新版高考物理 实验8 测定金属的电阻率课件.ppt

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图2
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(2)用途：测量厚度、长度、深度、内径、外径。
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@《创新设计》
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(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。常见的游标尺上小等分刻度有10个、20个、50个的，其规格 见下表：
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@《创新设计》
解析 (1)圆柱体的直径为1.5 mm＋34.2×0.01 mm＝1.842 mm；长度为42 mm＋
8×0.05 mm＝42.40 mm＝4.240 cm。
(2)由欧姆定律 R＝UI 和电阻定律 R＝ρSL，
联立得 ρ＝RLS＝UILS＝π4DI2LU。 答案 (1)1.842(1.841～1.844 均可)
刻度格数 (分度) 10 20 50
刻度总长度 1 mm与每小格的差值
9 mm 19 mm 49 mm
0.1 mm 0.05 mm 0.02 mm
精确度 (可精确到)
0.1 mm 0.05 mm 0.02 mm
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@《创新设计》
(4)读数：若用x表示从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 一刻度线对齐的游标的格数，则记录结果表示为(x＋K×精确度) mm。
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(3)如图甲所示
甲
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@《创新设计》
@《创新设计》
(4)选尽可能多的点连成一条直线，不在直线上的点均匀分布在直线两侧，如图乙 所示。
乙
图线的斜率反映了金属丝的电阻，因此金属丝的电阻值 Rx＝ΔΔUI ≈4.4 Ω。
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@《创新设计》
(5) 根 据
R
＝
ρ

1．练习伏安法测电阻，并测出金属丝 的电阻率。
2．练习使用螺旋测微器。
【螺旋测微器】
（1）构造：
测微螺杆P
（2）原理： 可动刻度H上的刻度分 为50等份，螺旋测微器 的精确度为0.01 mm。
框架F
固定刻度 S
旋钮K
可动刻度H
微调旋钮 K′
0.486mm
0.536mm
4.078mm
1．实验测定金属电阻率的理论依据是电阻定律。 2．金属丝的电阻值可以用伏安法测出。 3．金属丝的长度应用毫米刻度尺测定，金属丝 的直径可以用螺旋测微器测定。 4．螺旋测微器的读数规则 测量值＝固定刻度整毫米数(＋半毫米数)＋可动
___C_____(填选项前的符号)。
A．1×10－2 Ω·m
B．1×10－3 Ω·m
C．1×10－6 Ω·m
D．1×10－8 Ω·m
(6)任何实验测量都存在误差，本实验所用测量仪 器均已校准，下列关于误差的说法中正确的是 __C_D_____(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
刻度读数(含估读)×0.01 mm。
毫米刻度尺、螺旋测微器、直流电流表、 直流电压表、滑动变阻器(0～50 Ω)、电 池组、开关、导线、待测金属丝等。
(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，计算出导线的横截面积S.
(2)按原理电路图连接好用伏安法测电阻的实验电路． (3)用毫米刻度尺测量接入电路中的被测金属导线的有效长度，
七、误差分析 1．金属丝直径、长度的测量带来偶然误差。 2．电流表外接法，R 测<R 真导致 ρ 测<ρ 真(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(系 统误差)。

(2)连线如图所示．
课堂总结
重点：螺旋测微器的读数，金属电阻率的测量、伏安法测电阻 注： 1、电阻丝的长度应在接入电路拉直之后进行测量 2、因为待测电阻阻值较小，所以采用电流表外接法
3、注意千分尺的读数 4．电流不宜太大(电流表用0～0.6 A量程)，通电时间不宜太长． 5．实验（实物）连线时，应先从电源的正极出发，依次将电源、开关、电 流表、待测金属丝、滑动变阻器连成干路，然后再把电压表并联在待测金属 丝的两端.
【答案】
①A1、R1
②b
πUD2 4IL
图 7－3－9
知能优化演练
B 组 高考题组
4．(2013·安徽高考)(1)在测定一根粗细均匀合金丝电阻率
的实验中，利用螺旋测微器测定合金丝直径的过程如图 7－3
－10 所示，校零时的读数为________mm，合金丝的直径为
________mm.
图 7－3－10
三、实验器材
毫米刻度尺、螺旋测微器、直流电流表和直流 电压表、滑动变阻器(阻值范围0～50 Ω)、电 池组、电键、被测金属丝、导线若干．
过程分析导引
一、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，计算出导 线的横截面积 S＝π4d2. 2．按图 7－3－1 所示的原理电路图连接好用伏 安法测电阻的实验电路． 3．用毫米刻度尺测量接入电路中的被测金属导 线的有效长度，反复测量 3 次，求出其平均值 l.
定量判定法——“大内偏大，小外偏小” 试触法
回忆： 滑阻限流接法和分压接法
(1)限流接法和分压接法的比较
(2)关于限流接法和分压接法的选择问题 ①通常情况下(满足安全条件)，由于限流电路耗能较小，结构 连接简单，因此，优先考虑以限流接法为主． ②下列三种情况下，必须采用分压接法

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(2)如图所示。
(3)待测电阻 Rx＝I2IR1－0＋I2r2，其中 I1、I2 分别为 A1 和 A2
表示数，R0 与 r2 分别为定值电阻和 A2 内阻的阻值。
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解析：(1)由于电源电动势为 4 V，电压表 V 量程为 15 V，达不 到其量程的三分之一，故电压表不能使用；可用电流表 A2 与定 值电阻 R0 串联扩大其电压量程，当作电压表与电流表 A1 配合 使用伏安法测量待测电阻阻值，由于改装的电压表内阻已知， 故 电 流 表 A1 采 用 外 接 法 ， 改 装 的 电 压 表 电 压 量 程 为 20 mA×130 Ω＝2.6 V，滑动变阻器最大阻值为 5 Ω，无法起到限 流作用，故滑动变阻器采用分压式接法；此时考虑到干路最小 电流约为ER＝0.8 A，故滑动变阻器只能选择 R1，经过估算当电 流表 A1 满偏时，电流表 A2 也正好满偏，非常匹配，因此满足 电表读数不得小于量程的三分之一。故器材选择 ABDEGH。
(2)临界值计算法： Rx< RVRA时，用电流表外接法； Rx> RVRA时，用电流表内接法。
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(3)实验试探法：按图所示接好电路，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。
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E．直流电源(20 V，允许最大电流 1 A)； F．滑动变阻器(最大阻值 1 kΩ，额定功率 1 W)； G．电键和导线若干。 电流表应选_______，电压表应选_______。(填字母代号) 该同学正确选择仪器后连接了以下电路，为保证实验顺利 进行，并使测量误差尽量减小，实验前请你检查该电路，指出 电路在接线上存在的问题：

高三总复习 ·物理
(4)旋钮式电阻箱如图 5 所示，电流从接线柱 A 流入，从 B 流出，则接入电路的电阻为 ________ Ω .今欲将接入电路的电阻 改为 2 087 Ω ，最简单的操作答案】 (1)17.7 mm (2)2.150 mm (3)0.44 2.20 (4)1 987 Ω 调到 0 1.70 8.5
23.85 mm
3.18 mm
将“× 1 k”旋钮调到 2，再将“× 100”旋钮
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高三总复习 ·物理
【解析】
(1)最上面图读数： 17 mm＋0.7 mm＝17.7 mm.
中间图读数： 23 mm＋ 0.85 mm＝23.85 mm. 最下面图读数： 3 mm＋ 0.18 mm＝3.18 mm. (2)读数： 2.0 mm＋ 15.0×0.01 mm＝ 2.150 mm. (3)使用 0.6 A 量程时，表针示数为 0.44 A；当使用 3 A 量程 时，表针示数为 2.20 A. 使用 3 V 量程时，示数为 1.70 V；使用 15 V 量程时，表针 示数为 8.5 V. (4)电阻为 1 987 Ω， 最简单的方法是将“× 1 k” 旋钮调到 2， 再将“× 100”旋钮调到 0.
高三总复习 ·物理
(1)如图 1 所示的三把游标卡尺，它们的游标尺从上至 下分别为 10 等分、 20 等分、 50 等分，它们的读数依次为 ________mm，________mm， ________mm. (2)使用螺旋测微器测量金属丝的直径示数如图 2 所示， 则金 属丝的直径是 ________mm.
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高三总复习 ·物理
2.伏安法测电阻的电路选择 (1)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，采用电流表外接法；若 Rx较大，采用电流表内接 法． (2)计算法： Rx< RVRA时，用电流表外接法； Rx> RVRA时，用电流表内接法．

图实-8-1
(2)原理：可动刻度E上的刻度为50等份，则螺旋测微器的精确度为0.01 mm. (3)读数． ①测量时被测物体长度的半毫米数由固定刻度读出，不足半毫米部分由可 动刻度读出． ②测量值(mm)＝固定刻度数(mm)(注意半毫米刻度线是否露出)＋可动刻度 数(估读一位)×0.01(mm)．
七、注意事项 1．螺旋测微器的使用：
(1)测量前应校对零点：使测砧 A 与测微螺杆 P 并拢，观察可动刻度零刻线与 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线是否 重合．
图实-8-7
(2)测量时，当测微螺杆P将要接触被测物体时，要停止使用旋钮K，改用微 调旋钮K′，当听到“咔、咔”声时，停止转动，以避免P和被测物体间产 生过大的压力． (3)螺旋测微器应估读一位，即以mm作单位，读到小数点后面第三位．
(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 等分刻度的总长度少1 mm.常见的游标卡尺的游标尺上小等分刻度有10格 的、20格的、50格的，其精确度见下表：
刻度格数 (分度) 10 20 50
4.电阻率的测定原理： U
(1)把金属丝接入电路中，用伏安法测金属丝的电阻，Rx＝ I ，电路原理如图 实-8-5 所示．
图实-8-5
4.电阻率的测定原理： U
(1)把金属丝接入电路中，用伏安法测金属丝的电阻，Rx＝ I ，电路原理如图 实-8-5 所示．
图实-8-5
(2)用毫米刻度尺测金属丝接入电路部分的长度 l：用螺旋测微器测得金属丝
刻度总长度
9 mm 19 mm 49 mm

加
团队层面：分工与合
作
爱
们
你
呦
二、实验目的
测定金属丝的电阻 率
三、实验器
材 四、实验
原R理
L S
L D2
4
五、设计实
1验、 根 据 器 材 参 数 选 定 电 表 量 程
锂电池（ 3.7V ，内阻不计） 滑动变阻器 R （约 10Ω ） 待测金属丝 RX （约 10Ω ） 电压表 V （ 0-3v 内阻 RV 约为 1KΩ
实验：测定金属的电 阻率
高二物理组
一、学习目 标1 、 学 Th 通 过 实 验 操 作 ， 掌 握 螺 旋 测 微 器
的使用原理，并能准确测量金属丝的直 径。 2 、学Th通过实验原理的分析及数据的测 算能够尝试设计电路，并达到实验目的。
3 、 学 Th 通 过 实 验 数 据 与 真 实 值 对 比 ， 展 开误差的分析。
0-15v 内阻 RV 约为 5KΩ ） 电流表 A （ 0-0.6A 内阻RA 约为 1Ω
0-3A 内阻RA 约为 0.2Ω ） 开关，导线，毫米刻度尺，螺旋测微器
2 、根据器材设计电路连接方式并画出电 路图
六、注意事 1 、项L 需多测几组求
平 均2值、测量直径时 选不
同位置平均值
3 、读数快，及时 断 开开关 4 、利用 U-I 图像 求 =1.51 ×10-6 Ω.m 。
九、误差分析
1 、长度直径测量读数时可能带来误差 2 、电压表、电流表读数带来的误差 3、实验过程中开关没有及时关闭，致使 温度升高，对电阻率带来影响 4、该电路中电压表的分流使得电阻的测 量值比真实值偏小
我的收获
油
个人层面：各测量工具的使用、电路的 设 计与连接

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1．实验原理 (1)把金属丝接入电路中，用伏安法测金属丝 的电阻R(R＝U/I)．电路原理图如图3所示
(2)用毫米刻度尺测出金属丝
的长度l，用螺旋测微器测
出金属丝的直径d，算出横 截面积S (S＝πd2)
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(3)由电阻定律 R＝ρ l，得ρ＝RS＝πd2R＝πd2U，求出
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4．数据处理 电阻R的数值可用以下两种方法确定 (1)计算法：利用每次测量的U、I值 分别计算出电阻，再求出电阻的平均 值作为测量结果．
(2)图象法：可建立I－U坐标系，将 测量的U、I值描点作出图象，利用 图象的斜率的倒数来求出电阻值R.
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5．实验注意事项 (1)因一般金属丝电阻较小，为了减少实验的 系统误差，必须选择电流表外接法；
(2)本实验若用限流式接法，在接通电源之前 应将滑动变阻器调到阻值最大状态．
(3)测量l时应测接入电路的金属丝的有效长度 (即两接线柱之间的长度)；在金属丝的3个不 同位置上用螺旋测微器测量直径d. (4)电流不宜过大(电流表用0～0.6 A 量程)，通电时间不宜太长，以免 电阻率因温度升高而变化
S
l 4l 4lI
得ρ＝RS＝πd2R＝πd2U，求出电阻率
l 4l 4lI
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2．实验器材 螺旋测微器、毫米刻度尺、电压表、电 流表、开关及导线、被测金属丝、电池 、滑动变阻器．
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3．实验步骤 (1)测直径：用螺旋测微器在被测金属丝上三个不 同位置各测一次直径，并记录．

(2018·山东学业考试)在伏安法测电阻的实验中，待测电 阻 Rx 的阻值约为 200 Ω，电压表 V 的内阻约为 2 kΩ，电流表 A 的内阻约为 10 Ω，测量电路中电流表的连接方式如图(a)或图(b) 所示，结果由公式 Rx＝UI 计算得出，式中 U 与 I 分别为电压表和 电流表的示数．若将图(a)和图(b)中电路测得的电阻值分别记为 Rx1 和 Rx2，则________(选填“Rx1”或“Rx2”)更接近待测电阻的 真实值，且测量值 Rx1________(选填“大于”“等于”或“小 于”)真实值，测量值 Rx2________(选填“大于”“等于”或“小
于”)真实值．若电压表 V 的内阻为 2 kΩ，电流表 A 的内阻约为 10 Ω，测电阻 Rx 的阻值应采用________(选填“内接法”“外接 法”或“内外接均可以”)．
【答案】 Rx1 大于 小于 外接法 【解析】 由于待测电阻满足RRVx＝2200000<RRAx＝21000，所以电 流表应用内接法，即 Rx1 更接近真实值； 采用内接法时真实值应为：R 真＝U－I UA<UI ＝R 测，即测量值 大于真实值； 采用外接法时，真实值应为：R 真＝I－UIV>UI ＝R 测，即测量 值小于真实值．
(2)用伏安法测金属丝的电阻 Rx.实验所用器材为：电池组(电 动势 3 V，内阻约 1 Ω)、电流表(内阻约 0.1 Ω)、电压表(内阻约 3
kΩ)、滑动变阻器 R(0～20 Ω，额定电流 2 A)、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：
次数 1
234 56
(2)小明用电流表内接法和外接 法分别测量了一段 2B 铅笔芯的伏 安特性，并将得到的电流、电压数 据描到 U－I 图上，如图 2 所示．在 图中，由电流表外接法得到的数据 点 是 用 ________( 选 填 “○” 或 “×”)表示的．

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,求出接入金属丝电阻R的平均值.
图S8-1
实验溯本求源 5.将测得的 R、l、d 值代入电阻率计算公式 ρ=������������������=π���4ห้องสมุดไป่ตู้��2������ ������,计算出金属丝的电阻率. 6.拆去实验线路,整理好实验器材. 五、注意事项 1.本实验中待测金属丝的电阻值较小,因此实验电路必须用电流表外接法. 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 丝、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丝的 两端.
图S8-2
实验热点探究
[答案] (2)如图所示 (3)4.0 (4)π������������2
4������
实验热点探究
[解析] (3)由图像可知,金属丝电阻 R=������������ -RA=20..04 Ω-1.0 Ω=4.0 Ω.
(4)由
R=ρ������=ρ
������ π
������
实验热点探究
热点二 数据处理与误差分析
1.测定金属的电阻率的数据处理 (1)公式法求电阻:测量多组电流、电压值,求出对应的电阻后取平均值,不 能对电流、电压取平均值. (2)图像法求电阻:作出U-I图像,由图像求出电阻值.在设定标度时要尽量使 各点间的距离拉大一些,连线时要让各点尽量落在直线上,不能落在直线上 的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.
度L,用螺旋测微器测金属丝的直径d.
(2)按照实验设计的如图S8-2甲所示的电路原理图,请完成图乙中的实物连
接.
(3)进行了相应测量,利用电压表和电流表的读数画出了如图丙所示的U-I

第三页，共38页。
(3)读数：测量时被测物体(wùtǐ)长度的整数(或半整数)毫米数由
固定(gùdìng)刻度读出，小数部分由可动刻度读出. ①测量值(毫米(háo mǐ))＝固定刻度数(毫米(háo mǐ))＋可动刻度
位)×0.01(毫米). ②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.
③可动刻度要估读，小数点后应保留三位有效数字.
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2.游标卡尺(yóubiāo kǎchǐ) (1)游标卡尺(yóubiāo kǎchǐ)的构造.
游标卡尺，是一种(yī zhǒnɡ)测量长度、内外径、深度的量具.游标卡
尺由主尺和附在主尺上能滑动的游标两部分构成.主尺一般以
毫米为单位，而游标上则有 10、20 或 50 个分格，根据分格的
图 S8-1
第二页，共38页。
(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(luójù)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.
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(1)上述(shàngshù)器材中应选用的是 __________.(填写字母代号) (2)某同学采用了图 S8-6 甲所示的部分电路测量电阻，则测 量值比真实值偏 ______(填“大”或“小”).根据测量数据得
到 __的__伏_安__特_性__曲_线__如__图_乙__所_示__，_图__中__M_N__段_向__上__弯_曲__的_主__要_原____________.