高中物理10 实验：测定电池的电动势和内阻图片课件ppt

这是一份高中物理10 实验：测定电池的电动势和内阻图片课件ppt，共58页。PPT课件主要包含了图实－8－1，图实－8－2，图实－8－3，图实－8－4，图实－8－5，图实－8－6，图实－8－7，答案A，图实－8－9，答案D等内容，欢迎下载使用。

一、实验目的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，并能测定金属的电阻率．
二、实验原理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－8－1所示是常用的螺旋测微器．它的小砧A和固定刻度S固定在框架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，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
③试触法：如图实－8－2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．
三、实验器材 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．
四、实验操作1．实验步骤(1)用螺旋测微器在被测金属导线上的三个不同位置各测一次直径，求出其平均值d，计算出导线的横截面积S.(2)按如图实－8－3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.(4)把滑动变阻器的滑动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，闭合开关S，改变滑动变阻器滑动片的位置，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)拆去实验线路，整理好实验器材．
2．数据处理测量数据填入下表中：
五、注意事项1．测量直径应在导线连入电路前进行，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．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(电流表用0～0.6 A量程)，通电时间不宜太长．
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．
六、误差分析1．金属丝的横截面积是利用直径计算而得，直径的测量是产生误差的主要来源之一．2．采用伏安法测量金属丝的电阻时，由于采用的是电流表外接法，测量值小于真实值，使电阻率的测量值偏小．3．金属丝的长度测量、电流表和电压表的读数等会带来偶然误差．4．由于金属丝通电后发热升温，会使金属丝的电阻率变大，造成测量误差．
[例1]　在“测定金属的电阻率”的实验中，用螺旋测微器测量金属丝直径时的刻度位置如图实－8－4所示，用米尺测出金属丝的长度L，金属丝的电阻大约为5 Ω，先用伏安法测出金属丝的电阻R，然后根据电阻定律计算出该金属材料的电阻率．
(1)从图中读出金属丝的直径为____________mm.(2)为此取来两节新的干电池、电键和若干导线及下列器材：A．电压表0～3 V，内阻10 kΩB．电压表0～15 V，内阻50 kΩC．电流表0～0.6 A，内阻0.05 ΩD．电流表0～3 A，内阻0.01 ΩE．滑动变阻器，0～10 ΩF．滑动变阻器，0～100 Ω
①要求较准确地测出其阻值，电压表应选________，电流表应选________，滑动变阻器应选________．(填序号)②实验中某同学的实物接线如图实－8－5所示，请指出该同学实物接线中的两处明显错误．
错误1：_________________________________________；错误2：_________________________________________.
[解析]　(1)从螺旋测微器的主尺上可以看出，半毫米刻度线已经露出来，因此主尺上应读0.5 mm，螺旋上正对第18个刻度线，可以估读0.180 mm，所以该金属丝直径应为0.5 mm＋0.180 mm＝0.680 mm.(2)因为两节干电池的电动势是3 V，用3 V量程的电压表A；因为金属丝的电阻大约为5 Ω，如果把3 V的电动势全加在金属丝上，电流才是0.6 A，因此用量程是0.6 A的电流表C；此题中金属丝的电阻大约为5 Ω，为了减小实验误差，应选10 Ω的滑动变阻器E.
[答案]　(1)0.680　(2)①A　C　E　②错误1：导线连接在滑动变阻器的滑片上　错误2：采用了电流表内接法
[例2]　做测一金属电阻丝的电阻Rx的实验．(1)某实验小组要用“伏安法”测量电阻丝的电阻Rx，已知电压表内阻约3 kΩ，电流表内阻约1 Ω，若采用图实－8－6甲电路测量，则Rx的测量值比真实值________(填“偏大”或“偏小”)．若Rx约为10 Ω应采用图________(选“甲”或“乙”)的电路，误差会比较小．
(2)若该实验小组实验时，某次测量时电压表和电流表的示数如图实－8－7所示，则电流表示数为________ A，电压表读数为________ V.
(3)该实验小组经过讨论，发现无论是用图甲或图乙测量，都不可避免产生由电表内阻引起的系统测量误差，于是该实验小组又设计了如图实－8－8所示的实验方案，利用该方案测量的主要实验步骤如下：
第一步：将电键S2接2，闭合电键S1，调节滑动变阻器RP和RW，使电表读数接近满量程，但不超过量程，记录此时电压表和电流表的示数为U1、I1.①请你根据实验原理为该实验小组写出接下的第二步操作，并说明需要记录的数据：____________；②由以上记录的数据计算出被测电阻Rx的表达式为Rx＝____________；③简要分析此实验方案为何能避免电表内阻引起的实验误差：___________________________________________.
1．在“探究决定导线电阻的因素”的实验中，以下操作中错误的是 (　　)A．用米尺测量金属丝的全长，且测量三次，算出其平均值，然后再将金属丝接入电路中B．用螺旋测微器在金属丝三个不同部位各测量一次直径，算出其平均值C．用伏安法测电阻时采用电流表外接法，多次测量后算出平均值D．实验中应保持金属丝的温度不变
解析：实验中应测量出金属丝接入电路中的有效长度，而不是全长；金属丝的电阻很小，与电压表内阻相差很大，使金属丝与电压表并联，电压表对它分流作用很小，应采用电流表外接法．故A操作错误．
2．分别用图实－8－9所示的(a)、(b)两种电路测量同一未知电阻的阻值．图(a)中两表的示数分别为3 V、4 mA，图(b)中两表的示数分别为4 V、3.9 mA，则待测电阻Rx的真实值为 (　　)
A．略小于1 kΩ　　　　　B．略小于750 ΩC．略大于1 kΩ D．略大于750 Ω
3．某小组的两位同学采用“伏安法”测金属丝的电阻的实验中，根据同一组数据进行正确描点后，甲、乙两位同学根据自己的理解各作出一条图线，如图实－8－10甲、乙所示，根据你对实验的理解，你认为________同学的图线正确，根据你选择的图线算出该金属丝的电阻为______Ω.(保留两位有效数字)
答案：甲　3.8(3.7～3.9均可)
4．(2010·福建高考)如图实－8－11所示是一些准备用来测量待测电阻Rx阻值的实验器材，器材及其规格列表如下：
为了能正常进行测量并尽可能减小测量误差，实验要求测量时电表的读数大于其量程的一半，而且调节滑动变阻器能使电表读数有较明显的变化．请用实线代替导线，在所给的实验器材中选择若干合适的器材，连成满足要求的测量Rx阻值的电路．
解析：因为电源电动势为9 V，而待测电阻约为1000 Ω，所以不可能使量程为3.0 A的电流表读数超过量程的一半，故电流表舍弃不用；滑动变阻器总阻值小于待测电阻阻值，只能采用分压式电路接法．由于电压表内阻已知，故可将电压表当做“电流表”来使用．
5．某学习小组为测量一铜芯电线的电阻率，他们截取了一段电线，用米尺测出其长度为L，用螺旋测微器测得其直径为D，用多用电表测得其电阻值约为2 Ω，为提高测量的精度，该小组的人员从下列器材中挑选了一些元件，设计了一个电路，重新测量这段导线(用Rx表示)的电阻．
A．电源E(电动势为3.0 V，内阻不计)B．电压表V1(量程为0～3.0 V，内阻约为2 kΩ)C．电压表V2(量程为0～15.0 V，内阻约为6 kΩ)D．电流表A1(量程为0～0.6 A，内阻约为1 Ω)E．电流表A2(量程为0～3.0 A，内阻约为0.1 Ω)F．滑动变阻器R1(最大阻值10 Ω，额定电流2.0 A)G．滑动变阻器R2(最大阻值1 kΩ，额定电流1.0 A)H．定值电阻R0(阻值为3 Ω)I．开关S一个，导线若干
(1)如图实－8－12是该实验小组用螺旋测微器对铜芯电线直径的某次测量，其读数是________ mm.(2)为提高实验的精确度，请你为该实验小组设计电路图，并画在下面的方框中．
(3)实验时电压表选________，电流表选________，滑动变阻器选________(只填代号)．(4)某次测量时，电压表示数为U，电流表示数为I，则该铜芯电线材料的电阻率的表达式为：ρ＝________.
解析：(1)螺旋测微器读数时要注意固定刻度上0.5刻度是否已露出，对可动尺读数时要注意估读到小数点后第三位，单位为mm，读数为0.700 mm.(2)比较电压表内阻、电流表内阻和待测电阻的大小关系，可得测量电路必须用电流表外接法，滑动变阻器采用分压式接法和限流式接法均可(如图所示)．
6．在“测定金属丝的电阻率”的实验中，某同学进行了如下测量：(1)用毫米刻度尺测量接入电路中的被测金属丝的有效长度．测量3次，求出其平均值l.其中一次测量结果如图实－8－13甲所示，金属丝的另一端与刻度尺的零刻线对齐，图中读数为__________cm.用螺旋测微器测量金属丝的直径，选不同的位置测量3次，求出其平均值d.其中一次测量结果如图实－8－13乙所示，图中读数为__________mm.
(2)采用如图实－8－14所示的电路测量金属丝的电阻．电阻的测量值比真实值____________(填“偏大”或“偏小”)．最后由公式ρ＝__________计算出金属丝的电阻率(用直接测量的物理量表示)．
(3)请你根据图实－8－14所示电路图在图实－8－15中进行实物连线．(电流表选0.6 A量程，电压表选3 V量程)