1、【 精品教育资源文库 】 实验八 测定金属的电阻率 板块一 主干梳理 夯实基础 实验原理与操作 实验目的 1.掌握电流表、电压表和滑动变阻器的使用方法及电流表和电压表的读数方法。 2.掌握螺旋测微器和游标卡尺的原理及读数方法。 3.会用伏安法测电阻，进一步测定金属的电阻率。 实验原理 1.游标卡尺的构造、原理及读数 (1)构造 (如图 )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)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 m
2、m。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： 【 精品教育资源文库 】 (3)读数 若用 L0表示由主尺上读出的整毫米数， x 表示从游标尺上读出与主尺上某一刻线对齐的游标的刻度数，则其读数为 L L0 kx，其中 k 为精确度。 2.螺旋测微器的构造、原理及读数 (1)螺旋测微器的构造 如下图所示是常用的螺旋测微器。它的测砧 A 和固定刻度 S 固定在尺架 F 上。旋钮 K、微调旋钮 K 和可动刻度 H、测微螺杆 P 连在一起，通过精密螺纹套在 S 上。 (2)螺旋测微器的原理 测微螺杆 P 与固定刻度 S 之间的精密螺纹的螺距为 0.5 mm，
3、即旋钮 K 每旋转一周， P 前进或后退 0.5 mm，而可动刻度 H 上的刻度为 50 等份，每转动一小格， P 前进或后退 0.01 mm。即螺旋测微器的精确度为 0.01 mm。读数时估读到毫米的千分位上，因此，螺旋测微器又叫千分尺。 (3)读数 测量时被测物体长度的整毫米数由固定刻度读出，小数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 )0.01(mm) 。 例：如图所示，固定刻度示数为 2.0 mm，而从可动刻度上读的示数为 15.0，最后的读数为 2.0 mm 15.00.01 mm 2.150 mm。 3.伏安法
4、测电阻 (1)电流表的内接法和外接法的比较 【 精品教育资源文库 】 (2)两种电路的选择 阻值比较法：先将待测电阻的估计值与电压表、电流表内阻进行比较，若 Rx较小，宜采用电流表外接法；若 Rx较大，宜采用电流表内接法。 比值法：当 RxRVRARx时，用电流表内接法。 实验试探法：按如图所示接好电路，让电压表一根接线柱 P 先后与 a、 b 处接触一下，如果电压表的示数有较大的变化，而电流表的示数变化不大，则可采用电流表外接法；如果电流表的示数有较大的变化，而电压表的示数变化不大，则可采用电流表内接法。 【 精品教育资源文库 】 (3)滑动变阻器的限流式接法和分压式接法 【 精品教育
5、资源文库 】 (4)仪器选择的三个原则 安全性原则：通过电源、电阻、电流表、电压表等的电流不能超过其允许的额定电流。 精确性原则：根据实验的需要，选取精度合适的仪器，以尽可能减小实验误差。电压表、电流表指针的偏角要大于满偏的三分 之一。 操作方便：实验时要调节方便，易于操作，比如对滑动变阻器，如果是用分压法连入电路的，应选用小量程的滑动变阻器。移动滑片时，用电器上电压接近均匀变化，易于操作，反之，则会出现移动滑片时，刚开始时用电器上的电压几乎不变，过了某位置后又突然增大的现象，不易操作。 4.电阻率的测定原理 (1)把金属丝接入电路中，用伏安法测金属丝的电阻， Rx UI，电路原理如图所示。
6、(2)用毫米刻度尺测金属丝接入电路部分的长度 l，用螺旋测微器测得金属丝的直径 d，算出横截面积 S 14 d2。 (3)根据电阻定律 R lS，得金属丝电阻率 RxSl 。 实验器材 毫米刻度尺、螺旋测微器、直流电流表和直流电压表、滑动变阻器 (阻值范围 0 50 ) 、电池组、开关、被测金属丝、导线若干。 实验步骤 【 精品教育资源文库 】 1.求金属丝横截面积 S：在准备好的金属丝上三个不同位置用螺旋测微器各测一次直径，求出其平均值 d，则横截面积 S d24 。 2.将金属丝两端固定在接线柱上悬空挂直，用毫米刻度尺测量接入电路的金属丝长度 (即有效长度 )，反复测量三次，求 出平均值
7、 l。 3按照原理图 (如图所示 )连好电路。 4.把滑动变阻器调到接入电路中的电阻值最大的位置，检查无误后，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值和电压值记录在表格中，断开开关 S，求出金属丝电阻 Rx的平均值。 5.整理仪器。 数据处理与分析 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 UI算出各次的数值，再取平均值。 (2)第 二种是用 UI 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 。 误差分析 1.金属丝直径、长度的测量带来误差。 2.电路中电流表及电压表对
8、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。 注意事项 1.螺旋测微器的使用 (1)测量前须校对零点：先使测砧 A 与测微螺杆 P 并拢，观察可动刻度的零刻度线与固定刻度的轴向线是否重合，以及可动刻度的边缘与固定刻度的零刻度线是否重合，不重合时，用 存放在螺旋测微器盒中的工具调节，直到完全重合为止。 (2)测量时，当测微螺杆 P 将要接触被测物体时，要停止使用旋钮 K，改用微调旋钮 K ，以避免 P 和被测物体间产生过大的压力。这样，既可以保护仪器，又能保证测量结果准确。当听到 “ 咔
9、、咔 ?” 声后，停止转动，即可读数。 (3)螺旋测微器应估读一位，即以 mm 作单位，应读到小数点后面 第 三位。 (4)为防止读出的数据出现差错，可在读数前估计大概读数值，若发现最后读数与开始估计数值相差较大，立【 精品教育资源文库 】 即检查出错原因，如半毫米刻度线是否露出。 2.测定金属的电阻率 (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，测量应该在金属丝连入电路之后在拉直的情况下进行，测量待测导线接入电路的两个端点之间的长度。 (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
10、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。 (5)实验连线时，应先从电源的正极出发，依次将电源、开关、电流表、待测金属丝、滑动变阻器连成干路，然后再把电压表并联在待测金属丝的两端 。 板块二 考点细研 悟法培优 考点 1 基本仪器的读数 例 1 (1)图甲为一游标卡尺的结构示意图，当测量一钢笔帽的内径时，应该用游标卡尺的 _(填“ A”“ B” 或 “ C”) 进行测量；示数如图乙所示，该钢笔帽的内径为 _mm。 (2)在测定一根粗细均匀合金丝电阻率的实验中，利用螺旋测微器测定合金丝直径的过程如图所示，校零时的读数为 _
11、mm，合金丝的直径为 _mm。 尝试解答 (1)A 11.30 _(2)0.007(0.005 0.008 都对 ) 0.638(在 0.636 0.640 都算对 )。 (1)使用游标卡尺测量尺寸较小管件的内径用游标卡尺的 A 进行测量；测量尺寸较小管件的外径用游标卡尺的B 进行测量；测量深度用游标卡尺的 C 进行测量。钢笔帽的内径为 11 mm 60.05 mm 11.30 mm。 (2)校零时的读数为 0 0.70.01 mm 0.007 mm。测量后读数 0.5 14.50.01 mm 0.645 mm。合金丝的直径为 0.645 mm 0.007 mm 0.638 mm。 (在 0.
12、636 0.640 mm 都算对 )。 跟踪训练 (1)某学生用螺旋测微器测量不同金属导线的直径，其示数如图 (a)、 (b)、 (c)所示，该金属导线的直径读数为： 【 精品教育资源文库 】 (a)_mm (b)_mm (c)_mm (2)用游标为 50 分度的游标卡尺测量某工件的长度时，示数如图 (d)所示，则测量结果应该读作 _mm。 (3)正确读出图中各表的读数： 如图 (e)，接 0 3 V 量程时读数为 _V；接 0 15 V 量程时读数为 _V。 如图 (f)，接 0 3 A 量程时读数为 _A；接 0 0.6 A 量程时读数为 _A。 答案 (1)(a)4.592(4.591
13、 4.594 均对 ) (b)1.880(1.879 1.881 均对 ) (c)8.600(8.599 8.601 均对 ) (2)10.40 (3) 2.18 10.8 0.80 0.16 解析 (1)(a)读数 4.5 mm 9.20.01 mm 4.592 mm (b)读数 1.5 mm 38.00.01 mm 1.880 mm (c)读数 8.5 mm 10.00.01 mm 8.600 mm。 (2)读数 10 mm 200.02 mm 10.40 mm (3) 读数 2.18 V 读数 10.8 V。 读数 0.80 A，读数 0.16 A。 【 精品教育资源文库 】 考点 2
14、 仪器的选择和电路的设计 例 2 (1)某实验小组在 “ 测定金属电阻率 ” 的实验过程中，正确操作获得金属丝的直径以及电流表、电压表的读数如图所示，则它们的读数依次是 _mm、 _A、 _V。 (2)已知实验中所用的滑动变阻器阻值范围为 0 10 ，电流表内阻约为几欧 ，电压表内阻约为 20 k ，电源为干电池 (不宜在长时间、大功率状况下使用 )，电源电动势 E 4.5 V，内阻较小。则以下电路图中， _(填字母代号 )电路为本次实验应当采用的最佳电路，但用此最佳电路测量的金属丝电阻仍然会比真实值偏_(填 “ 大 ” 或 “ 小 ”) 。 (3)若已知实验所用的电流表内阻的准确值 RA 2.0 ，那么测量金属丝电阻 Rx的最佳电路应是上图中的_(填字母代号 )电路。此时测得电流为 I、电压为 U，则金属丝电阻 Rx _(用题中字母代号表示 )。 尝试解答 (1)0.998 1.000 间均可 0.42 2.2
