1、【 精 品教育资源文库 】 第 3 讲 实验：测定金属的电阻率 微知识 1 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。 微知识 2 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。 甲 乙 (2)原理 可动刻度 H 上的刻度为 50 等份，则螺旋测微器的精确度为 0.01 mm。 (3)读数 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 。 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
2、)0.01 (mm) 如图乙所示，固定刻度示数为 2.0 mm，可动刻度上的读数为 15.0，最后的读数为：2.0 mm 15.00.01 mm 2.150 mm。 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。 【 精 品教育资源文库 】 (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 1 mm。常见的游标卡尺的游标尺上小等分刻度有 10 个的、 2
3、0 个的、 50 个的，见下表： (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 【 精 品教育资源文库 】 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 UI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 lS，得出计算金属丝电阻率的公式 RxSl d2U4lI 。 微知
4、识 3 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。 【 精 品教育资源文库 】 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，闭合电键 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，断开电键 S，求出导线电阻 Rx的平均值。 5整理仪器。 微知识 4 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 U
5、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 RxSl d2U4lI 。 微知识 5 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 lS，知 测 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。 微知识 6 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
6、。 3电键 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 0.6 A 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。 一、思维辨析 (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 0.01 mm。 () 2螺旋测微器的固定刻度部分的最小分度为 1 mm。 () 【 精 品教育资源文库 】 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。 () 二、对点微练 1 (游标卡尺和螺旋测微器的使用 )用螺旋测微器测量一根
7、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 0.98 1.114 2 (实验原理 )在 “ 测定金属的电阻率 ” 的实验中，由 d2U4Il 可知，对实验结果的准确性影响最大的是 ( ) A导线直径 d 的测量 B电压 U 的测量 C电流 I 的测量 D导线长度的测量 解析 四个选项中的四个物理量对 金属丝的电阻率均有影响，但影响最大的是直径 d，因为在计算式中取直径的平方。 A 项正确。 答案 A 3 (实验器材的选择 )某同学要测定
8、一个阻值 R 约为 5 的电阻，实验室提供的器材如下： A电压表 (量程 0 3 V，内阻约 30 k) B电流表 (量程 0 0.6 A，内阻约 1.0 ) C滑动变阻器 R1(阻值范围 0 10 ，允许最大电流 3 A) D滑动变阻器 R2(阻值范围 0 500 ，允许最大电流 1 A) E电源 E(电动势 3 V，内阻不计 ) F开关，导线 【 精 品教育资源文库 】 (1)图中部分电路已连接，请在图中以笔画 线代替导线将电压表接入电路中的正确位置。 (2)图中滑动变阻器应选用 _(填 “ R1” 或 “ R2”) 更合理。 (3)闭合开关前，滑动变阻器的滑片 P 应该置于 _(填 “
9、 A” 或 “ B”) 端。 答案 (1)如图所示 (2)R1 (3)A 见学生用书 P125 微考点 1 测量仪器、仪表的读数 核 |心 |微 |讲 1游标卡尺的读数主尺读数游标尺读数。 2螺旋测微器读数固定刻度部分读数 (mm)可动刻度部分读数 精确度 (mm)。 3 0 3 V 的电压表和 0 3 A 的电流表读数方法相同，此量 程下的精确度是 0.1 V 或【 精 品教育资源文库 】 0.1 A，看清楚指针的实际位置，读到小数点后面两位。 4对于 0 15 V 量程的电压表，精确度是 0.5 V，在读数时只要求读到小数点后面一位，即读到 0.1 V。 5对于 0 0.6 A 量程的电
10、流表，精确度是 0.02 A，在读数时只要求读到小数点后面两位，这时要求 “ 半格估读 ” ，即读到最小刻度的一半 0.01 A。 典 |例 |微 |探 【例 1】 (1)如图甲所示的三把游标卡尺，它们的游标尺从上至下分别为 9 mm 长 10等分、 19 mm 长 20 等分、 49 mm 长 50 等分，它们的读数依次为 _ mm， _ mm，_ mm。 (2)使用螺旋测微器测量金属丝的直径，示数如图乙所示，则金属丝的直径是 _ mm。 甲 乙 (3) 图丙使用 0.6 A 量程时，对应刻度盘上每一小格代表 _ A，图中表针示数是 _ A；当使用 3 A 量程时，对应刻度盘中每一小格代表
11、_ A，图中表针示数为 _ A。 图丁使用较小量程时，每小格表示 _ V，图中表针的示数为 _ V。若使用的是较大量程，则 这时表盘刻度每小格表示 _ V，图中表针示数为 _ V。 【 精 品教育资源文库 】 (4)旋钮式电阻箱如图戊所示，电流从接线柱 A 流入，从 B 流出，则接入电路的电阻为_ 。 今 欲 将 接 入 电 路 的 电 阻 改 为 2 087 ， 最 简 单 的 操 作 方 法 是_。若用两个这样的电阻箱，即可得到的电阻值范围为 _。 【解题导思】 (1)游标卡尺的读数规则是什么？ 答： 主尺读数格数 精确度。 (2)螺旋测微器的读数规则是什么？ 答： 固定 刻度部分读数可
12、动部分读数 精确度。 解析 (1)最上面图读数：整毫米是 17，不足 1 毫米数是 70.1 mm 0.7 mm，最后结果是 17 mm 0.7 mm 17.7 mm。 中间图读数：整毫米是 23，不足 1 毫米数是 170.05 mm 0.85 mm，最后结果是 23 mm 0.85 mm 23.85 mm。 最下面图读数：整毫米是 3，不足 1 毫米数是 90.02 mm 0.18 mm，最后结果是 3 mm【 精 品教育资源文库 】 0.18 mm 3.18 mm。 (2)固定刻度示数为 2.0 mm，不足半毫米的从可动刻度上读，其示 数为 15.0，最后的读数为 2.0 mm 15.
13、00.01 mm 2.150 mm。 (3) 使用 0.6 A 量程时，刻度盘上的每一小格为 0.02 A，表针示数为 0.44 A；当使用3 A 量程时，每一小格为 0.1 A，表针示数为 2.20 A。 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；使用 15 V 量程时，每小格表示 0.5 V，表针示数为 8.5 V。 (4)电阻为 1 987 。最简单的操作方法是将 “1 k” 旋钮调到 2，再将 “100” 旋钮调到 0。每个电阻箱的最大阻值是 9 999 ，用这样的两个电阻箱串联可得到的最大电阻是 29 999 19 998 。故用两个这样的电阻箱，
14、可得到的电阻值范围为 0 19 998 。 答案 (1)17.7 23.85 3.18 (2)2.150 (3) 0.02 0.44 0.1 2.20 0.1 1.70 0.5 8.5 (4)1 987 将 “1 k” 旋钮调到 2，再将 “100” 旋钮调到 0 0 19 998 题 |组 |微 |练 1现有一合金制成的圆柱体，为测量该合金的电阻率，现用伏安法测圆柱体两端之间的电阻，用螺旋测微器测量该圆柱体 的直径，用游标卡尺测量该圆柱体的长度。螺旋测微器和游标卡尺的示数如图甲和乙所示。 (1)由上图读得圆柱体的直径为 _cm，长度为 _cm。 (2)若流经圆柱体的电流为 I，圆柱体两端之间的电压为 U，圆柱体的直径和长度分别为D、 L，测得 D、 L、 I、 U 表示的电阻率的关系式为 _。 解析 (1)螺旋测微器的读数为 1.5 mm 34.40.01 mm 1.844 mm(1.84
