2020版高考物理总复习 8 第3讲 实验：测定金属的电阻率教案 新人教版.docx

-25-第3讲实验：测定金属的电阻率一、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。二、实验原理1．螺旋测微器(1)构造：如图甲，S为固定刻度，H为可动刻度。(2)原理可动刻度H上的刻度为50等分，则螺旋测微器的精确度为0.01mm。(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)③如图乙所示，固定刻度示数为2.0mm，可动刻度上的读数为15.5，最后的读数为：2.0mm＋15.5×0.01mm＝2.155mm。2．游标卡尺(1)构造(如图所示)：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。(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1mm。常见的游标卡尺的游标尺上小等分刻度有10个的、20个的、50个的，见下表：刻度格数/格刻度总长度每小格与1mm的差值精确度(可准确到)109mm0.1mm0.1mm2019mm0.05mm0.05mm5049mm0.02mm0.02mm(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(x＋K×精确度)mm。3．伏安法测电阻电流表的内接法和外接法的比较内接法外接法电路图误差原因电流表分压U测＝Ux＋UA电压表分流I测＝Ix＋IV电阻测量值R测＝eq\f(U测,I测)＝Rx＋RA＞Rx，测量值大于真实值R测＝eq\f(U测,I测)＝eq\f(RxRV,Rx＋RV)＜Rx，测量值小于真实值4.电阻率的测定原理：把金属丝接入如图所示的电路中，用电压表测金属丝两端的电压，用电流表测金属丝的电流，根据Rx＝eq\f(U,I)计算金属丝的电阻Rx，然后用毫米刻度尺测量金属丝的有效长度l，用螺旋测微器测量金属丝的直径d，计算出金属丝的横截面积S；根据电阻定律Rx＝ρeq\f(l,S)，得出计算金属丝电阻率的公式ρ＝eq\f(RxS,l)＝eq\f(πd2U,4lI)。三、实验步骤1．用螺旋测微器在被测金属丝的三个不同位置各测一次直径，求出其平均值。2．按图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。4．把滑动变阻器的滑片调节到使接入电路中的电阻值最大的位置，电路经检查确认无误后，闭合开关S，改变滑动变阻器滑片的位置，读出几组相应的电流表、电压表的示数I和U的值，填入记录表格内，断开开关S，求出导线电阻Rx的平均值。5．整理仪器。四、数据处理1．在求Rx的平均值时可用两种方法(1)第一种是用Rx＝eq\f(U,I)算出各次的数值，再取平均值。(2)第二种是用U－I图线的斜率求出。2．计算电阻率：将记录的数据Rx、l、d的值，代入电阻率计算公式ρ＝Rxeq\f(S,l)＝eq\f(πd2U,4lI)。五、误差分析1．金属丝直径、长度的测量带来误差。2．测量电路中电流表及电压表对电阻测量的影响，因为电流表外接，所以R测<R真，由R＝ρeq\f(l,S)，知ρ测<ρ真。3．通电电流过大，时间过长，致使电阻丝发热，电阻率随之变化带来误差。六、注意事项1．为了方便，测量直径应在导线连入电路前进行，为了准确测量金属丝的长度，应该在连入电路之后在拉直的情况下进行。2．本实验中被测金属丝的电阻值较小，故须采用电流表外接法。3．开关S闭合前，滑动变阻器的阻值要调至最大。4．电流不宜太大(电流表用0～0.6A量程)，通电时间不宜太长，以免金属丝温度升高，导致电阻率在实验过程中变大。(判断正误，正确的画“√”，错误的画“×”。)1．50分度的游标卡尺的精确度为0.01mm。(×)2．螺旋测微器的固定刻度部分的最小分度为1mm。(×)3．因金属丝电阻较小，所以用伏安法测电阻时应采用内接法。(×)4．测量金属丝的电阻时，通过金属丝的电流不能过大，通电时间不能过长。(√)1．(游标卡尺和螺旋测微器的使用)用螺旋测微器测量一根金属丝的直径，测量结果如图甲，其读数为________mm。用游标为50分度的卡尺测量某圆筒的内径，则该游标卡尺的游标尺每一小格的长度为______mm，测量结果如图乙所示，此工件的直径为______cm。答案1.554(1.553～1.555)0.981.