2018-2019高中物理 第二章 恒定電流 2.12 實驗 測定金屬的電阻率課件 新人教版選修3-1.ppt

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1、12實驗：測定金屬的電阻率,【實驗?zāi)康摹?1.掌握游標(biāo)卡尺和螺旋測微器的原理及讀數(shù)方法。 2.練習(xí)使用電流表、電壓表及伏安法測電阻。 3.測定金屬的電阻率。,【實驗原理】 1.電阻率的測量原理： (1)把金屬絲接入電路中，用伏安法測金屬絲的電阻R(R= )。電路原理如圖所示。,(2)用毫米刻度尺測出金屬絲的長度l，用螺旋測微器 測出金屬絲的直徑d，算出橫截面積S(S= )。 (3)由電阻定律R= ，得= 求出電阻率。,2.螺旋測微器： (1)構(gòu)造：如圖，S為固定刻度，H為可動刻度。 (2)原理：可動刻度H上的刻度為50等份，則螺旋測微器的精確度為0.01 mm。,(3)讀數(shù)。 測量時被測

2、物體長度的半毫米數(shù)由固定刻度讀出，不足半毫米部分由可動刻度讀出。 測量值(mm)=固定刻度數(shù)(mm)(注意半毫米刻度線是否露出)+可動刻度數(shù)(估讀一位)0.01(mm)。,如圖所示，固定刻度示數(shù)為2.0 mm，而從可動刻度上讀的示數(shù)為15.0，最后的讀數(shù)為2.0 mm+15.00.01 mm=2.150 mm。,3.游標(biāo)卡尺： (1)構(gòu)造：主尺、游標(biāo)尺(主尺和游標(biāo)尺上各有一個內(nèi)、外測量爪)，游標(biāo)尺上還有一個深度尺(如圖所示)。,(2)用途：測量厚度、長度、深度、內(nèi)徑、外徑。 (3)原理：利用主尺的最小分度與游標(biāo)尺的最小分度的差值制成。不管游標(biāo)尺上有多少個小等分刻度，它的刻度部分的總長度比主尺上

3、的同樣多的小等分刻度少1 mm。,常見的游標(biāo)卡尺的游標(biāo)尺上小等分刻度有10格的、20格的、50格的，其讀數(shù)見下表：,(4)讀數(shù)：若用x表示從主尺上讀出的整毫米數(shù)，K表示從游標(biāo)尺上讀出與主尺上某一刻線對齊的游標(biāo)的格數(shù)，則記錄結(jié)果表示為(x+K精確度)mm。,【實驗器材】 毫米刻度尺，螺旋測微器或游標(biāo)卡尺，直流電流表和直流電壓表，滑動變阻器(阻值范圍050 )，電池組，開關(guān)，被測金屬絲，導(dǎo)線若干。,【實驗過程】 一、實驗步驟 1.測直徑：用螺旋測微器或游標(biāo)卡尺在金屬絲的三個不同位置上各測一次，并記錄數(shù)據(jù)。,2.測長度：將金屬絲兩端固定在接線柱上懸空掛直，用毫米刻度尺測量接入電路的金屬絲長度l(即有

4、效長度)，反復(fù)測量三次，并記錄。,3.連電路： 依照圖中所示的電路圖用導(dǎo)線把器材連好，并把滑動變阻器的阻值調(diào)至最大。,4.測U、I：電路經(jīng)檢查確認(rèn)無誤后，閉合開關(guān)S。改變滑動變阻器滑動觸頭的位置，讀出幾組相應(yīng)的電流表、電壓表的示數(shù)I和U 的值，記入記錄表格內(nèi)，斷開開關(guān)S。 5.整理：拆除實驗電路，整理好實驗器材。,二、數(shù)據(jù)處理 1.金屬絲直徑的讀數(shù)： (1)利用螺旋測微器測金屬絲直徑，讀數(shù)時應(yīng)特別小心半刻度是否露出。 (2)因螺旋測微器的精確度為0.01 mm，可動刻度上對齊的格數(shù)需要估讀。所以，若以毫米為單位的話，最后一位應(yīng)出現(xiàn)在小數(shù)點后的第三位上。 (3)把三個不同位置的測量值求平均值

5、作為直徑d。,2.金屬絲長度的測量： (1)應(yīng)測量接入電路中的有效長度。 (2)因為用的是毫米刻度尺，讀數(shù)時要讀到毫米的下一位(別忘記估讀)。 (3)把三次測量值求平均值作為長度l。,3.電阻R的測量值的確定： 方法一、平均值法：可以將每次測量的U、I分別計算出電阻，再求出電阻的平均值，作為測量結(jié)果。 方法二、圖象法：可建立U -I坐標(biāo)系，將測量的對應(yīng)U、I值描點作出圖象，利用圖象斜率來求出電阻值R。,4.計算出金屬絲的電阻率：將測得的R、l、d的值，代入電阻率計算公式=,【注意事項】 1.測量金屬絲的長度時應(yīng)當(dāng)測量連入電路的金屬絲的有效長度(而不是金屬絲的總長度)。 2.由于被測金屬絲的阻值

6、較小，為了減小測量誤差，應(yīng)選用電流表外接法。 3.閉合開關(guān)S之前，一定要使滑動變阻器的滑片處在有效電阻值最大的位置。,4.為準(zhǔn)確求出R的平均值，應(yīng)采用U-I圖象法求電阻。 5.在用伏安法測電阻時，通過待測金屬絲的電流I的值不宜過大(電流表用00.6 A量程)，通電時間不宜過長，以免金屬絲的溫度過高，造成其電阻率在實驗過程中增大。 6.測金屬絲直徑一定要選三個不同部位進(jìn)行測量，求其平均值。,熱點一儀器讀數(shù)和實驗原理 【典例1】現(xiàn)有一合金制成的圓柱體。為測量該合金的電阻率，現(xiàn)用伏安法測量圓柱體兩端之間的電阻，用螺旋測微器測量該圓柱體的直徑，用游標(biāo)卡尺測量該圓柱體的長度。螺旋測微器和游標(biāo)卡尺的示數(shù)如

7、圖甲和乙所示。,,(1)由圖讀得圓柱體的直徑為______mm，長度為____ cm。 (2)若流經(jīng)圓柱體的電流為I，圓柱體兩端之間的電壓為U，圓柱體的直徑和長度分別用D、L表示，則用D、L、I、U表示的電阻率的關(guān)系式為=__________。,,【正確解答】(1)圓柱體的直徑為1.5 mm+34.5 0.01mm=1.845 mm；長度為42 mm+80.05 mm= 42.40 mm=4.240 cm。 (2)由歐姆定律R= 和電阻定律R= 聯(lián)立得= 答案：(1)1.845(1.8421.846均可)4.240(2),熱點二實驗數(shù)據(jù)處理和誤差分析 【典例2】某同學(xué)在一次“測定金屬的電阻

8、率”的實驗中，用米尺測出接入電路部分的金屬絲長度為l=0.720 m，用螺旋測微器測出金屬絲直徑(刻度位置如圖所示)，用伏安法測出金屬絲的電阻(阻值大約為5 )，然后計算出該金屬材料的電阻率。在用伏安法測定金屬絲的電阻時，除被測金屬絲外，還有如下實驗器材：,A.直流電源(輸出電壓為3 V) B.電流表A(量程00.6 A，內(nèi)阻約0.125 ) C.電壓表 V(量程03 V，內(nèi)阻3 k) D.滑動變阻器(最大阻值20 ) E.開關(guān)、導(dǎo)線等,(1)從圖中讀出金屬絲的直徑為________mm。 (2)根據(jù)所提供的器材，在虛線框中畫出實驗電路圖。 (3)若根據(jù)伏安法測出金屬絲的阻值為Rx=4.0 ，則這種金屬材料的電阻率為________m(保留兩位有效數(shù)字)。,【正確解答】(1)螺旋測微器讀數(shù)為0.5 mm+10.0 0.01 mm=0.600 mm。 (2)由于電阻絲電阻較小，安培表采用外接法，滑動變阻器直接采用限流電路，實驗電路如圖：,(3)由R= 得= ，將Rx=4.0 、l= 0.720 m、d=0.600 mm=0.60010-3 m 代入得=1.610-6 m。 答案：(1)0.600(2)見正確解答(3)1.610-6,