2020版高考一輪復習物理新課改省份專用學案：第八章第3節(jié)實驗：測量金屬的電阻率（包括長度的測量）-學案下載-教習網(wǎng)

第3節(jié)　實驗：測量金屬的電阻率(包括長度的測量)

一、實驗目的
1．掌握電流表、電壓表和滑動變阻器的使用方法。
2．掌握螺旋測微器的使用方法和讀數(shù)方法。
3．學會利用伏安法測電阻，進一步測出金屬絲的電阻率。
二、實驗原理
由R＝ρ得ρ＝，因此，只要測出金屬絲的長度l、橫截面積S和金屬絲的電阻R，即可求出金屬絲的電阻率ρ。測金屬電阻的電路圖和實物圖如圖甲、乙所示。

三、實驗器材
被測金屬絲，直流電源(4 V)，電流表(0～0.6 A)，電壓表(0～3 V)，滑動變阻器(0～50 Ω)，開關，導線若干，螺旋測微器，毫米刻度尺。
部分器材用途
電流表、電壓表
伏安法測電阻
螺旋測微器
測量金屬絲的直徑，由于測量直徑時帶來的誤差更明顯一些，因此用精確度更高的器材測量
毫米刻度尺
測量金屬絲的有效長度
四、實驗步驟
(1)用螺旋測微器在被測金屬絲上的三個不同位置各測一次直徑，求出其平均值d。
(2)連接好用伏安法測電阻的實驗電路。
(3)用毫米刻度尺測量接入電路中的被測金屬絲的有效長度，反復測量三次，求出其平均值l。
(4)把滑動變阻器的滑片調節(jié)到使其接入電路中的電阻值最大的位置。
(5)閉合開關，改變滑動變阻器滑片的位置，讀出幾組相應的電流表、電壓表的示數(shù)I和U的值，填入記錄表格內。
(6)將測得的Rx、l、d值，代入公式R＝ρ和S＝中，計算出金屬絲的電阻率。
五、數(shù)據(jù)處理
(1)在求Rx的平均值時可用兩種方法
①用Rx＝分別算出各次的數(shù)值，再取平均值。
②用U-I圖線的斜率求出。
(2)計算電阻率
將記錄的數(shù)據(jù)Rx、l、d的值代入電阻率計算公式ρ＝Rx＝。
六、誤差分析
1．金屬絲的橫截面積是利用直徑計算而得，直徑的測量是產(chǎn)生誤差的主要來源之一。
2采用伏安法測量金屬絲的電阻時，由于采用的是電流表外接法，測量值小于真實值，使電阻率的測量值偏小。
3．金屬絲的長度測量、電流表和電壓表的讀數(shù)等會帶來偶然誤差。
4．由于金屬絲通電后發(fā)熱升溫，會使金屬絲的電阻率變大，造成測量誤差。
七、注意事項
1．先測直徑，再連電路：為了方便，測量直徑時應在金屬絲連入電路之前測量。
2．電流表外接法：本實驗中被測金屬絲的阻值較小，故采用電流表外接法。
3．電流控制：電流不宜過大，通電時間不宜過長，以免金屬絲溫度過高，導致電阻率在實驗過程中變大。
[基礎考法]
考法(一)　測量儀器、儀表的讀數(shù)
1．(1)如圖甲所示的三把游標卡尺，它們的游標卡尺從上至下分別為9 mm長10等分、19 mm長20等分、49 mm長50等分，它們的讀數(shù)依次為________ mm，________ mm，________ mm。

(2)使用螺旋測微器測量金屬絲的直徑，示數(shù)如圖乙所示，則金屬絲的直徑是__________ mm。
(3)①如圖丙A使用0.6 A量程時，對應刻度盤上每一小格代表_______ A，圖中表針示數(shù)是_______ A；當使用3 A量程時，對應刻度盤上每一小格代表______ A，圖中表針示數(shù)為________ A。
②圖丙B使用較小量程時，每小格表示________ V，圖中表針的示數(shù)為________ V。若使用的是較大量程，則這時表盤刻度每小格表示________ V，圖中表針示數(shù)為________ V。

(4)旋鈕式電阻箱如圖丁所示，電流從接線柱A流入，從B流出，則接入電路的電阻為________Ω。今欲將接入電路的電阻改為2087Ω，最簡單的操作方法是________________________________________________。若用兩個這樣的電阻箱，即可得到的電阻值范圍為________________。
解析：(1)圖A讀數(shù)：整毫米是17，不足1毫米數(shù)是7×0.1 mm＝0.7 mm，最后結果是17 mm＋0.7 mm＝17.7 mm。
圖B讀數(shù)：整毫米是23，不足1毫米數(shù)是17×0.05 mm＝0.85 mm，最后結果是23 mm＋0.85 mm＝23.85 mm。圖C讀數(shù)：整毫米是3，不足1毫米數(shù)是9×0.02 mm＝0.18 mm，最后結果是3 mm＋0.18 mm＝3.18 mm。
(2)固定刻度示數(shù)為2.0 mm，不足半毫米的從可動刻度上讀，其示數(shù)為15.0，最后的讀數(shù)：2.0 mm＋15.0×0.01 mm＝2.150 mm。
(3)①電流表使用0.6 A量程時，刻度盤上的每一小格為0.02 A，表針示數(shù)為0.44 A；當使用3 A量程時，每一小格為0.1 A，表針示數(shù)為2.20 A。
②電壓表使用3 V量程時，每小格表示0.1 V，表針示數(shù)為1.70 V；使用15 V量程時，每小格表示0.5 V，表針示數(shù)為8.5 V。
(4)電阻為1 987 Ω。最簡單的操作方法是將“×1 k”旋鈕調到2，再將“×100”旋鈕調到0。每個電阻箱的最大阻值是9 999 Ω，用這樣的兩個電阻箱串聯(lián)可得到的最大電阻是2×9 999 Ω＝19 998 Ω。故用兩個這樣的電阻箱，可得到的電阻值范圍為0～19 998 Ω。
答案：(1)17.7　23.85　3.18　(2)2.150　
(3)①0.02　0.44　0.1　2.20?、?.1　1.70　0.5　8.5　
(4)1 987　將“×1 k”旋鈕調到2，再將“×100”旋鈕調到0　0～19 998 Ω
2．如圖所示，螺旋測微器的讀數(shù)為________ mm；游標卡尺的讀數(shù)為________ mm。

解析：螺旋測微器的讀數(shù)為6 mm＋0.01 mm×12.0＝6.120 mm；游標卡尺的讀數(shù)為5 cm＋0.05 mm×18＝50.90 mm。
答案：6.120(±0.02)　50.90

1．游標卡尺
(1)游標卡尺的讀數(shù)＝主尺讀數(shù)＋游標尺讀數(shù)。
(2)游標卡尺的讀數(shù)方法：“三看”
①第一看→精確度
②第二看→游標尺上的0刻度線位置，區(qū)分零刻度與標尺最前端(如圖所示)

③第三看→游標尺的哪條(第N條)刻度線與主尺上的刻度線對齊
2．螺旋測微器讀數(shù)
螺旋測微器讀數(shù)＝固定刻度部分讀數(shù)(mm)＋可動刻度部分讀數(shù)×精確度(mm)。注意估讀，以及半刻度線是否已露出。
3．電壓表和電流表
(1)0～3 V的電壓表和0～3 A的電流表讀數(shù)方法相同，此量程下的精確度是0.1 V或0.1 A，看清楚指針的實際位置，讀到小數(shù)點后面兩位。
(2)對于0～15 V量程的電壓表，精確度是0.5 V，在讀數(shù)時只要求讀到小數(shù)點后面一位，即讀到0.1 V。
(3)對于0～0.6 A量程的電流表，精確度是0.02 A，在讀數(shù)時只要求讀到小數(shù)點后面兩位，這時要求“半格估讀”，即讀到最小刻度的一半0.01 A。

考法(二)　伏安法測電阻
3．(2014·全國卷Ⅱ)在伏安法測電阻的實驗中，待測電阻Rx約為200 Ω，電壓表的內阻約為2 kΩ，電流表的內阻約為10 Ω，測量電路中電流表的連接方式如圖(a)或圖(b)所示，結果由公式Rx＝計算得出，式中U與I分別為電壓表和電流表的示數(shù)。若將圖(a)和圖(b)中電路測得的電阻值分別記為Rx1和Rx2，則______(填“Rx1”或“Rx2”)更接近待測電阻的真實值，且測量值Rx1______(填“大于”“等于”或“小于”)真實值，測量值Rx2______(填“大于”“等于”或“小于”)真實值。

解析：根據(jù)串、并聯(lián)電路的特點解題。根據(jù)題意知>，電壓表的分流作用較顯著，故Rx1更接近待測電阻的真實值。圖(a)的測量值是Rx與RA串聯(lián)的電阻阻值，故Rx1>Rx真；圖(b)的測量值是Rx與RV并聯(lián)的電阻阻值，故Rx2U實，而R＝，所以R測>R實。
答案：(1)B　C　F　(2)見解析圖　(3)大于　電壓表的讀數(shù)大于待測電阻兩端的實際電壓(其他表述正確也可)
[方法指導]
1．電表的選擇方法
電流表
的選擇
根據(jù)電路中的最大電流選擇(如本題)
根據(jù)用電器的額定電流選擇
電壓表
根據(jù)被測電阻上的最大電壓選擇
的選擇
根據(jù)電源電動勢選擇(如本題)
2．電流表內接法和外接法的判斷

內接法
外接法
電路圖

誤差原因
電流表分壓U測＝Ux＋UA
電壓表分流I測＝Ix＋IV
電阻測量值
R測＝＝Rx＋RA＞Rx，測量值大于真實值
R測＝＝”“＝”或“