见见在在限限流流式式接接法法中中，a、b两两个个接接线线柱柱中中任任意意选选一一个个，c、d两两个个接接线线柱柱中中任任意意选选一一个个，接接入入电电路路即即可可，C错错误误；在在滑滑动动变变阻阻器器的的分分压压式式接接法法中中，a、b两两个个接接线线柱柱必必须须接接入入电电路路，c、d两两个个接接线线柱柱中中任任意意选选一一个个，接接入入电电路路即即可可，D正确。正确。答案答案AD371.伏安法测电阻原理伏安法测电阻原理核心要点核心要点伏安法测电阻伏安法测电阻382.电流表的两种接法电流表的两种接法393.选择电流表内、外接的常用方法选择电流表内、外接的常用方法(1)直直接接比比较较法法：适适用用于于Rx、RA、RV的的大大小小大大致致可可以以估估计计的的情情况况，当当RxRA时时，采采用用内内接接法法，当当RxRV时时，采采用用外外接接法法，即即大大电电阻阻用用内内接接法法，小小电电阻阻用用外外接接法法，可记忆为可记忆为“大内小外大内小外”。(2)公式计算法公式计算法40(3)试试触触法法：适适用用于于Rx、RV、RA的的阻阻值值关关系系都都不不能能确确定定的的情情况况，如如图图所所示示，把把电电压压表表的的可可动动接接线线端端分分别别试试接接b、c两两点点，观观察察两两电电表表的的示示数数变变化化，若若电电流流表表的的示示数数变变化化明明显显，说说明明电电压压表表的的分分流流作作用用对对电电路路影影响响大大，应应选选用用内内接接法法，若若电电压压表表的的示示数有明显变化，说明电流表的分压作用对电路影响大，所以应选外接法。数有明显变化，说明电流表的分压作用对电路影响大，所以应选外接法。41例例4 在在伏伏安安法法测测电电阻阻的的实实验验中中，待待测测电电阻阻Rx约约为为200，电电压压表表V的的内内阻阻约约为为2 k，电流表，电流表A的内阻约为的内阻约为10，测量电路中电流表的连接方式如图甲或图乙所示。，测量电路中电流表的连接方式如图甲或图乙所示。42答案答案Rx1大于小于大于小于43主主编编点点评评内内接接法法的的误误差差来来自自电电流流表表的的分分压压，外外接接法法的的误误差差来来自自电电压压表表的的分分流流，哪个误差小就选哪一个。哪个误差小就选哪一个。44针针对对训训练练5 在在电电学学实实验验中中，常常常常需需要要测测量量电电学学元元件件的的电电阻阻值值，如如：小小灯灯泡泡、金金属属丝丝、电电流流表表内内阻阻、电电压压表表内内阻阻、待待测测电电阻阻等等。利利用用伏伏安安法法测测量量某某电电阻阻的的阻阻值值，有有如下实验器材：如下实验器材：待测电阻，阻值约为待测电阻，阻值约为100 电流表电流表(量程量程00.3 A，内阻约，内阻约0.125)电压表电压表(量程量程015 V，内阻约，内阻约5 k)电源电源15 V45滑动变阻器滑动变阻器(阻值阻值010，允许最大电流，允许最大电流2 A)开关一个，导线若干条开关一个，导线若干条请请根根据据器器材材的的规规格格和和实实验验要要求求尽尽量量减减小小误误差差，用用铅铅笔笔画画出出实实验验电电路路图图，再再连连接接线线路图。路图。46答案见解析答案见解析47例例5 在在测测定定金金属属电电阻阻率率的的实实验验中中，所所用用金金属属电电阻阻丝丝的的电电阻阻约约为为30。现现通通过过以以下下实验测量该电阻丝的电阻率。实验测量该电阻丝的电阻率。(1)用螺旋测微器测出电阻丝的直径为用螺旋测微器测出电阻丝的直径为d。(2)实验中能提供的器材有开关、若干导线及下列器材：实验中能提供的器材有开关、若干导线及下列器材：电压表电压表V1(量程为量程为03 V，内阻约为，内阻约为3 k)电压表电压表V2(量程为量程为015 V，内阻约为，内阻约为15 k)电流表电流表A1(量程为量程为0100 mA，内阻约为，内阻约为5)核心要点核心要点金属丝电阻率的测量实验原理及操作金属丝电阻率的测量实验原理及操作48电流表电流表A2(量程为量程为00.6 A，内阻约为，内阻约为0.1)滑动变阻器滑动变阻器R1(05)滑动变阻器滑动变阻器R2(01 k)电源电源(电动势为电动势为4.5 V，内阻不计，内阻不计)为为了了便便于于调调节节电电路路并并能能较较准准确确地地测测出出电电阻阻丝丝的的阻阻值值，电电流流表表应应选选_，滑滑动动变阻器应选变阻器应选_。49(3)如如图图所所示示，将将电电阻阻丝丝拉拉直直后后，将将其其两两端端分分别别固固定定在在刻刻度度尺尺两两端端的的接接线线柱柱a和和b上上，刻刻度度尺尺的的中中间间有有一一个个可可沿沿电电阻阻丝丝滑滑动动的的触触头头，触触头头的的另另一一端端为为接接线线柱柱c，当当用用手手按按下下触触头头时时，触触头头才才与与电电阻阻丝丝接接触触，触触头头的的位位置置可可在在刻刻度度尺尺上上读读出出。实实验验中中改改变变触触头头与与电电阻阻丝丝接接触触的的位位置置后后移移动动滑滑动动变变阻阻器器的的滑滑片片，使使电电流流表表示示数数I保保持持不不变变，分分别别测测量量出出多多组组接接入入电电路路中中电电阻阻丝丝的的长长度度L与与对对应应的的电电压压表表的的示示数数U。请请在在图图中中完完成成实实验验电电路路的的连连接接，部部分分已已连连好好的的线线不不能能改改动动。(要要求求：能能改改变变接接入入电电路路中的电阻线的长度和能进行多次测量中的电阻线的长度和能进行多次测量)50解解析析(2)由由于于电电源源电电动动势势为为4.5 V，所所以以电电压压表表应应选选V1，由由欧欧姆姆定定律律可可知知，通通过过待测电阻的最大电流为待测电阻的最大电流为51答案答案(2)A1R1(3)电路图如解析图所示电路图如解析图所示52针针对对训训练练6 在在“测测定定金金属属的的电电阻阻率率”的的实实验验中中，需需要要用用刻刻度度尺尺测测出出待待测测金金属属丝丝的的长长度度l，用用螺螺旋旋测测微微器器测测出出金金属属丝丝的的直直径径d，用用电电流流表表和和电电压压表表测测出出金金属属丝丝的的电电阻阻Rx。(1)请写出计算金属丝电阻率的表达式请写出计算金属丝电阻率的表达式_(用上述测量的字母表示用上述测量的字母表示)。(2)若若实实验验中中测测量量金金属属丝丝的的长长度度和和直直径径时时，刻刻度度尺尺和和螺螺旋旋测测微微器器的的示示数数分分别别如如图图甲甲、乙乙所所示示，则则金金属属丝丝长长度度的的测测量量值值为为l_cm，金金属属丝丝直直径径的的测测量量值值为为d_mm。甲乙甲乙53(3)用用电电流流表表和和电电压压表表测测金金属属丝丝的的电电阻阻时时，由由于于电电压压表表、电电流流表表内内阻阻的的影影响响，不不论论使使用用电电流流表表内内接接法法还还是是电电流流表表外外接接法法，都都会会产产生生系系统统误误差差。按按如如图图丙丙所所示示的的电电路进行测量，可以消除由于电表内阻造成的系统误差。路进行测量，可以消除由于电表内阻造成的系统误差。丙丙54利用该电路进行实验的主要操作过程是：利用该电路进行实验的主要操作过程是：第第一一步步：先先将将R2的的滑滑片片调调到到最最左左端端，单单刀刀双双掷掷开开关关S2掷掷向向1闭闭合合，闭闭合合开开关关S1，调调节节滑滑动动变变阻阻器器R1和和R2，使使电电压压表表和和电电流流表表的的示示数数尽尽量量大大些些(不不超超过过量量程程)，读读出出此时电压表和电流表的示数此时电压表和电流表的示数U1、I1。第第二二步步：保保持持两两滑滑动动变变阻阻器器的的滑滑片片位位置置不不变变，将将单单刀刀双双掷掷开开关关S2掷掷向向2闭闭合合，读读出此时电压表和电流表的示数出此时电压表和电流表的示数U2、I2。请写出由以上记录数据计算被测电阻请写出由以上记录数据计算被测电阻Rx的表达式的表达式Rx_。55例例6 在在“测测定定金金属属的的电电阻阻率率”实实验验中中，所所用用测测量量仪仪器器均均已已校校准准。待待测测金金属属丝丝接接入入电路部分的长度约为电路部分的长度约为50 cm。(1)用用螺螺旋旋测测微微器器测测量量金金属属丝丝的的直直径径，其其中中某某一一次次测测量量结结果果如如图图所所示示，其其读读数数应应为为_mm(该值接近多次测量的平均值该值接近多次测量的平均值)。核心要点核心要点金属丝电阻率的测量实验数据处理金属丝电阻率的测量实验数据处理56(2)用用伏伏安安法法测测金金属属丝丝的的电电阻阻Rx。实实验验所所用用器器材材为为电电池池组组(提提供供电电压压为为3 V)、电电流流表表(内内阻阻约约0.1)、电电压压表表(内内阻阻约约3 k)、滑滑动动变变阻阻器器R(020，额额定定电电流流2 A)、开关、导线若干。开关、导线若干。某小组同学利用以上器材正确连接好电路，进行实验测量，记录数据如下：某小组同学利用以上器材正确连接好电路，进行实验测量，记录数据如下：次数次数1234567U/V0.100.300.701.001.501.702.30I/A0.0200.0600.1600.2200.3400.4600.52057由由以以上上实实验验数数据据可可知知，他他们们测测量量Rx是是采采用用下下图图中中的的_图图(选选填填“甲甲”或或“乙乙”)。58(3)下下图图是是测测量量Rx的的实实验验器器材材实实物物图图，图图中中已已连连接接了了部部分分导导线线，滑滑动动变变阻阻器器的的滑滑片片P置置于于变变阻阻器器的的一一端端。请请根根据据(2)所所选选的的电电路路图图，补补充充完完成成图图中中实实物物间间的的连连线线，并使闭合开关的瞬间，电压表或电流表不至于被烧坏。并使闭合开关的瞬间，电压表或电流表不至于被烧坏。59(4)这这个个小小组组的的同同学学在在坐坐标标纸纸上上建建立立U、I坐坐标标系系，如如下下图图所所示示，图图中中已已标标出出了了与与测测量量数数据据对对应应的的4个个坐坐标标点点。请请在在图图中中标标出出第第2、4、6次次测测量量数数据据的的坐坐标标点点，并并描描绘出绘出UI图线。由图线得到金属丝的阻值图线。由图线得到金属丝的阻值Rx_(保留保留2位有效数字位有效数字)。60(5)根据以上数据可以估算出金属丝电阻率约为根据以上数据可以估算出金属丝电阻率约为_。A.1102 m B.1103 mC.1106 m D.1108 m(6)任任何何实实验验测测量量都都存存在在误误差差，本本实实验验所所用用测测量量仪仪器器均均已已校校准准，下下列列关关于于误误差差的的说法中正确的是说法中正确的是_(有多个正确选项有多个正确选项)。A.用螺旋测微器测量金属丝直径时，由读数引起的误差属于系统误差用螺旋测微器测量金属丝直径时，由读数引起的误差属于系统误差B.由电流表和电压表内阻引起的误差属于偶然误差由电流表和电压表内阻引起的误差属于偶然误差C.若将电流表和电压表的内阻计算在内，可以消除由测量仪表引起的系统误差若将电流表和电压表的内阻计算在内，可以消除由测量仪表引起的系统误差D.用用UI图像处理数据求金属丝电阻可以减小偶然误差图像处理数据求金属丝电阻可以减小偶然误差61(3)实物图如图甲所示实物图如图甲所示解析解析(1)螺旋测微器的读数为螺旋测微器的读数为0 mm39.80.01 mm0.398 mm。62图线的斜率反映了金属丝的电阻，因此金属丝的电阻值图线的斜率反映了金属丝的电阻，因此金属丝的电阻值Rx4.4。(4)图图线线应应过过原原点点，选选尽尽可可能能多多的的点点连连成成一一条条直直线线，不不在在直直线线上上的的点点均均匀匀分分布布在在直线两侧，明显偏离的点应舍去，如图乙所示。直线两侧，明显偏离的点应舍去，如图乙所示。63(6)系系统统误误差差是是由由仪仪器器的的某某些些不不完完善善或或实实验验方方法法不不够够完完善善等等产产生生的的，其其测测量量结结果果总总是是偏偏大大或或偏偏小小；偶偶然然误误差差具具有有随随机机性性，可可以以通通过过多多次次测测量量取取平平均均值值或或图图像像法法来来减小偶然误差。减小偶然误差。答答案案(1)0.398(0.3950.399均均正正确确)(2)甲甲(3)见见解解析析图图甲甲(4)见见解解析析图图乙乙4.4(4.34.7均可均可)(5)C(6)CD64方法总结方法总结(1)实实物物连连接接时时，注注意意导导线线不不能能相相交交叉叉，并并且且要要注注意意闭闭合合开开关关时时，分分压压电电路路的的输输出端电压要为零。出端电压要为零。(2)对对螺螺旋旋测测微微器器进进行行读读数数时时要要注注意意：以以毫毫米米为为单单位位时时，小小数数点点后后面面要要有有三三位位有有效效数数字字，特特别别是是最最后后一一位位估估读读数数字字为为零零时时，不不能能省省略略。在在读读数数时时注注意意半半毫毫米米刻度线是否已露出。刻度线是否已露出。65针针对对训训练练7 某某同同学学想想要要了了解解导导线线在在质质量量相相同同时时，电电阻阻与与横横截截面面积积的的关关系系，选选取取了了材料相同、质量相等的材料相同、质量相等的5卷导线，进行了如下实验：卷导线，进行了如下实验：(1)用螺旋测微器测量某一导线的直径如图所示。读得直径用螺旋测微器测量某一导线的直径如图所示。读得直径d_mm。66(2)该同学经实验测量及相关计算得到如下数据：该同学经实验测量及相关计算得到如下数据：请请你你根根据据以以上上数数据据判判断断，该该种种导导线线的的电电阻阻R与与横横截截面面积积S是是否否满满足足反反比比关关系系？若若满足反比关系，请说明理由；若不满足，请写出满足反比关系，请说明理由；若不满足，请写出R与与S应满足的关系。应满足的关系。电阻电阻R/121.050.023.910.03.1导线直径导线直径d/mm0.8010.9991.2011.4941.998导线横截面积导线横截面积S/mm20.5040.7841.1331.7533.135(3)若若导导线线的的电电阻阻率率5.110 7 m，则则表表中中阻阻值值为为3.1 的的导导线线长长度度l_m(结果保留结果保留2位有效数字位有效数字)。67解析解析(1)由图可知，导线直径由图可知，导线直径d1 mm20.00.01 mm1.200 mm。(2)由表中数据分析发现由表中数据分析发现RS2常量，所以常量，所以R与与S不满足反比关系。不满足反比关系。把数据代入上式解得把数据代入上式解得l19 m。答案答案(1)1.200(2)不满足不满足R与与S2成反比成反比(或或RS2常量常量)(3)19