2019年高考物理一輪復習 第八章 恒定電流 實驗八 測定金屬的電阻率學案.doc
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實驗八 測定金屬的電阻率 板塊一 主干梳理夯實基礎 實驗原理與操作 ◆ 實驗目的 1.掌握電流表、電壓表和滑動變阻器的使用方法及電流表和電壓表的讀數方法。 2.掌握螺旋測微器和游標卡尺的原理及讀數方法。 3.會用伏安法測電阻，進一步測定金屬的電阻率。 ◆ 實驗原理 1.游標卡尺的構造、原理及讀數 (1)構造 (如圖)主尺、游標尺(主尺和游標尺上各有一個內、外測量爪)、游標尺上還有一個深度尺，尺身上還有一個緊固螺釘。 (2)原理 利用主尺的最小分度與游標尺的最小分度的差值制成。不管游標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的同樣多的小等分刻度少1 mm。常見的游標卡尺的游標尺上小等分刻度有10個的、20個的、50個的，見下表： (3)讀數 若用L0表示由主尺上讀出的整毫米數，x表示從游標尺上讀出與主尺上某一刻線對齊的游標的刻度數，則其讀數為L＝L0＋kx，其中k為精確度。 2.螺旋測微器的構造、原理及讀數 (1)螺旋測微器的構造 如下圖所示是常用的螺旋測微器。它的測砧A和固定刻度S固定在尺架F上。旋鈕K、微調旋鈕K′和可動刻度H、測微螺桿P連在一起，通過精密螺紋套在S上。 (2)螺旋測微器的原理 測微螺桿P與固定刻度S之間的精密螺紋的螺距為0.5 mm，即旋鈕K每旋轉一周，P前進或后退0.5 mm，而可動刻度H上的刻度為50等份，每轉動一小格，P前進或后退0.01 mm。即螺旋測微器的精確度為0.01 mm。讀數時估讀到毫米的千分位上，因此，螺旋測微器又叫千分尺。 (3)讀數 測量時被測物體長度的整毫米數由固定刻度讀出，小數部分由可動刻度讀出。 測量值(mm)＝固定刻度數(mm)(注意半毫米刻度線是否露出)＋可動刻度數(估讀一位)0.01(mm)。 例：如圖所示，固定刻度示數為2.0 mm，而從可動刻度上讀的示數為15.0，最后的讀數為2.0 mm＋15.00.01 mm＝2.150 mm。 3.伏安法測電阻 (1)電流表的內接法和外接法的比較 (2)兩種電路的選擇 ①阻值比較法：先將待測電阻的估計值與電壓表、電流表內阻進行比較，若Rx較小，宜采用電流表外接法；若Rx較大，宜采用電流表內接法。 ②比值法：當<時，用電流表外接法； 當>時，用電流表內接法。 ③實驗試探法：按如圖所示接好電路，讓電壓表一根接線柱P先后與a、b處接觸一下，如果電壓表的示數有較大的變化，而電流表的示數變化不大，則可采用電流表外接法；如果電流表的示數有較大的變化，而電壓表的示數變化不大，則可采用電流表內接法。 (3)滑動變阻器的限流式接法和分壓式接法 (4)儀器選擇的三個原則 ①安全性原則：通過電源、電阻、電流表、電壓表等的電流不能超過其允許的額定電流。 ②精確性原則：根據實驗的需要，選取精度合適的儀器，以盡可能減小實驗誤差。電壓表、電流表指針的偏角要大于滿偏的三分之一。 ③操作方便：實驗時要調節(jié)方便，易于操作，比如對滑動變阻器，如果是用分壓法連入電路的，應選用小量程的滑動變阻器。移動滑片時，用電器上電壓接近均勻變化，易于操作，反之，則會出現移動滑片時，剛開始時用電器上的電壓幾乎不變，過了某位置后又突然增大的現象，不易操作。 4.電阻率的測定原理 (1)把金屬絲接入電路中，用伏安法測金屬絲的電阻，Rx＝，電路原理如圖所示。 (2)用毫米刻度尺測金屬絲接入電路部分的長度l，用螺旋測微器測得金屬絲的直徑d，算出橫截面積S＝πd2。 (3)根據電阻定律R＝ρ，得金屬絲電阻率ρ＝。 ◆ 實驗器材 毫米刻度尺、螺旋測微器、直流電流表和直流電壓表、滑動變阻器(阻值范圍0～50 Ω)、電池組、開關、被測金屬絲、導線若干。 ◆ 實驗步驟 1.求金屬絲橫截面積S：在準備好的金屬絲上三個不同位置用螺旋測微器各測一次直徑，求出其平均值d，則橫截面積S＝。 2.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(即有效長度)，反復測量三次，求出平均值l。 3．按照原理圖(如圖所示)連好電路。 4.把滑動變阻器調到接入電路中的電阻值最大的位置，檢查無誤后，閉合開關S，改變滑動變阻器滑片的位置，讀出幾組相應的電流值和電壓值記錄在表格中，斷開開關S，求出金屬絲電阻Rx的平均值。 5.整理儀器。 數據處理與分析 ◆ 數據處理 1.在求Rx的平均值時可用兩種方法： (1)第一種是用Rx＝算出各次的數值，再取平均值。 (2)第二種是用UI圖線的斜率求出。 2.計算電阻率：將記錄的數據Rx、l、d的值，代入電阻率計算公式ρ＝Rx＝。 ◆ 誤差分析 1.金屬絲直徑、長度的測量帶來誤差。 2.電路中電流表及電壓表對電阻測量的影響，因為電流表外接，所以R測
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