【物理】2019届一轮复习人教版实验八　测定金属的电阻率学案 15页

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 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 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，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。‎ ‎②比值法：当<时，用电流表外接法；‎ 当>时，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 ‎(1)把金属丝接入电路中，用伏安法测金属丝的电阻，Rx＝，电路原理如图所示。‎ ‎(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＝πd2。‎ ‎(3)根据电阻定律R＝ρ，得金属丝电阻率ρ＝。‎ ‎◆　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。‎ ‎◆　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S＝。‎ ‎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。‎ ‎　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＝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ρ＝Rx＝。‎ ‎◆　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