物理实验七 测定金属的电阻率(同时练习使用螺旋测微器)

实验七：测定金属的电阻率(同时练习使用螺旋测微器)1.实验目的(1)掌握电流表、电压表和滑动变阻器的使用方法及电流表和电压表的读数方法.(2)掌握螺旋测微器及游标卡尺的原理及读数方法.(3)会用伏安法测电阻，进一步测定金属的电阻率.2.实验原理欧姆定律和电阻定律，用毫米刻度尺测一段金属丝的长度l，用螺旋测微器测导线的直径 d，用伏安法测导线的电阻 R，(1)伏安法测电阻电流表的内接法和外接法的比较两种电路的选择a.阻值比较法：先将待测电阻的估计值与电压表、电流表内阻进行比较，若 Rx 较小，宜采用电流表外接法；若 Rx 较大，宜采用电流表内接法.简单概括为“大内偏大，小外偏小”.b.临界值计算法：c.实验试探法：按如图 S7-1 所示接好电路，让电压表一根接线柱 P 先后与 a、b 处接触一下，如果电压表的示数有较大的变化，而电流表的示数变化不大，则可采用电流表外接法；如果电流表的示数有较大的变化，而电压表的示数变化不大，则可采用电流表内接法.图 S7-1项目限流接法分压接法对比说明电路图串、并联关系不同负载 R 上电压调节范围0UE分压电路调节范围大负载 R 上电流调节范围分压电路调节范围大闭合 S 前触头位置b 端a 端都是为保护电路元件(2)分压法和限流法滑动变阻器两种接法的对比分压和限流电路的选择原则a.若采用限流式接法不能控制电流满足实验要求，即若滑动变阻器阻值调到最大时，待测电阻上的电流(或电压)仍超过电流表(或电压表)的量程，或超过待测电阻的额定电流(或电压)，此时，则必须选用分压式电路.b.若待测电阻的阻值比滑动变阻器总电阻大得多，以致在限流电路中，滑动变阻器的滑片从一端滑到另一端时，待测电阻上的电流或电压变化范围不够大，此时，应用分压式电路.3.实验器材电压表电流表被测金属丝、毫米刻度尺、螺旋测微器、_、_、直流电源、开关、滑动变阻器、导线等.4.实验步骤(1) 用螺旋测微器在被测金属导线上的三个不同位置各测一次直径，求出其平均值 d.图 S7-2(2)依照电路图(如图 S7-2 所示)用导线将器材连好，将滑动变阻器的阻值调至最大.(3)用毫米刻度尺测量接入电路中的被测金属导线的长度，即有效长度，反复测量 3 次，求出其平均值 l.(4)电路经检查确认无误后，闭合开关 S，改变滑动变阻器滑动片的位置，读出几组相应的电流值和电压值，记入记录表格内；断开开关 S，求出导线电阻 R 的平均值.(5)将测得的 R、l、d 值代入电阻率计算公式计算出金属导线的电阻率.(6)拆去实验线路，整理好实验器材.5.数据处理求 R 的平均值可用两种方法：第一种是用 RU/I 算出各次的测量值，再取平均值；第二种方法是用图象法(U-I 图线)来求出.若采用图象法，在描点时，要尽量使各点间的距离拉大一些，连线时要尽可能地让各点均匀分布在直线的两侧，个别明显偏离较远的点可以不予考虑.考点 1 螺旋测微器和游标卡尺1.螺旋测微器的构造及读数：(1)螺旋测微器的构造：如图 S7-3 所示是常用的螺旋测微器.它的测砧 A 和固定刻度 B 固定在 U 形框架 F 上.旋钮 K、微调旋钮 K和可动刻度 H、测微螺杆 P 连在一起，通过精密螺纹套在 B 上.图 S7-3(2)螺旋测微器的原理：测微螺杆 P 与固定刻度 B 之间的精密螺纹的螺距为 0.5 mm，即旋钮 K 每旋转一周，P 前进或后退0.5 mm，可动刻度 H 上的刻度为 50 等份，每转动一小格，P前进或后退 0.01 mm，即螺旋测微器的精确度为 0.01 mm.读数时误差出现在毫米的千分位上，因此，螺旋测微器又叫千分尺.(3)读数：测量时被测物体长度的整数(或半整数)毫米数由固定刻度读出，小数部分由可动刻度读出.测量值(毫米)固定刻度数(毫米)可动刻度数(估读一位)0.01(毫米).固定刻度读数：半刻度线露出则固定刻度数应为.5 mm，没露出则为mm.表示固定刻度水平线下面的刻度数.可动刻度要估读，小数点后应保留三位有效数字.2.游标卡尺：(1)构造：如图 S7-4 所示，主尺、游标尺(主尺和游标尺上各有一个内、外测量爪)、游标尺上还有一个深度尺，尺身上还有一个紧固螺钉.图 S7-4(2)用途：测量厚度、长度、深度、内径、外径.(3)原理：利用主尺的最小分度与游标尺的最小分度的差值制成.不管游标尺上有多少个小等分刻度，它的刻度部分的总长度比主尺上的同样多的小等分刻度少 1 mm.常见的游标卡尺的游标尺上小等分刻度分别为 10、20、50 刻度，可准确到 0.1 mm、0.05 mm、0.02 mm，如下表所示：刻度格数(分度)刻度总长度每小格与1 mm 的差值精确度(可准确到)109 mm0.1 mm0.1 mm2019 mm0.05 mm0.05 mm5049 mm0.02 mm0.02 mm(4)读数：若用 x 表示由主尺上读出的整毫米数，K 表示从游标尺上读出与主尺上某一刻线对齐的游标的格数，则记录结果表达为(xK精确度)mm.【典题 1】某同学利用游标卡尺和螺旋测微器分别测量一圆柱体工件的直径和高度，测量结果如图 S7-5 甲和乙所示.该工件的直径为_cm，高度为_mm.甲乙图 S7-5解析：20 分度游标卡尺的精确度为 0.05 mm，主尺读数为12 mm，游标尺读数为 100.05 mm0.50 mm，游标卡尺的读数为 12.50 mm1.250 cm.螺旋测微器读数：固定刻度读数可动刻度读数6.5 mm35.00.01 mm6.850 mm.答案：1.2506.850方法技巧：游标卡尺的读数方法：“三看”(1)第一看精确度；(2)第二看游标尺上的 0 刻度线位置，区分零刻度与标尺最前端；(3)第三看游标尺的哪条(第 n 条，第 1 条记为0)刻度线与主尺上的刻度线对齐.考点 2内接法与外接法的误差分析甲乙图 S7-6解析：根据串、并联电路的特点解题.根据题意知答案：Rx1 大于小于电压表的分流作用较显著，故Rx1更接近待测电阻的真实值.题图甲的测量值是Rx与RA串联的电阻阻值，故Rx1Rx真；题图乙的测量值是Rx与RV并联的电阻阻值，故Rx2断开S2，调节电阻箱R0使电压表成半偏状态，电压表所在支路总电阻增大，分得的电压也增大，此时R0两端的电压大于电压表的半偏电压，故RVRV