实验５:探究决定导线电阻的因素
一、实验目的
１、掌握电流表、电压表与滑动变阻器的使用方法及电流表与电压表的读数方法。 2、掌握螺旋测微器及游标卡尺的原理及读数方法、 ３、会用伏安法测电阻,进一步测定金属丝的电阻率、 二、实验原理
依照欧姆定律与电阻定律,用毫米刻度尺测一段金属丝的长度l,用螺旋测微器测金属丝
l
的直径ｄ,用伏安法测金属丝的电阻R,由R=ρ,因此金属丝的电阻率ρ＝＼f(πd2,4ｌ)R、
Ｓ三、实验器材
被测金属丝、米尺、螺旋测微器、电压表、电流表、直流电源、开关、滑动变阻器、导线等。
四、实验步骤
１、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。 ２、依照电路图(如图)用导线将器材连好,将滑动变阻器的阻值调至最大。
3、用毫米刻度尺测量接入电路中的被测金属丝的长度,即有效长度,反复测量3次,求出其平均值l、
4、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值与电压值,记入表格内;断开开关Ｓ,求出金属丝电阻R的平均值。
RSπd2R
5、将测得的Ｒ、l、d值,代入电阻率计算公式ρ＝＝,计算出金属丝的电阻率。
l4l
６。拆去实验线路,整理好实验器材、 五、数据处理
1、在求Ｒx的平均值时可用两种方法
U
(１)用Rx＝分不算出各次的数值,再取平均值。
I
(２)用U－I图线的斜率求出。 2、计算电阻率
Sπd2Ｕ将记录的数据Rｘ、ｌ、d的值代入电阻率的计算式ρ=Rｘ=、
l4lI
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、采纳伏安法测量金属丝的电阻时,由于采纳的是电流表外接法,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、电流表与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。 七、注意事项
1。本实验中被测金属导线的电阻值较小,因此实验电路一般采纳电流表外接法、
２。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、待测金属导线、滑动变阻器连成主干线路(闭合电路),然后再把电压表并联在待测金属导线的两端。
3、测量被测金属导线的有效长度,是指测量待测导线接入电路的两个端点之间的长度,亦即电压表两端点间的待测导线长度,测量时应将导线拉直,反复测量三次,求其平均值、
4。测金属导线直径一定要选三个不同部位进行测量,求其平均值。
５、闭合开关Ｓ之前,一定要使滑动变阻器的滑片处在有效电阻值最大的位置。
6、在用伏安法测电阻时,通过待测导线的电流强度I不宜过大(电流表用０～0、6 A量程),通电时间不宜过长,以免金属导线的温度明显升高,造成其电阻率在实验过程中逐渐增大。
７。若采纳图象法求R的平均值,在描点时,要尽量使各点间的距离拉大一些,连线时要尽估计地让各点均匀分布在直线的两侧,个不明显偏离较远的点能够不予考虑。
八、实验改进
在本实验中,由于电表内电阻的影响,从而使金属导线电阻测量值偏小,能够改进实验电
路,消除由于电表内阻的影响而带来的实验误差。
1、等效替换法
连接电路如图所示,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分不接1与2时,电流表中的电流示数相同,则表明Ｒx=R,即可测出Ｒx。
2、附加电阻法
连接电路如图所示,R1为一阻值较大的固定电阻,Ｒx为待测电阻、
(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、
U1
(3)待测电阻Ｒx=－错误!。
I1
命题研究一、螺旋测微器与游标卡尺的使用
【题例1】(1)有一游标卡尺,主尺的最小分度是1 mm,游标上有２0个小的等分刻度。用它测量一小球的直径,如图甲所示的读数是_____＿_＿ mm。
(２)如图乙,用螺旋测微器测量一根金属丝的直径,如图所示的读数是＿__＿ mm、
思路点拨:(1)游标卡尺的读数＝主尺读数＋游标尺读数。(２)螺旋测微器读数＝固定刻
度读数+可动刻度读数。
解题要点: 规律总结
1、螺旋测微器的构造原理及读数 (１)螺旋测微器的构造
如图所示是常用的螺旋测微器。它的小砧A与固定刻度Ｓ固定在框架F上。旋钮K、微调旋钮Ｋ′与可动刻度H、测微螺杆P连在一起,通过周密螺纹套在S上、
(2)螺旋测微器的原理
测微螺杆P与固定刻度S之间的周密螺纹的螺距为0、５ ｍm,即旋钮Κ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、读数时估算到毫米的千分位上,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(毫米)=固定刻度数(毫米)(注意半毫米刻线是否露出)＋可动刻度数(估读一位)×0、0１(毫米)
如图所示,固定刻度示数为２、０ mm,不足0、5毫米的部分从可动刻度上读的示数为15、５格,最后的读数为２。０ ｍm＋1５、５×０、０1 mm＝2、155 mｍ。
2。游标卡尺构造原理与读数
(1)构造:主尺、游标尺(主尺与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)用途:测量厚度、长度、深度、内径、外径、
(3)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: 刻度格 数(分度) 刻度总长度 mm错误! ＼ｆ(精确度(可精确到),ｍm) 10 20 ５０ 9 19 4９ ０、１ ０。05 0。0２ 0、1 0、05 0、0２ (4)读数:若用x表示由主尺上读出的整毫米数;Κ表示从游标尺上读出与主尺上某一刻线对齐的游标的格数,则记录结果表达为(ｘ+K×精确度)mm。
命题研究二、伏安法测电阻
【题例2】某同学测量阻值约为25 ｋΩ的电阻Rx,现备有下列器材: A、电流表(量程10０ μA,内阻约2 ｋΩ); Ｂ、电流表(量程５00 μA,内阻约３00 Ω); C、电压表(量程15 V,内阻约10０ ｋΩ); D、电压表(量程５0 Ｖ,内阻约５00 kΩ); E、直流电源(2０ Ｖ,允许最大电流1 A);
F。滑动变阻器(最大阻值１ kΩ,额定功率1 Ｗ); Ｇ、电键与导线若干。
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,实验前请您检查该电路,指出电路在接线上存在的问题:
(1)__＿＿＿__________＿＿____＿＿____＿_____＿＿__＿___＿＿__＿____＿＿＿＿＿＿_______＿_____＿;
(2)＿＿_＿＿_＿__＿＿＿_＿____＿_＿__＿__＿＿_＿＿_＿____＿_＿__＿＿_＿____＿__＿___＿_＿_＿_______＿＿。
思路点拨:解答本题需要掌握以下三点:
(1)器材的选择原则。
(２)电流表内、外接法的选择。 (３)滑动变阻器限流、分压接法的选择、 解题要点: 规律总结
1。仪器选择的基本思路 (1)优先考虑安全因素:
各电表的实际读数不能超过其量程,电阻类元件中的实际电流(或电压)不能超过其允许的最大电流(或电压)、实际处理过程中,需要估算回路中的最大电流(一般应假设变阻器采纳限流接法时进行估算)。如:用伏安法作出标有“6 V,0、6 W\字样的小灯泡的Ｕ－I图线,则实际加在灯泡两端的电压的最大值不能超过6 V。
(2)考虑读数误差因素:
一般要求各电表的实际读数不小于其量程的＼f(１,3),以减小读数误差、 (3)仪器选择的一般步骤: ①首先选择唯一性的器材;
②粗画电路图(暂不接电流表与电压表);
③估算回路中电流与电压的最大值,在电表的指针有较大幅度的偏转但不超过其量程的情况下,结合已知器材的规格,确定实验电路与实验器材。
２。电流表内接、外接的选择方法
(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,宜采纳电流表外接法;若Ｒｘ较大,宜采纳电流表内接法、简单概括为“大内偏大,小外偏小”。
高考物理(重庆专用)第一轮复习(梳理整合+探究突破+巩固提升)专题实验：探究决定导线电阻的因素(含解
