高三物理第一輪復(fù)習(xí) 第八章 第三單元 第3課時(shí)實(shí)驗(yàn)：測(cè)定金屬的電阻率課件 選修31

高考總復(fù)習(xí)高考總復(fù)習(xí)物理物理第三單元第三單元 實(shí)驗(yàn)與探究實(shí)驗(yàn)與探究第第3課時(shí)課時(shí) 實(shí)驗(yàn)：測(cè)定金屬的電阻率實(shí)驗(yàn)：測(cè)定金屬的電阻率 選修3-1 第八章電路高考總復(fù)習(xí)高考總復(fù)習(xí)物理物理高考總復(fù)習(xí)高考總復(fù)習(xí)物理物理基礎(chǔ)回顧基礎(chǔ)回顧1實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1)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2實(shí)驗(yàn)原理(1)電阻率的測(cè)定原理把金屬絲接入如右圖所示的電路中，用電壓表測(cè)金屬絲兩端的電壓，用電流表測(cè)金屬絲中的電流，高考總復(fù)習(xí)高考總復(fù)習(xí)物理物理根據(jù) 計(jì)算金屬電阻Rx，然后用米尺測(cè)量金屬絲的長度L，用螺旋測(cè)微器測(cè)量金屬絲的直徑d，計(jì)算出橫截面積S；根據(jù)電阻定律Rx ，得出計(jì)算金屬絲電阻率的公式 _.(2)螺旋測(cè)微器的構(gòu)造原理及讀數(shù)螺旋測(cè)微器的構(gòu)造如下圖所示是常用的螺旋測(cè)微器它的小砧A和固定刻度G固定在框架F上，測(cè)微螺桿P、可動(dòng)刻度H、調(diào)動(dòng)旋鈕K和微調(diào)旋鈕K連在一起高考總復(fù)習(xí)高考總復(fù)習(xí)物理物理螺旋測(cè)微器的原理固定刻度G之間的精密螺紋的螺距為0.5 mm，即旋鈕K每旋轉(zhuǎn)一周，P前進(jìn)或后退0.5 mm，而可動(dòng)刻度H上的刻度為50等份，因此每等分為0.01 mm，即可動(dòng)刻度的精確度為0.01 mm.讀數(shù)時(shí)要估讀至毫米的千分位上，因此，螺旋測(cè)微器又叫千分尺讀數(shù)：測(cè)量時(shí)被測(cè)物體長度的半毫米的整數(shù)倍部分由固定刻度讀出，不足半毫米部分由可動(dòng)刻度讀出測(cè)量值(毫米)_數(shù)(毫米)(注意半毫米刻度線是否露出)_數(shù)0.01(毫米)_位上的估讀高考總復(fù)習(xí)高考總復(fù)習(xí)物理物理3實(shí)驗(yàn)器材被測(cè)金屬絲、毫米刻度尺、螺旋測(cè)微器、電流表、電壓表、滑動(dòng)變阻器、電池組、開關(guān)、導(dǎo)線若干4實(shí)驗(yàn)步驟(1)用螺旋測(cè)微器三次測(cè)量金屬絲不同位置的直徑取平均值d，求出其橫截面積Sd2/4.(2)將金屬絲兩端固定在接線柱上懸空拉直，用毫米刻度尺測(cè)量接入電路的金屬絲長度，測(cè)三次，求出平均值L.(3)根據(jù)所選測(cè)量儀器和選擇電路的原則畫好電路圖(如前面介紹所示)，然后依電路圖按順序給實(shí)物連線并將滑動(dòng)變阻器的阻值調(diào)到最大高考總復(fù)習(xí)高考總復(fù)習(xí)物理物理 (4)檢查線路無誤后閉合單刀開關(guān)，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器讀出幾組I、U值，分別計(jì)算電阻R再求平均值，設(shè)計(jì)表格，把測(cè)量的d、L、U、I填空 (5)數(shù)據(jù)處理，將測(cè)得的d、L、U、I的值，代入電阻率的計(jì)算式 Rx中，計(jì)算出金屬絲的電阻率(6)拆除電路，整理好實(shí)驗(yàn)器材 5注意事項(xiàng) (1)器材的選取應(yīng)遵從安全、準(zhǔn)確、操作方便的原則可以先估算出電路中的電流強(qiáng)度，然后再選取合適量程的電流表和電壓表等器材 (2)測(cè)量長度時(shí)，要測(cè)量接入電路中的金屬絲的長度，而不是測(cè)量金屬絲的全長 (3)螺旋測(cè)微器的最小分度0.01 mm，應(yīng)估讀到0.001 mm.高考總復(fù)習(xí)高考總復(fù)習(xí)物理物理(4)金屬絲的電阻和電流表的內(nèi)阻相差不很大，因此在用伏安法測(cè)電阻時(shí)應(yīng)采用電流表的外接法，開始實(shí)驗(yàn)時(shí)滑動(dòng)變阻器在電路中的阻值應(yīng)調(diào)至最大，實(shí)驗(yàn)過程中通過金屬絲的電流不宜過大，以防止溫度升高電阻率發(fā)生變化(5)本實(shí)驗(yàn)由于電流表量程00.60 A，測(cè)量時(shí)通過金屬絲的電流應(yīng)控制在0.6 A以下，每次通電時(shí)間應(yīng)盡量短(以能讀取電表數(shù)據(jù)為準(zhǔn))，讀數(shù)完畢立即斷開單刀開關(guān)，防止溫度升高使金屬絲長度和電阻率發(fā)生明顯變化(6)求R平均值有兩種方法：第一種是用RU/I算出各次測(cè)量值，再取平均值第二種是圖象法，用UI圖線的斜率來表示在描點(diǎn)連線時(shí)，要讓盡可能多的點(diǎn)在直線上，其余各點(diǎn)均勻分布在直線兩側(cè)，個(gè)別偏離較遠(yuǎn)的點(diǎn)舍去答案：2(1) Rx(2)固定刻度可動(dòng)刻度千分高考總復(fù)習(xí)高考總復(fù)習(xí)物理物理要點(diǎn)深化要點(diǎn)深化(1)兩種測(cè)量電阻的電路圖及存在誤差下圖(a)叫電流表內(nèi)接法；下圖(b)叫電流表外接法對(duì)電流表內(nèi)接法來說，由于電流表的分壓作用，導(dǎo)致測(cè)量值偏大；對(duì)電流表外接法來說，由于電壓表的分流作用，導(dǎo)致測(cè)量值偏小(2)兩種測(cè)量電阻電路的選擇阻值比較法：先將待測(cè)電阻的估計(jì)值與電壓表、電流表的內(nèi)阻進(jìn)行比較，若Rx較小，宜采用電流表外接法；若Rx較大，宜采用電流表內(nèi)接法概括為“高阻內(nèi)接、低阻外接”高考總復(fù)習(xí)高考總復(fù)習(xí)物理物理臨界值計(jì)算法：若已知待測(cè)電阻的大致阻值Rx，電流表的內(nèi)阻RA和電壓表的內(nèi)阻RV，則：當(dāng) 時(shí)，選用“內(nèi)接法”；當(dāng) 時(shí)，選用“外接法實(shí)驗(yàn)試觸法：若不知Rx的大約阻值，可采用“試觸法”將電路按如右圖所示連接，抽出電壓表的一個(gè)接頭P，然后將P分別與a、b接觸一下，觀察兩表示數(shù)變化情況a若電流表示數(shù)變化明顯，電壓表分流作用較強(qiáng)，即Rx阻值較大，應(yīng)采用“內(nèi)接法”，P應(yīng)接b.b若電壓表示數(shù)變化明顯，說明電流表分壓作用較強(qiáng)，即Rx阻值較小，應(yīng)采用“外接法”，P應(yīng)接a.高考總復(fù)習(xí)高考總復(fù)習(xí)物理物理(二)控制電路(1)兩種控制電路及其作用供電電路一般由電源和滑動(dòng)變阻器按一定的連接方式組成，滑動(dòng)變阻器在供電電路中有兩種連接方式：上圖(a)叫限流式；上圖(b)叫分壓式限流式可省一個(gè)耗電支路，有節(jié)能的作用；分壓式可使測(cè)量電路獲得從零至很大的電壓(或電流)調(diào)節(jié)范圍高考總復(fù)習(xí)高考總復(fù)習(xí)物理物理供電電路一般由電源和滑動(dòng)變阻器按一定的連接方式組成，滑動(dòng)變阻器在供電電路中有兩種連接方式：上圖(a)叫限流式；上圖(b)叫分壓式限流式可省一個(gè)耗電支路，有節(jié)能的作用；分壓式可使測(cè)量電路獲得從零至很大的電壓(或電流)調(diào)節(jié)范圍(2)兩種控制電路的選擇待測(cè)電阻的阻值Rx遠(yuǎn)大于變阻器的總電阻R，須采用分壓式接法要求待測(cè)電阻Rx上的電壓或電流變化范圍較大，且從零開始連續(xù)可調(diào)，須用分壓式接法待測(cè)電阻的阻值Rx小于變阻器總電阻R或相差不多，且電壓、電流變化不要求從零調(diào)起時(shí)，可采取限流接法高考總復(fù)習(xí)高考總復(fù)習(xí)物理物理兩種電路均可使用的情況下，應(yīng)優(yōu)先采用限流式接法，因?yàn)槠涔?jié)省能量特殊問題中還要根據(jù)電壓表和電流表量程以及滑動(dòng)變阻器本身和電源允許通過的最大電流值來計(jì)算確定，以保護(hù)儀器，減少誤差的連接方式為好(三)測(cè)量電阻的若干新方法1安安法測(cè)電阻若電流表內(nèi)阻已知，則可當(dāng)作電壓表來使用高考總復(fù)習(xí)高考總復(fù)習(xí)物理物理(1)若已知電流表A1的內(nèi)阻R1，當(dāng)兩表的滿偏電壓接近時(shí)可按右圖連接，由兩電流表的讀數(shù)可測(cè)得電流表A2的內(nèi)阻R2 .(2)若已知電流表A1的內(nèi)阻R1，當(dāng)兩電表的滿偏電壓UA2UA1時(shí)，電流表A1要先串聯(lián)一定值電阻R0使兩支路的電壓相近再按右圖連接，由兩電流表的讀數(shù)可測(cè)得電流表A2的內(nèi)阻R2 .高考總復(fù)習(xí)高考總復(fù)習(xí)物理物理2伏伏法測(cè)電阻電壓表內(nèi)阻已知，則可當(dāng)作電流表來使用(1)若已知電壓表V1的內(nèi)阻R1，當(dāng)兩表的滿偏電流接近時(shí)可按右圖連接，由兩電壓表的讀數(shù)可測(cè)得電壓表V2的內(nèi)阻R2 .高考總復(fù)習(xí)高考總復(fù)習(xí)物理物理(2)若已知電壓表V1的內(nèi)阻R1，當(dāng)兩電表的滿偏電流IV1IV2時(shí)，電壓表V1要先并聯(lián)一定值電阻R0使兩電表指針偏轉(zhuǎn)相接近，由兩電壓表的讀數(shù)可測(cè)得電壓表V2的內(nèi)阻R2 .3電阻箱當(dāng)電表使用(1)電阻箱當(dāng)電壓表使用如圖所示，可測(cè)得電流表A2的內(nèi)阻R2 .高考總復(fù)習(xí)高考總復(fù)習(xí)物理物理圖中借助電阻箱R可測(cè)得電流表A2兩端的電壓(I1I2)R，起到了測(cè)定電壓的作用 (2)電阻箱當(dāng)電流表使用如圖所示，若已知電壓表的內(nèi)阻RV，讀得電阻箱阻值R，則可測(cè)得干路電流為I .圖中電阻箱與電壓表配合使用起到了測(cè)電流的作用高考總復(fù)習(xí)高考總復(fù)習(xí)物理物理4替代法測(cè)電阻如圖所示，開關(guān)S1先閉合S2先斷開(1)S2接1，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器R使電流表示數(shù)超過其量程的1/3，記下此時(shí)電流表的示數(shù)為I1；(2)S2接2，滑動(dòng)變阻器R不動(dòng)，調(diào)節(jié)電阻箱R0，使電流表的示數(shù)仍為I1，記下此時(shí)電阻箱的讀數(shù)為R1；(3)由此可得RxR1.該方法的優(yōu)點(diǎn)是消除了電流表內(nèi)阻對(duì)測(cè)量的影響，缺點(diǎn)是電阻箱的電阻不能連續(xù)變化高考總復(fù)習(xí)高考總復(fù)習(xí)物理物理高考總復(fù)習(xí)高考總復(fù)習(xí)物理物理題型一 探究電阻測(cè)量的實(shí)驗(yàn)儀器選擇及原理圖等在“測(cè)定金屬導(dǎo)線的電阻率”的實(shí)驗(yàn)中，待測(cè)導(dǎo)線的電阻Rx約為5 ，額定電流約為0.6 A實(shí)驗(yàn)室備有下列實(shí)驗(yàn)器材：A電壓表V1(量程3 V，內(nèi)阻rV115 k)B電壓表V2(量程15 V，內(nèi)阻rV275 k)C電流表A1(量程0.6 A，內(nèi)阻rA11 )D電流表A2(量程3 A，內(nèi)阻rA20.2 )E滑動(dòng)變阻器R1(010 ，2.0 A)F滑動(dòng)變阻器R2(0200 ，0.1 A)G電池E(電動(dòng)勢(shì)為9 V，內(nèi)阻約為0.2 )H開關(guān)、導(dǎo)線若干高考總復(fù)習(xí)高考總復(fù)習(xí)物理物理(1)為提高實(shí)驗(yàn)精確度，減小實(shí)驗(yàn)誤差，應(yīng)選用的實(shí)驗(yàn)器材有_；(2)為減小實(shí)驗(yàn)誤差，應(yīng)選下面兩個(gè)圖中_圖為該實(shí)驗(yàn)的電路原理圖(3)若用刻度尺測(cè)得金屬導(dǎo)線長度為L60.00 cm，用螺旋測(cè)微器測(cè)得的導(dǎo)線直徑如圖(a)所示，則該導(dǎo)線的直徑是d_ mm；高考總復(fù)習(xí)高考總復(fù)習(xí)物理物理電壓表接03 V量程時(shí)指針?biāo)傅奈恢萌鐖D(b)所示，則電壓為U_ V；電流表接00.6 A量程時(shí)指針?biāo)傅奈恢萌鐖D(c)所示，則電流I_A.(4)該金屬絲的電阻率_(結(jié)果用科學(xué)記數(shù)法，系數(shù)保留整數(shù))解析：(1)由于待測(cè)導(dǎo)線電阻的額定電流及額定電壓較小，故要選擇量程小的電壓表和電流表；而實(shí)驗(yàn)電流要接近0.6 A，高電阻的滑阻器耐流小，故要選擇低阻滑阻器故儀器應(yīng)選擇A、C、E、G、H.高考總復(fù)習(xí)高考總復(fù)習(xí)物理物理(2)由于待測(cè)電阻為低阻，故測(cè)量電路采用電流表外接法；由于電源電動(dòng)勢(shì)達(dá)到9 V，若控制電路采用限流接法，當(dāng)把滑動(dòng)變阻器的阻值調(diào)至最大時(shí)，電路的電流I 0.56 A，而電路電流限制在0.6 A內(nèi)，這樣電流表示數(shù)的可變范圍僅為0.56 A0.6 A，實(shí)驗(yàn)誤差較大，控制電路不能采用限流接法，要采用分壓式接法故應(yīng)選乙圖(3)螺旋測(cè)微器讀數(shù)時(shí)先讀出固定刻度為 0 mm，再讀出可動(dòng)刻度38.00.01 mm0.380 mm(最末一位是估讀的)，兩數(shù)相加(00.380) mm0.380 mm(讀數(shù)范圍為0.378 mm0.383 mm)電壓表03 V量程精確到0.1 V，可估計(jì)一位到0.01 V，故讀得1.55V.電流表00.6 A量程最小刻度為0.02 A，由于指針對(duì)在某格中間時(shí)已屬于估讀，指針對(duì)齊某條刻度線時(shí)就不必估計(jì)一位，即結(jié)果保留小數(shù)點(diǎn)后兩位數(shù)字即可，故讀得0.32 A該待測(cè)電阻的阻值為Rx 4.8 高考總復(fù)習(xí)高考總復(fù)習(xí)物理物理(4)根據(jù)電阻定律可得該金屬絲的電阻率 答案：(1)A、C、E、G、H(2)乙(3)0.380 mm(讀數(shù)范圍為0.378 mm0.383 mm)1.55 V0.32 A(4)9107 m點(diǎn)評(píng)：該題滑動(dòng)變阻器分壓式接法和限流接法選擇往往沒有進(jìn)行分析計(jì)算就會(huì)錯(cuò)選限流式接法，這是同學(xué)們要注意的而0.6 A量程的電流表由于讀數(shù)的統(tǒng)一性，只讀至小數(shù)點(diǎn)后二位即可電壓表若選量程為15 V，則讀至小數(shù)點(diǎn)后1位即可高考總復(fù)習(xí)高考總復(fù)習(xí)物理物理題型訓(xùn)練題型訓(xùn)練1用伏安法測(cè)量一個(gè)阻值約為20 的未知電阻Rx的阻值(1)在以下備選器材中，電流表應(yīng)選用_，電壓表應(yīng)選用_，滑動(dòng)變阻器應(yīng)選用_(填寫器材的字母代號(hào))電源E(電動(dòng)勢(shì)3 V、內(nèi)阻可忽略不計(jì))電流表A1(量程050 mA，內(nèi)阻約12 )電流表A2(量程03 A，內(nèi)阻約0.12 )電壓表V1(量程03 V，內(nèi)阻約3 k)電壓表V2(量程015 V，內(nèi)阻約15 k)高考總復(fù)習(xí)高考總復(fù)習(xí)物理物理滑動(dòng)變阻器R1(010 ，允許最大電流2.0 A)滑動(dòng)變阻器R2(01000 ，允許最大電流0.5 A)定值電阻R(30 ，允許最大電流1.0 A)開關(guān)、導(dǎo)線若干(2)請(qǐng)?jiān)谟疫叺奶摼€框中畫出測(cè)量電阻Rx的實(shí)驗(yàn)電路圖(要求所測(cè)量值的變化范圍盡可能大一些，所用器材用對(duì)應(yīng)的符號(hào)標(biāo)出)(3)某次測(cè)量中，電壓表讀數(shù)為U時(shí)，電流表讀數(shù)為I，則計(jì)算待測(cè)電阻阻值的表達(dá)式Rx_.高考總復(fù)習(xí)高考總復(fù)習(xí)物理物理 解析：由于電源電動(dòng)勢(shì)為3 V，故電壓表選擇量程為3 V的V1；若電源的電壓全部給未知電阻Rx，則電路的電流I 0.15 A150 mA.故電流表選擇量程為50 mA的A1，一可以通過加入定值電阻R降低電流，保護(hù)電流表；二可以采用滑動(dòng)變阻器分壓式接法進(jìn)行調(diào)整，也符合所測(cè)量值的變化范圍盡可能大一些的題中要求根據(jù)分壓式接法要求滑阻一般小于被測(cè)電阻，所以選擇滑動(dòng)變阻器R1.由于被測(cè)為低阻，故電流表要外接；若電壓表只與被測(cè)電阻并聯(lián)，則電壓表的示數(shù)偏低(低于 3 V1.2 V)，故把定值電阻與被測(cè)電阻串聯(lián)后再與電壓表并聯(lián)，提高讀數(shù)的準(zhǔn)確度高考總復(fù)習(xí)高考總復(fù)習(xí)物理物理 答案：(1)A1V1R1(2)要分壓；要用定值電阻與待測(cè)電阻串聯(lián)；要電流表外接，如圖所示：高考總復(fù)習(xí)高考總復(fù)習(xí)物理物理題型二 實(shí)物連接問題及數(shù)據(jù)處理等連接實(shí)物的基本方法：(1)畫出實(shí)驗(yàn)電路圖；(2)分析各元件連接方式，明確電表量程；(3)畫線連接各元件，一般先從電源正極開始，到開關(guān)，再到滑動(dòng)變阻器等，按順序以單線連接方式將主電路中要串聯(lián)的元件依次串聯(lián)起來；其次將要并聯(lián)的元件再并聯(lián)到電路中去；連接完畢，應(yīng)進(jìn)行檢查，檢查電路應(yīng)按照連線的方法和順序 (2009年廣東卷)某實(shí)驗(yàn)小組利用實(shí)驗(yàn)室提供的器材探究一種金屬絲的電阻率所用的器材包括：輸出為3 V的直流穩(wěn)壓電源(即電源的內(nèi)電阻不計(jì))、電流表、待測(cè)金屬絲、螺旋測(cè)微器(千分尺)、米尺、電阻箱、開關(guān)和導(dǎo)線等高考總復(fù)習(xí)高考總復(fù)習(xí)物理物理(1)他們截取了一段金屬絲，拉直后固定在絕緣的米尺上，并在金屬絲上夾上一個(gè)小金屬夾，金屬夾可在金屬絲上移動(dòng)請(qǐng)根據(jù)現(xiàn)有器材，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)電路，并連接電路實(shí)物圖(a)高考總復(fù)習(xí)高考總復(fù)習(xí)物理物理(2)實(shí)驗(yàn)的主要步驟如下：正確鏈接電路，設(shè)定電阻箱的阻值，開啟電源，合上開關(guān)；讀出電流表的示數(shù)，記錄金屬夾的位置；斷開開關(guān)，_，合上開關(guān)，重復(fù)的操作(3)該小組測(cè)得電流與金屬絲接入長度關(guān)系的數(shù)據(jù)，并據(jù)此繪出了圖(b)的關(guān)系圖線，其斜率為_ A1m1 (保留三位有效數(shù)字)；圖線縱軸截距與電源電動(dòng)勢(shì)的乘積代表了_的電阻之和(4)圖(b)中圖線的斜率、電源電動(dòng)勢(shì)和金屬絲橫截面積的乘積代表的物理量是_高考總復(fù)習(xí)高考總復(fù)習(xí)物理物理解析：(1)因要求電流是變化的，故連接金屬絲時(shí)其中一端要接在金屬夾上設(shè)計(jì)電路圖如右圖所示：(2)注意各個(gè)步驟的聯(lián)系，調(diào)節(jié)、閉合開關(guān)、讀數(shù)是一體化的；(3)圖線取兩點(diǎn)(0.6,11)、(0.3,7.8)計(jì)算斜率 A1m110.7 A1m1；高考總復(fù)習(xí)高考總復(fù)習(xí)物理物理答案：(1)電路實(shí)物圖連接如圖所示： (2)改變金屬絲上金屬夾的位置(3)10.010.8；金屬絲接入長度為零時(shí)全電路(或電阻箱、電流表)(4)金屬絲的電阻率高考總復(fù)習(xí)高考總復(fù)習(xí)物理物理題型訓(xùn)練題型訓(xùn)練2為檢測(cè)一個(gè)滑動(dòng)變阻器Rx標(biāo)準(zhǔn)值(約10 )，請(qǐng)根據(jù)圖乙擺放的儀器在圖甲的方框內(nèi)設(shè)計(jì)一個(gè)電路圖，要求所測(cè)量值的變化范圍盡可能大一些，并根據(jù)設(shè)計(jì)的電路完成未完成的實(shí)物連接高考總復(fù)習(xí)高考總復(fù)習(xí)物理物理解析：由于被檢測(cè)滑動(dòng)變阻器為低阻，故電流表采用外接法；由于要求所測(cè)量值的變化范圍盡可能大一些，故滑動(dòng)變阻器采用分壓式接法連接實(shí)物圖時(shí)注意電表的極性及分清滑動(dòng)變阻器是待檢測(cè)的那個(gè)是在控制電路中的；待測(cè)滑阻器要連接在最大阻值的接線柱上答案：高考總復(fù)習(xí)高考總復(fù)習(xí)物理物理祝祝您您