高考物理第一轮考点总复习-实验：测定金属的电阻率教学课件

2021/01/221电电路路实验：测定金属的电阻率实验：测定金属的电阻率第八章2021/01/222一、螺旋测微器一、螺旋测微器1.构造构造如如图图851所所示示是是常常用用的的螺螺旋旋测测微微器器，它它的的测测砧砧A和和固固定定刻刻度度G固固定定在在框框架架F上上，旋旋钮钮K、微微调调旋旋钮钮K和和可可动动刻刻度度H，测测微微螺螺杆杆P连连在在一一起起，通通过过精精密密螺纹套在螺纹套在G上上.32021/01/22图图8512021/01/2242.原理精密螺纹的螺距是0.5mm，即K每旋转一周，P前进或后退0.5mm，可动刻度分成50等份，每一等份表示0.01mm，即可动刻度每转过一等份，P前进或后退0.01mm.因此，从可动刻度旋转了多少个等份就知道长度变化了多少个0.01mm.用它测量长度，可以精确到 mm，还可以估读到0.001mm(即毫米的千分位)，因此螺旋测微器又称为千分尺.0.012021/01/2253.读数方法先从固定刻度G上读出半毫米整数倍的部分，不足半毫米的部分由可动刻度读出，即看可动刻度上的第几条刻度线与固定刻度线上的横线重合，从而读出可动刻度示数(注意估读).即有：2021/01/226测量长度=固定刻度示数+可动刻度示数精确度.(注意单位为mm)如图8-5-2所示，不足半毫米而从可动刻度上读的示数为15.5格，最后的读数为：2.0mm+15.50.01mm=2.155mm.图图8522021/01/2274.注意事项(1)测量前须校对零点：先使小砧A与测微螺杆P并拢，观察可动刻度的零刻度线与固定刻度的轴向线是否重合，以及可动刻度的边缘与固定刻度的零刻度线是否重合，否则应加以修正.2021/01/228(2)读数时，除注意观察毫米整数刻度线外，还要特别注意半毫米刻度线是否露出.螺旋测微器要估读，以毫米为单位时要保留到小数点后第三位.(3)测量时，当螺杆P快要接触被测物体时，要停止使用粗调旋钮K，改用微调旋钮K，当听到“咔、咔”响声时，停止转动微调旋钮K，并拧紧固定旋钮.这样做既可保护仪器，又能保证测量结果的准确性.2021/01/229二、测定金属的电阻率1.实验目的(1)练习使用螺旋测微器(2)学会用伏安法测量电阻的阻值(3)测定金属的电阻率2021/01/22102.实验原理根据电阻定律公式R=，只要测出金属导线的长度l和它的直径d，计算出导线的横截面积S，并用伏安法测出金属导线的电阻R，即可计算出金属导线的电阻率.3.实验器材米尺(最小分度值1mm)、螺旋测微器、直流电压表和直流电流表、滑动变阻器、电池、开关及连接导线、金属电阻丝.2021/01/22114.实验步骤(1)用螺旋测微器在被测金属导线上三个不同位置各测一次直径，求出其平均值d，计算出导线的横截面积S.(2)用毫米刻度尺测量接入电路中的被测量金属导线的有效长度，反复测量3次，求出其平均值l.2021/01/2212(3)依照图8-5-3所示的电路图用导线把器材连好，并把滑动变阻器的阻值调至最大.图图8532021/01/2213(4)电电路路经经检检查查无无误误后后，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片片的的位位置置，读读出出几几组组相相应应的的电电流流表表、电电压压表表的的示示数数I和和U的的值值，记记入入记记录录表表格格内内，断断开开开开关关S，求出电阻求出电阻R的平均值的平均值.(5)将测得的将测得的R、l、d的值代入电阻的值代入电阻率率计计算算公公式式 中中，计计算算出出金属导线的电阻率金属导线的电阻率.142021/01/225.注意事项(1)本实验中被测金属导线的电阻值较小，因此实验电路必须采用电流表外接法.(2)实验连线时，应先从电源的正极出发，依次将电源、开关、电流表、待测金属导线、滑动变阻器连成主干线路(闭合电路)，然后再把电压表并联在待测金属导线的两端.(3)金属导线的长度，应该是在连入电路之后再测量，测量的是接入电路部分的长度，并且要在拉直之后再测量.2021/01/2215(4)接通电源的时间不能过长，通过电阻丝的电流不能过大，否则金属丝将因发热而温度升高，这样会导致电阻率变大，造成较大误差.(5)要恰当选择电流表、电压表的量程，调节滑动变阻器的阻值时，应注意同时观察两表的读数，尽量使两表的指针偏转较大，以减小读数误差.2021/01/2216测定金属的电阻率的一般方法测定金属的电阻率的一般方法 在在“测量金属丝的电阻率测量金属丝的电阻率”的实验中：的实验中：(1)用用螺螺旋旋测测微微器器测测金金属属丝丝的的直直径径如如图图854所示，则金属丝的直径为所示，则金属丝的直径为 mm.图图854172021/01/22(2)已知电阻丝的电阻约为10，现备有下列器材供测量该电阻丝的电阻时选用，应选用的器材有(只填代号).A.量程是00.6A，内阻约 0.5的电流表；B.量程是03A，内阻约 0.1的电流表；2021/01/2218C.量程是03V，内阻约 6k的电压表；D.量程是015V，内阻约 30k的电压表；E.阻值为01k，额定电流为0.5A的滑动变阻器；F.阻值为020，额定电流为2A的滑动变阻器；G.蓄电池(6V)；H.开关一个，导线若干.(3)画出用伏安法测上述电阻丝电阻的电路图.2021/01/2219(1)该金属丝的直径为0.350mm.(2)先选电源：题中只给一直流电源，所以应先确定电源，选G.选电流表：电源选定后可估算总电流，不连入滑动变阻器，干路电流最大值Imax=0.6A，所以选A.若选电流表B，会有以下不足：首先0.6A电流太小，指针偏转范围不足刻度盘的三分之一，读数时误差较大；其次电流表量程越大，精确度越低，故不选B.2021/01/2220选选电电压压表表：若若选选电电压压表表C，量量程程3V，则则干干路路总总电电流流要要被被控控制制在在0.3A以以下下，由由上上列列所所选选电电流流表表A，指指针偏转可达到满刻度的一半针偏转可达到满刻度的一半.若选电压表若选电压表D，量程，量程15V，电源，电源6V，,此此时时电电压压表表指指针针偏偏转转范范围围虽虽满满足足指指针针在在1323刻刻度度盘盘范范围围，但但用用15V量量程程时时，精精确确度度太太低低，为为实实现现电电压压表表和和电电流流表表精精确确度度的的匹匹配配，应选电压表应选电压表C而不选电压表而不选电压表D.212021/01/22选变阻器：由于已选量程是3V的电压表，决定滑动变阻器必须采用分压电路连接方式.由于电阻丝阻值约为10，为在3V、0.3A以下范围内调节滑动变阻器，读取几组测量值，滑动变阻器应选020为宜，即F.显然，选取01000变阻器不行，一是阻值太大，变化不明显，易造成电压表、电流表超量程，烧毁表头；二是额定电流也太小.另外，组成电路必须有开关和导线，即H是必需的.故所选用的器材有A，C，F，G，H.2021/01/2222(3)画电路图时，还要选择电流表是内接电路，还是外接电路.由Rx=10，RA=0.5，RV=6000可知，为减小RA分压带来误差，应选电流表外接.电路图如下图.2021/01/2223本题提供的电压表、电流表、滑动变阻器均有两种规格，实验时用什么规格的仪表、器材，要求首先要做出选择判断后再动手实验.2021/01/2224变式训练1：影响物质材料电阻率的因素很多，一般金属材料的电阻率随温度的升高而增大，而一般半导体材料的电阻率则与之相反，随温度的升高而减小.某课题研究组需要研究某种导电材料的导电规律，他们用该种导电材料制作成电阻较小的线状元件Z做实验，测量元件Z中的电流随两端电压从零逐渐增大过程中的变化规律.2021/01/2225(1)他们应选用下图所示的哪个电路进行实验()2021/01/2226(2)按照正确的电路图连接图8-5-5的实物图.图图8552021/01/2227(3)实验测得元件Z的电压与电流的关系如下图所示.根据表中数据，判断元件Z是金属材料还是半导体材料.Z是 .U(V)0 0.40 0.60 0.80 1.00 1.20 1.50 1.60I(A)0 0.20 0.45 0.80 1.25 1.80 2.81 3.202021/01/2228(4)用螺旋测微器测得线状元件Z的直径如图8-5-6所示，则Z的直径是mm.图图8562021/01/2229 解解析析：(1)由由题题意意，电电流流和和电电压压从从零零开开始始递递增增，则则滑滑动动变变阻阻器器要要接接成成分分压压式式；元元件件的的电电阻阻较较小小，则则伏伏安安法法测测电电阻阻时时应应采采用用电电流流表表外外接接法法应选应选A.(2)实物连线如下图实物连线如下图 (3)由由表表格格可可知知，随随着着电电压压的的增增大大，元元件件的的电电阻阻减减小小，即即电电阻阻率率随随温温度度的的升升高高而而减减小小，所所以以该该元元件件材材料料是是半半导导体体2021/01/2230图象法处理数据在该实验中的应用 用伏安法测量电阻阻值R，并求出电阻率.给定电压表(内阻约为50k)、电流表(内阻约为40)、滑动变阻器、电源、电键、待测电阻(约为250)及导线若干.2021/01/2231图图8572021/01/2232(1)画出测量R的电路图.(2)在图8-5-7中的6个点表示实验中测得的6组电流I、电压U的值，试写出根据此图求R值的步骤：.求出的电阻值R=.(保留三位有效数字)(3)待测电阻是一均匀材料制成的圆柱体，用游标为50分度的游标卡尺测量其长度与直径，结果分别如图8-5-8(a)、(b)所示，由图可知其长度为，直径为 .2021/01/2233(4)由以上数据可求出=.(保留三位有效数字)图图8582021/01/2234本本题题考考查查伏伏安安法法测测电电阻阻的的原原理理、用用U-I图图象象求求电电阻阻的的方方法法，电电阻阻率率的计算及游标卡尺的读数的计算及游标卡尺的读数.(1)滑动变阻器可采用限流式接法和滑动变阻器可采用限流式接法和分分压压式式接接法法，因因为为，所所以以电电流流表表可可用用外外接接法法，电电路路图图有有两两种种情情况况，如如下下图图所所示示，根根据据“能能限限流流不不分分压压”原原则则，应应选限流式接法选限流式接法.352021/01/22362021/01/22(2)作UI图线，应舍去左起第2个点，其余5个点尽量靠近直线且均匀分布在直线两侧.求该直线的斜率k，则R=k=229(221237均正确)2021/01/2237(3)长度为0.800cm;直径为0.194cm(4)根据得代入数据=229m=8.4610-2m本实验考查的覆盖面较大，在实验复习中要理解实验原理、实验步骤，掌握实验数据的处理方法，同时要提高对实验数据的计算能力.2021/01/2238 变变式式训训练练2：在在用用伏伏安安法法测测电电阻阻的的实实验验中中，所所用用电电压压表表的的内内阻阻约约为为20k，电电流流表表的的内内阻阻约约为为10，选选择择能能够够尽尽量量减减小小误误差差的的电电路路图图接接线线进进行行实实验验，读读得得的的各各组组数数据据用用实实心心圆圆点点标标于于坐坐标标上上，如图如图859所示所示 (1)根根据据各各点点表表示示的的数数据据描描出出I-U图图线线，由由此此求得该电阻的阻值求得该电阻的阻值Rx=_(保留两位有效数字保留两位有效数字)(2)画出此实验的电路原理图画出此实验的电路原理图2021/01/2239 解解析析：本本题题采采用用图图像像法法解解题题，只只要要正正确确画画出出IU图图线线，然然后后从从图图线线中中求求出出Rx，作作图图线线时时使使多多数数点点在在图图线线上上，被被测测电电阻阻Rx阻阻值值看看成成是是不不变变的的，则则图图线线应应是是通通过过原原点点的的一一条条直直线线图图线线的的斜斜率率等等于被测电阻阻值于被测电阻阻值Rx.(1)舍舍去去不不合合理理的的点点直直线线如如图图甲甲所所示示Rx=2.4103(2.3103或或2.5103也算对也算对)如如图图甲甲所所示示，观观察察6个个实实验验点点，发发现现第第4点点偏偏差差较较大大，舍舍去去不不用用，将将其其余余五五点点连连成成直直线线，得得到到过过坐坐标原点的标原点的IU图像由图像适当选取图像由图像适当选取I、U值，值，2021/01/2240甲2021/01/2241THANKSFORWATCHING谢谢大家观看为了方便教学与学习使用，本文档内容可以在下载后随意修改，调整。欢迎下载！时间：20XX.XX.XX汇报人：XXX422021/01/22