高考物理一轮复习实验课课件11测定金属的电阻率含长度测量及测量工具的使用(含解析)

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一、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。
二、实验原理1.游标卡尺的构造、原理及读数(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。
(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 mm。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:
(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)螺旋测微器的构造下图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,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+15.0×0.01 mm=2.150 mm。
3.伏安法测电阻(1)电流表的内接法和外接法的比较
(2)两种电路的选择①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。
③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。
(3)滑动变阻器的限流式接法和分压式接法
(4)仪器选择的三个原则①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。②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。③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
三、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 Ω)、电池组、开关、被测金属丝、导线若干。四、实验步骤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 。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。
六、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电阻测量的影响,因为电流表外接,所以R测