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1、第三單元實(shí)驗(yàn)與探究第3課時(shí)實(shí)驗(yàn)：測(cè)定金屬的電阻率,選修3-1第八章電路,,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，,根據(jù)計(jì)算金屬電阻Rx，然后用米尺測(cè)量金屬絲的長(zhǎng)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ρ＝＝________________.,(2)螺旋測(cè)微器的構(gòu)造原理及讀數(shù)①螺旋測(cè)微器的構(gòu)造如下圖

2、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．,②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0.5mm，即旋鈕K每旋轉(zhuǎn)一周，P前進(jìn)或后退0.5mm，而可動(dòng)刻度H上的刻度為50等份，因此每等分為0.01mm，即可動(dòng)刻度的精確度為0.01mm.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．,③讀數(shù)：測(cè)量時(shí)被測(cè)物體長(zhǎng)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)＋______

3、__位上的估讀．,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(kāi)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S＝πd2/4.(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(zhǎng)度，測(cè)三次，求出平均值L.(3)根據(jù)所選測(cè)量?jī)x器和選擇電路的原則畫(huà)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．,(4)檢查線路無(wú)誤后閉合單刀開(kāi)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

4、的d、L、U、I的值，代入電阻率的計(jì)算式ρ＝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(zhǎng)度時(shí)，要測(cè)量接入電路中的金屬絲的長(zhǎng)度，而不是測(cè)量金屬絲的全長(zhǎng)．(3)螺旋測(cè)微器的最小分度0.01mm，應(yīng)估讀到0.001mm.,,(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(kāi)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(guò)程中通過(guò)金屬絲的電流不宜過(guò)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

5、流表量程0～0.60A，測(cè)量時(shí)通過(guò)金屬絲的電流應(yīng)控制在0.6A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(kāi)單刀開(kāi)關(guān)，防止溫度升高使金屬絲長(zhǎng)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R＝U/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(lái)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,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(lái)說(shuō)，由于電流表的分壓作用，導(dǎo)致測(cè)量值偏大；對(duì)

6、電流表外接法來(lái)說(shuō)，由于電壓表的分流作用，導(dǎo)致測(cè)量值偏?。?(2)兩種測(cè)量電阻電路的選擇①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”．,②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．,③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，

7、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(shuō)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.,,(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．,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

8、(或電流)調(diào)節(jié)范圍．(2)兩種控制電路的選擇①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．②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(kāi)始連續(xù)可調(diào)，須用分壓式接法．③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．,④兩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．⑤特殊問(wèn)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(guò)的最大電流值來(lái)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(lái)使用．,(1)若已知電流表A1的內(nèi)阻

9、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UA2?UA1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＝.,,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(lái)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＝.,(2)若已知電壓表V1的內(nèi)阻R1，當(dāng)兩電表的滿偏電流IV1?IV2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

10、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＝.,圖中借助電阻箱R可測(cè)得電流表A2兩端的電壓(I1－I2)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．,4．替代法測(cè)電阻如圖所示，開(kāi)關(guān)S1先閉合S2先斷開(kāi),(1)S2接1，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器R使電流表示數(shù)超過(guò)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

11、此可得Rx＝R1.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．,,,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5Ω，額定電流約為0.6A．實(shí)驗(yàn)室備有下列實(shí)驗(yàn)器材：A．電壓表V1(量程3V，內(nèi)阻rV1≈15kΩ)B．電壓表V2(量程15V，內(nèi)阻rV2≈75kΩ)C．電流表A1(量程0.6A，內(nèi)阻rA1≈1Ω)D．電流表A2(量程3A，內(nèi)阻rA2≈0.2Ω)E．滑動(dòng)變阻器R1(0～10Ω，2.0A)F．滑動(dòng)變阻器R2(0～200Ω，0.1A)G．電池E(電動(dòng)勢(shì)為9V，內(nèi)阻約為0.2Ω)H．開(kāi)關(guān)、導(dǎo)線若干,(

12、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(zhǎng)度為L(zhǎng)＝60.00cm，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；,電壓表接0～3V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0～0.6A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ρ＝______________(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)

13、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0.6A，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.,(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9V，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＝≈0.56A，,而電路電流限制在0.6A內(nèi)，這樣電流表示數(shù)的可變范圍僅為0.56A～0.6A，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0mm，再讀出可動(dòng)刻度38.00.01mm＝0.380mm(最末一位是估讀的)，兩

14、數(shù)相加(0＋0.380)mm＝0.380mm(讀數(shù)范圍為0.378mm～0.383mm)．電壓表0～3V量程精確到0.1V，可估計(jì)一位到0.01V，故讀得1.55V.電流表0～0.6A量程最小刻度為0.02A，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0.32A．該待測(cè)電阻的阻值為Rx＝≈4.8Ω,(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)0.380mm(讀數(shù)范圍為0.378mm～0.383mm)1.55V0.32A(4)ρ≈910－7Ωm,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

15、往沒(méi)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0.6A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15V，則讀至小數(shù)點(diǎn)后1位即可．,題型訓(xùn)練,1．用伏安法測(cè)量一個(gè)阻值約為20Ω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(xiě)器材的字母代號(hào))．電源E(電動(dòng)勢(shì)3V、內(nèi)阻可忽略不計(jì))電流表A1(量程0～50mA，內(nèi)阻約12Ω)電流表A2(量程0～3A，內(nèi)阻約0.12Ω)電壓表V1(量程0～3V，內(nèi)阻約3kΩ)電壓表V2(量程0～15V，內(nèi)阻約15kΩ),滑動(dòng)變阻器R

16、1(0～10Ω，允許最大電流2.0A)滑動(dòng)變阻器R2(0～1000Ω，允許最大電流0.5A)定值電阻R(30Ω，允許最大電流1.0A)開(kāi)關(guān)、導(dǎo)線若干,(2)請(qǐng)?jiān)谟疫叺奶摼€框中畫(huà)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＝________.,解析：由于電源電動(dòng)勢(shì)為3V，故電壓表選擇量程為3V的V1；若電源的電壓全部給未知電阻Rx，則電路的電流I＝＝0.15A＝150mA.故電流表選擇量程為50mA的A1，一可以通過(guò)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)

17、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3V＝1.2V)，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．,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：,,題型二實(shí)物連接問(wèn)題及數(shù)據(jù)處理等,連接實(shí)物的基本方法：(1)畫(huà)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(huà)線連接各元件，一般先從電源正極開(kāi)始，到開(kāi)關(guān)，再到滑動(dòng)變阻器等，按順序以單線連接方

18、式將主電路中要串聯(lián)的元件依次串聯(lián)起來(lái)；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3V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(kāi)關(guān)和導(dǎo)線等．,(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)．,(2)實(shí)驗(yàn)的主要步驟如下：①正確鏈接電路，設(shè)定電阻箱的阻值，開(kāi)啟電源，合上開(kāi)關(guān)；②讀出電流表的示

19、數(shù)，記錄金屬夾的位置；③斷開(kāi)開(kāi)關(guān)，____________，合上開(kāi)關(guān)，重復(fù)②的操作．(3)該小組測(cè)得電流與金屬絲接入長(zhǎng)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_(kāi)_______A－1m－1(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________．,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(kāi)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A－1m

20、－1≈10.7A－1m－1；,答案：(1)電路實(shí)物圖連接如圖所示：,(2)③改變金屬絲上金屬夾的位置．(3)10.0～10.8；金屬絲接入長(zhǎng)度為零時(shí)全電路(或電阻箱、電流表)．(4)金屬絲的電阻率．,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10Ω)，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．,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：,祝,您,學(xué)業(yè)有成,