1、 【一】(1)掌握螺旋测微器的原理及读数方法。(2)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。(3)会用伏安法测电阻，并能测定金属丝的电阻率。1螺旋测微器的构造原理及读数(1)螺旋测微器的构造：如图实71所示是常用的螺旋测微器。它的测砧A和固定刻度B固定在框架C上。旋钮D、微调旋钮D和可动刻度E、测微螺杆F连在一起，通过精密螺纹套在B上。(2)螺旋测微器的原理：测微螺杆F与固定刻度B之间的精密螺纹的螺距为0.5 mm，即旋钮D每旋转一周，F前进或后退0.5 mm，而可动刻度E上的刻度为50等份，每转动一小格，F前进或后退0.01 mm，即螺旋测微器的精确度为0.01
2、mm。读数时误差出现在毫米的千分位上，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数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)。2伏安法测电阻(1)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UxUA电压表分流I测IxIV电阻测量值R测RxRARx测量值大于真实值R测Rx测量值小于真实值适用条件RARxRVRx适用于测量大电阻小电阻(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R
3、x较大，宜采用电流表内接法。简单概括为“大内偏大，小外偏小”。比值比较法：若，则用电流表外接法。 若，则用电流表内接法。图实72试触法：如图实72所示，将电压表分别接在a、c和b、c两点间时，若电流表示数变化较大，说明电压表分流较大，应选用内接法，若电压表示数变化较大，则选用外接法。3电阻率的测定原理由R得，因此，只要测出金属丝的长度l，横截面积S和导线的电阻R，就可以求出金属丝的电阻率。(1)根据部分电路的欧姆定律可知R，故只要测出金属丝两端的电压U和金属丝中的电流I，就可以得出金属丝的电阻。即用伏安法测出金属丝的电阻R。(2)金属丝的长度可以用毫米刻度尺测量。(3)金属丝的横截面积S由金属
4、丝的直径d算出，即Sd2/4。其中金属丝的直径用螺旋测微器测出。若用实验中直接测出的物理量来表示电阻率，则金属丝的电阻率的表达式为。被测金属丝，螺旋测微器，毫米刻度尺，电池组，电流表，电压表，滑动变阻器，开关，导线若干。(1)直径测定：用螺旋测微器在被测金属丝上的三个不同位置各测一次直径，求出其平均值d，计算出金属丝的横截面积S。图实73(2)电路连接：按如图实73所示的电路原理图连接好用伏安法测电阻的实验电路。(3)长度测量：用毫米刻度尺测量接入电路中的被测金属丝的有效长度，反复测量3次，求出其平均值l。(4)U、I测量：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
5、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，记入表格内，断开开关S。(5)拆除实验线路，整理好实验器材。(1)在求Rx的平均值时可用两种方法：用Rx分别算出各次的数值，再取平均值。用UI图线的斜率求出。(2)计算电阻率：将记录的数据U、I、l、d的值代入电阻率计算式。(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，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)电流不宜太大(电
6、流表用00.6 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。(1)测量误差；测量金属丝的直径、长度以及电流、 电压时出现读数误差。(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，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。1等效替换法图实74连接电路如图实74所示，R为电阻箱，Rx为待测电阻，通过调节电阻箱R，使单刀双掷开关S分别接1和2时，电流表中的电流
7、示数相同，则表明RxR，即可测出Rx。2附加电阻法连接电路如图实75所示，R1为一阻值较大的固定电阻，Rx为待测电阻。图实75(1)S2断开，闭合S1调节变阻器R，使电流表、电压表都有一个适当读数，记下两表读数I1、U1。(2)保持变阻器R不变，再闭合S2，记下两表的读数I2、U2。(3)待测电阻Rx。仪器选择与电路设计例1(1)某同学测量阻值约为 25 k的电阻 Rx，现备有下列器材：A电流表(量程 100 A，内阻约 2 k)；B电流表(量程 500 A，内阻约 300 )；C电压表(量程 15 V，内阻约 100 k)；D电压表(量程 50 V，内阻约 500 k)；E直流电源(20 V
8、，允许最大电流 1 A)；F滑动变阻器(最大阻值 1 k，额定功率 1 W)；G电键和导线若干。(2)电流表应选_，电压表应选_。(填字母代号)该同学正确选择仪器后连接了以下电路，为保证实验顺利进行，并使测量误差尽量减小，实验前请你检查该电路，指出电路在接线上存在的问题：图实76_；_。解析电源电动势20 V，电压表D的量程为50 V，测量误差过大，故应选C。最大电流Im A600 A，故电流表应选B。R0 k kRx，故电流表应采用内接法。由于滑动变阻器最大阻值比被测电阻小很多，为了便于调节和为了保证电表的安全，滑动变阻器应采用分压式接法。答案(1)BC (2)电流表应采用内接的方法滑动变阻
9、器应采用分压式的接法数据处理与误差分析例2(2012北京高考)在“测定金属的电阻率”实验中，所用测量仪器均已校准。待测金属丝接入电路部分的长度约为50 cm。(1)用螺旋测微器测量金属丝的直径，其中某一次测量结果如图实77所示，其读数应为_mm(该值接近多次测量的平均值)。图实77(2)用伏安法测金属丝的电阻Rx。实验所用器材为：电池组(电动势3 V，内阻约1 )、电流表(内阻约0.1 )、电压表(内阻约3 k)、滑动变阻器R(020 ，额定电流2 A)、开关、导线若干。某小组同学利用以上器材正确连接好电路，进行实验测量，记录数据如下：次数1234567U/V0.100.300.701.001
10、.501.702.30I/A0.0200.0600.1600.2200.3400.4600.520由以上实验数据可知，他们测量Rx是采用图实78中的_图(选填“甲”或“乙”)。图实78(3)图实79是测量Rx的实验器材实物图，图中已连接了部分导线，滑动变阻器的滑片P置于变阻器的一端。请根据(2)所选的电路图，补充完成图中实物间的连线，并使闭合开关的瞬间，电压表或电流表不至于被烧坏。图实79(4)这个小组的同学在坐标纸上建立U、I坐标系，如图实710所示，图中已标出了与测量数据对应的4个坐标点。请在图中标出第2、4、6次测量数据的坐标点，并描绘出UI图线。由图线得到金属丝的阻值Rx_(保留两位有
11、效数字)。图实710(5)根据以上数据可以估算出金属丝电阻率约为_(填选项前的符号)。A1102mB1103mC1106m D1108m(6)任何实验测量都存在误差。本实验所用测量仪器均已校准。下列关于误差的说法中正确的选项是_(有多个正确选项)。A用螺旋测微器测量金属丝直径时，由于读数引起的误差属于系统误差B由于电流表和电压表内阻引起的误差属于偶然误差C若将电流表和电压表的内阻计算在内，可以消除由测量仪表引起的系统误差D用UI图象处理数据求金属丝电阻可以减小偶然误差解析(1)螺旋测微器的读数为0 mm39.70.01 mm0.397 mm(2)通过给定的数据发现电压接近从0开始，故滑动变阻器
12、采用的是分压式接法。(3)对滑动变阻器的分压式接法，连线时应使测量电路在开始时分到的电压为0。(4)图线应过原点，且使大多数点在一条直线上，不在直线上的点均匀分布在直线两侧。图线的斜率反映了金属丝的电阻，所以Rx4.5 。(5)由Rl/S，S(d/2)2，取d4104m、l0.5 m、R4.5 ，解出1106m。(6)由于读数引起的误差属于偶然误差，选项A错误；由于电流表、电压表内阻引起的误差为系统误差，若将电流表和电压表的内阻计算在内，则可以消除系统误差，选项B错误，选项C正确；利用UI图象处理数据，相当于多次测量取平均值，可以减小偶然误差，选项D正确。答案(1)0.397(0.3950.3
13、99均可)(2)甲(3)如图甲所示甲乙(4)如图乙所示4.5(4.34.7均可)(5)C(6)CD同类实验的拓展与创新例3(2012西安五校联考)有一根细长而均匀的金属管线样品，长约为60 cm，电阻大约为6 ，横截面如图实711甲所示。图实711(1)用螺旋测微器测量金属管线的外径，示数如图乙所示，金属管线的外径为_ mm；(2)现有如下器材：A电流表(量程0.6 A，内阻约0.1 )B电流表(量程3 A，内阻约0.03 )C电压表(量程3 V，内阻约3 k)D滑动变阻器(1 750 ，0.3 A)E滑动变阻器(15 ，3 A)F蓄电池(6 V，内阻很小)G开关一个，带夹子的导线若干要进一步
14、精确测量金属管线样品的阻值，电流表应选_，滑动变阻器应选_。(只填代号字母)(3)请将图实712所示的实际测量电路补充完整。图实712(4)已知金属管线样品材料的电阻率为，通过多次测量得出金属管线的电阻为R，金属管线的外径为d，要想求得金属管线内形状不规则的中空部分的横截面积S，在前面实验的基础上，还需要测量的物理量是_(所测物理量用字母表示并用文字说明)。计算中空部分横截面积的表达式为S_。解析(1)螺旋测微器的读数为：1 mm0.0112.5 mm1.125 mm。(2)因样品阻值约为6 ，唯一性器材电压表的量程为3 V，故电流最大约为0.5 A，电流表应选用量程为0.6 A的A。为调节方便，滑动变阻器应选用总阻值与样品相差不大的E。(3)因Rx6 ，故测量电路应连接为外接法电路。因滑动变阻器的总阻值大于样品阻值，且实验中不需从零调节，故控制电路接为限流式即可。(4)设金属管线长度为L，由导体电阻公式得R，可得S，所以需要测量金属管线的长度L。答案(1)1.1250.001(2)AE(3)如图所示(4)管线的长度L10
