2020版高考物理人教版山东一轮复习课件：实验11 测定金属的电阻率共63张PPT.ppt

图 7－4－5
图 7－4－6
（3）若用毫米刻度尺测得金属丝长度为 60.00 cm，用螺旋测微器测得金属丝的直径及两 电表的示数如图 7－4－7 所示，则金属丝的直径为_____________ mm，电阻值为_____________ Ω.
图 7－4－7
思路点拨：掌握本实验的原理和方法.
解析：（1）由于电源的电动势为 3 V，所以电压表应选 A，被测电阻约为 5 Ω，
（1）为减小实验误差，应选用的实验器材有（填代号） _______________________________________.
（2）为减小实验误差，应选用图 7－4－5 中_____________（填（a）或（b）） 为该实验的电路原理图，并按所选择的电路原理图把图 7－4－6 中的实物图用线 连接起来.
器材（代号）
规格
电流表（A1） 电流表（A2） 电压表（V）
电阻（R1） 滑动变阻器（R2）
电池（E）
量程 10 mA，内阻 r1，待测（约 40 Ω） 量程 500 μA，内阻 r2=750 Ω 量程 10 V，内阻 r3=10 kΩ 阻值约 100 Ω，作保护电阻用 总阻值约 50 Ω 电动势 1.5 V，内阻很小
答案：（1）B E （2）如图 7－4－12 所示
（3）R1 R2 （4）大
图 7－4－12
方法技巧：半偏法实质上是一种近似法，此实验中可近似地认为电压表所在
支路两端电压始终不变，根据串联电路电压的分配与电阻成正比求出 RV，如调
节电阻箱使电压表示数为原来的 2 U，则电阻箱两端电压为 3 U，
5
典例研析 类型一：伏安法测电阻 【例 1】 某电压表的内阻在 20 kΩ~50 kΩ 之间，现要测量其内阻，实验室 提供下列可选用的器材：

2.150 mm.
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2．伏安法测电阻 (1)电流表的内接法和外接法的比较
内接法
内容
电路图
外接法
误差原因
电流表分压 U测＝Ux＋UA
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电压表分流I测＝Ix＋IV
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电阻测量值
R 测＝UI测测
＝Rx＋RA>Rx测量值大 于真实值
R 测＝UI测测＝RRx＋xRRVV<Rx 测量值小于真实值
(2)两种电路的选择
内容
①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”． ②比值法：当RRVx <RRAx 时，用电流表外接法；
当RRVx >RRAx 时，用电流表内接法．
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实验目的
1．掌握电流表、电压表和滑动变阻器的使用方法；
2．掌握螺旋测微器和游标卡尺的使用和读数方法；
3．会用伏安法测电阻，进一步测定金属的电阻率．
实验原理
内容
1．螺旋测微器
(1)构造：如图，S为固定刻度，H为可
动刻度．
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高实三验基物础理一轮复习
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实验七 测定金属的电阻率（同时练习使用螺旋测微器）
内容 考点一 器材使用及电路设计
考
考点二 数据处理及误差分析

(4)P为上图中图线上的一点，PN为图线上P点的切线， PQ为U轴的垂线，PM为I轴的垂线，下列说法中正确的是
() A．随着所加电压的增大，小灯泡的电阻增大 B．随着所加电压的增大，小灯泡的电阻减小 C．对应P点，小灯泡的电阻约为5.33Ω D．对应P点，小灯泡的电阻约为24.0Ω
[解析] (1)由灯泡的规格“4V 2W”可知，额定电
实验目的 1．学会使用各种常用电学仪器以及正确读数． 2．学会使用螺旋测微器以及正确读数． 3．学会用伏安法测量电阻的阻值，从而测出金属的 电阻率．
实验原理 1．把金属丝接入电路中，用伏安法测导线的电阻 R(R ＝UI )．电路原理如图所示． 2．用米尺量得接入电路中 的金属丝的有效长度 l，用螺 旋测微器量得金属丝的直径，算出横截面积 S. 3．利用电阻定律 R＝ρSl ，得出金属丝电阻率的公式 ρ ＝RlS.
6．拆去实验线路，整理好实验器材．
注意事项 1．(1)为了准确，应在金属丝连入电路前测其直径并 求平均值，应测量拉直悬空的连入电路的金属丝的有效长 度，且各三次，取平均值． (2)由于被测导线电阻较小，测量电路应选用电流表 外接线路，且测电阻时，电流不宜过大，通电时间不宜太 长． (3)为准确求出R平均值，应采用U－I图象法求电阻． (4)对螺旋测微器读数时，毫米的整数部分由固定刻 度读出，并且注意半毫米刻度线是否露出．
数据处理 实验中，在调节滑动变阻器的滑片位置改变灯泡两 端电压时，尽量使灯泡的电压变换有规律，再对应地读电 流值，然后再根据所取的电压、电流的最大值，选取适当 的横、纵坐标分度，描点画图，这样可以使所取的点在坐 标平面内分布的尽量大而且点子分布疏密程度均匀一些．
注意事项 1．本实验中被测小灯泡灯丝的电阻值较小，因此测 量电路必须采用电流表外接法． 2．本实验要作出U－I图线，要求测出一组包括零在 内的电流、电压值，故控制电路必须采用分压接法． 3．为保护元件不被烧毁，开关闭合前变阻器滑片应 位于图中的A端． 4．加在灯泡两端的电压不要超过灯泡的额定电压． 5．连图线时曲线要平滑，不在图线上的数据点应均 匀分布在图线两侧，一定不要画成折线．

2
(3)由以上可得 RA=R.
图S8-10
实验热点探究
5.等效替代法 如图S8-11所示,先让待测电阻与一电流表串联后接到电 动势恒定的电源上,读出电流表示数I;然后将电阻箱与电 流表串联后接到同一电源上,调节电阻箱的阻值,使电流 表的读数仍为I,则电阻箱的读数等于待测电阻的阻值.
实验溯本求源
3.测量待测金属丝的有效长度,是指测量待测金属丝接入电路的两个端点之间的长 度,即电压表两端点间的部分待测金属丝长度,测量时应将金属丝拉直. 4.测金属丝直径一定要选三个不同部位进行测量. 5.在用伏安法测电阻时,通过待测导线的电流I不宜过大(电流表用0~0.6 A量程),通电 时间不宜过长,以免金属丝的温度明显升高,造成其电阻率在实验过程中逐渐增大.
实验热点探究
(5)由 Rx=������������������ ,S=π
������ 2
2
,取 d=4×10-4 m、l=0.5 m、Rx=4.5 Ω,解得 ρ≈1×10-6 Ω·m.
(6)由于读数引起的误差属于偶然误差,选项 A 错误;由于电流表、电压表内阻
引起的误差为系统误差,若将电流表和电压表的内阻计算在内,则可以消除由测
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������2������,计算出金属丝的电阻率.
������ 4������
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.

目
法，测量值小于真实值，使电阻率的测量值偏小．
链
接
3. 金属丝的长度测量、电流表和电压表的读数等会带来偶然误
差．
4. 由于金属丝通电后发热升温，会使金属丝的电阻率变大，造
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栏 目 链 接
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5．本实验由于电流表量程0～0.60 A，测量时通过金属丝的电
流应控制在0.6 A以下，每次通电时间应尽量短(以能读取电表数据为
准)，读数完毕立即断开单刀开关，防止温度升高使金属丝长度和电
阻率发生明显变化．
栏 目
6．求R平均值有两种方法：第一种是用R＝
U I
算出各次测量
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4．检查线路无误后闭合单刀开关，调节滑动变阻器读出几组
I、U值，分别计算电阻R再求平均值，设计表格把测量的d、L、
U、I填空．
栏 目
5．数据处理，将测得的d、L、U、I的值，代电阻率的计算
链 接
式ρ＝π4Ld2Rx中，计算出金属丝的电阻率．
6．拆除电路，整理好实验器材．
电压，用电流表测金属丝中的电流，根据Rx＝
U I
计算金属电阻Rx，
然后用米尺测量金属丝的长度L，计算出横截面积S；根据电阻定律
Rx＝ρSL，得出计算金属丝电阻率的公式ρ＝RLxS＝UILS.
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2．螺旋测微器的构造原理及读数．
(1)螺旋测微器的构造．
如下图所示是常用的螺旋测微器．它的小砧A和固定刻度G固定
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五、数据处理
1．在求Rx的平均值时可用两种方法．
(1)用Rx＝UI 分别算出各次的数值，再取平均值．
栏

图上标出，如图2所示。请作出该金属丝的U-I图线。根据图线得出该金属丝电阻R＝
________Ω(结果保留小数点后两位)。
5.80
(4)用电流传感器测量通过定值电阻的电流，电流随时间变化的图线如图3所示。将定
值电阻替换为小灯泡，电流随时间变化的图线如图4所示，请分析说明小灯泡的电流
为什么随时间呈现这样的变化。
入一绝缘性能良好的圆柱形塑料容器内，容器两端用圆片状金属电极密封。测得该容器
− x外，实验室还提供
两电极间长度为5.0 cm，圆柱内径圆面积为1.0 cm2。除待测水样
R

× × ×
4Ω
如下器材。
Rx≈
−
=2.5×10
×
A．电流表A1(量程0～1 mA，内阻为15 Ω)
D．电源E(电动势为3 V，内阻约为0.3 Ω)
E．开关S，导线若干
乙
(1)为减小实验误差，应选用图中________(选填“甲”或“乙”)为该实验的电路原理图。
(2)现用刻度尺测得金属丝长度为60.00 cm，用螺旋测微器测得其直径示数如丙图，则直
0.608
径为__________ mm。图丁为两电表的示数，
刚闭合，灯丝温度较低，电阻较小，电流较大；随
着灯丝温度升高，电阻逐渐增大，电流逐渐减小；
当灯丝发热与散热平衡时，温度不变，电阻不变，
电流保持不变。
[例1] 某实验室中有一捆铜电线，实验小组的同学想应用所学的电学知识来测量
这捆电线的长度。他们设计了如图甲所示的电路来测量这捆电线的电阻 Rx，图中a、b
电阻值为________
160 Ω。
(6)测量完成之后，将表笔从插孔拔出，并将选择开关旋到“OFF”位置。

在框架F上，测微螺杆P、可动刻度H、调动旋钮K和微调旋钮K′连
在一起．
栏 目
链
接
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3
(2)螺旋测微器的原理．
固定刻度G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，而可动刻度H上的刻度为50等份，因此
每等分为0.01 mm，即可动刻度的精确度为0.01 mm.读数时要估读
的示数为 0.44 A；当换用 3 A 量程时，每一小格为 0.1 A，表针示数
为 2.20 A.
栏
②电压表使用 3 V 量程时，每小格表示 0.1 V，表针示数为 1.70 V； 目
链
使用 15 V 量程时，每小格为 0.5 V，表针示数为 8.5 V.
接
答案：见解析
点评：对于基本测量仪器如游标卡尺、螺旋测微器等要了解其原
栏 目 链 接
(5)提示：游标卡尺的读数应注意下列几点：
①看清精确度；②主尺上的单位应为厘米；③区分零刻度与标尺
最前端．
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三、实验器材 被测金属丝、毫米刻度尺、螺旋测微器、电流表、电压表、滑 动变阻器、电池组、开关、导线若干． 四、实验步骤 1．用螺旋测微器三次测量金属丝不同位置的直径取平均值d， 求出其横截面积S＝π4d2. 2．将金属丝两端固定在接线柱上悬空拉直，用毫米刻度米尺测 量接入电路的金属丝长度，测三次，求出平均值L. 3．根据所选测量仪器和选择电路的原则画好电路图(如前面介 绍所示)，然后依电路图按顺序给实物连线并将滑动变阻器的阻值调 到最大．
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【审题指导】(1)螺旋测微器的读数方法是固定刻度读数加上可
动刻度读数，在读可动刻度读数时需估读；

对应演练 命题点一 命题点二 命题点三
-26-
解析: (1)电路的最大电流为 I=
6V
电压表 V1 并联一个定值电阻改装成电流表,电压表选择 V2 即可,要 求测量多组数据,滑动变阻器需要采用分压式接法,电路如图。
600Ω
=0.I= ������ 1 + ������1 = Rx=
������2 -������1 ������
������
������
������1 (������0 +������1 ) ������0 ������1
=
(������2 -������1 )������0 ������1 ������1 (������0 +������1 )
1
0
,被测电阻阻值为
������ ������ 4������ ����
2 ,R-L 图线的斜率 k=
4������
���� 2
,解得
ρ=3.77×10-5 Ω· m。
对应演练 命题点一 命题点二 命题点三
-18-
创新实验问题——器材或原理的创新 “测定金属的电阻率”实验的核心是导线电阻的测量,除伏安法外, 本实验的主要创新点体现在测量目的、测量方法等,要注意实验原 理、实验手段的迁移。比如电阻的测量方法变化与创新如下: 1.伏安法
对应演练 命题点一 命题点二 命题点三
-16-
(3)用螺旋测微器测量铅笔芯的直径,如图乙所示,其读数为 mm。 (4)根据画出的R-L图线及测得的铅笔芯的直径,可求得铅笔芯的 电阻率为 Ω· m(保留三位有效数字)。
对应演练 命题点一 命题点二 命题点三
-17-
答案: (1)如图a所示

3．误差分析 (1)金属丝的横截面积是利用直径计算而得，直径的测量是产生误差 的主要来源之一． (2)采用伏安法测量金属丝的电阻时，由于采用的是电流表外接法， 测量值小于真实值，使电阻率的测量值偏小． (3)金属丝的长度测量、电流表和电压表的读数等会带来偶然误差． (4)由于金属丝通电后发热升温，会使金属丝的电阻率变大，造成测 量误差．
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
2
3
4
5
6
7
U/V 0.10 0.30 0.70 1.00 1.50 1.70 2.30
I/A 0.020 0.060 0.160 0.220 0.340 0.460 0.520
Rx＝4.5 Ω.
(5)由Rx＝
ρl S
，S＝π
d 2
2，取d＝4×10－4m、l＝0.5
m、Rx＝4.5
Ω，
解得ρ＝1×10－6 Ω·m.
(4)导线实际长度为________m(保留 2 位有效数字)．
解析 (1)由(3)中电流表的读数为 0.50 A 时，电压表的读数为 2.30 V 可知，Rx 和 R0 的总阻值约为 4.60 欧姆，若选用滑动变阻器 R1，电源电 压为 6 伏特，电流表的量程只有 0.6 A，会把电流表烧坏，故滑动变阻 器应该选 R2.闭合开关前应将滑片移至 a 端保证连入电阻最大．
实物图连线的技巧 (1)总的原则：先串后并，接线到柱，注意量程和正负． (2)对限流电路，只需用笔画线当作导线，从电源正极开始，把电源、 开关、滑动变阻器、“伏安法”部分依次串联起来即可，注意电表的正、 负接线柱和量程，滑动变阻器应调到阻值最大处． (3)对分压电路，应该先把电源、开关和滑动变阻器的全部电阻丝三 部分用导线连接起来，然后在滑动变阻器电阻丝两端之中任选一个接 头，比较该接头和滑动头的电势高低，根据“伏安法”部分电表正负接 线柱的情况，将“伏安法”部分接入该两点间．注意滑动变阻器应调到 使“伏安法”部分所接两点间阻值最小处．

(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
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(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．