第七章恒定電流實驗一測定金屬的電阻率(同時(tóngshí)練習使用螺旋測微器)第一頁，共29頁。【實驗目的】1.掌握(zhǎngwò)螺旋測微器的原理及讀數方法。2.掌握(zhǎngwò)電流表、電壓表和滑動變阻器的使用方法及電流表和電壓表的讀數方法。3.會用伏安法測電阻，并能測定金屬的電阻率。第二頁，共29頁。一、螺旋(luóxuán)測微器的構造原理及讀數(2)原理：測微螺桿F與固定刻度B之間的精密螺紋的螺距為0.5mm，即旋鈕D每旋轉一周(yīzhōu)，F前進或后退0.5mm，而可動刻度E上的刻度為50等份，每轉動一小格，F前進或后退0.01mm。即螺旋測微器的精確度為0.01mm。讀數時誤差出現在毫米的千分位上，因此，螺旋測微器又叫千分尺。1構造：小砧A和固定(gùdìng)刻度B固定(gùdìng)在框架C上旋鈕D、微調旋鈕D′和可動刻度E、測微螺桿F連在一起，通過精密螺紋套在B上。(3)讀數：測量值=固定刻度數(毫米)(注意半毫米刻線是否露出)+可動刻度數(估一位)×0.01(毫米)第三頁，共29頁。（3）讀數方法：①測量時被測物體長度的半毫米(háomǐ)數由固定刻度讀出，不足半毫米(háomǐ)部分由可動刻度讀出，可由可動刻度零刻線與軸線的位置關系判斷：零刻度在下則已經露出。②如圖所示，固定刻度示數為2.0mm，而從可動刻度上讀的示數為15.0，最后的讀數為2.0mm+15.0×0.01mm=2.150mm。第四頁，共29頁。2．游標卡尺（1）構造(gòuzào)：（2）用途：測量厚度、長度、深度、內徑、外徑。3）原理：利用主尺的最小分度與游標尺的最小分度的差值制成。不管游標尺上有多少個小等分刻度，它的刻度部分的總長度比主尺上的同樣多的小等分刻度少1mm。常見的游標卡尺的游標尺上小等分刻度有10個的、20個的、50個的。第五頁，共29頁。（4）讀數(dúshù)：第六頁，共29頁。課堂(kètáng)探究第七頁，共29頁。課堂(kètáng)探究第八頁，共29頁。第九頁，共29頁。17.723.853.182.150第十頁，共29頁。二、實驗的原理(yuánlǐ)理由R＝ρL/S得ρ＝RS/L，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.(1)把金屬絲接入電路中，用伏安法測金屬絲的電阻R(R=U/I)．電路原理(yuánlǐ)圖如圖所示．(2)用毫米(háomǐ)刻度尺測量金屬絲的長度l，用螺旋測微器量得金屬絲的直徑，算出橫截面積S.(3)將測量的數據代入公式ρ＝RS/L，求得金屬絲的電阻率：=RxS/l=d2U/(4lI)。第十一頁，共29頁。第十二頁，共29頁。第十三頁，共29頁。六、【注意事項】1.螺旋測微器的使用(1)測量前必須校對零點:先使測砧A與測微螺桿(luóɡǎn)P并攏,觀察可動刻度的零刻度線與固定刻度的軸向線是否重合以及可動刻度的邊緣與固定刻度的零刻度線是否重合。不重合時,用存放在螺旋測微器盒中的工具調節,直到完全重合為止。(2)測量時,當測微螺桿P將要接觸被測物體時,要停止使用旋鈕K,改用微調旋鈕K′,當聽到“咔、咔……”聲后,停止轉動,以避免P和被測物體間產生過大的壓力。這樣既可以保護儀器(yíqì),又能保證測量結果準確。(3)螺旋測微器應估讀一位，即以mm作單位,應讀到小數點后面第三位。第十四頁，共29頁。2.測定金屬的電阻率(1)測量被測金屬導線的有效長度，是指測量待測導線接入電路的兩個(liǎnɡɡè)端點之間的長度，亦即電壓表兩端點間的待測導線長度，測量時應將導線拉直，反復測量三次，求其平均值．。(2)．測金屬導線直徑一定要選三個不同部位進行測量，求其平均值．(3)本實驗中被測金屬絲的電阻值較小，故應采用電流表外接法。第十五頁，共29頁。(4)開關S閉合前，滑動變阻器的阻值要調到最大。(5)實驗連線時,應先從電源的正極出發,依次(yīcì)將開關、電流表、待測金屬絲、滑動變阻器連成干路，然后再把電壓表并聯在待測金屬絲的兩端。6．在用伏安法測電阻時，通過待測導線的電流強度I不宜過大(電流表用0～0.6A量程)，通電時間不宜過長，以免金屬導線的溫度明顯升高，造成其電阻率在實驗過程中逐漸(zhújiàn)增大．7．求R的平均值時可用兩種方法：第一種是用R＝U/I算出各次的測量值，再取平均值；第二種是用圖象(U-I圖線)來求出．若采用圖象法，在描點時，要盡量使各點間的距離拉大一些，連線時要盡可能地讓各點均勻分布在直線的兩側，個別明顯偏離較遠的點可以不予考慮．第十六頁，共29頁。第十七頁，共29頁。第十八頁，共29頁。【例1】某實驗小組利用實驗室提供的器材探究一種金屬絲的電阻率，所用(suǒyònɡ)的器材包括：輸出為3V的直流穩壓電源、電流表、待測金屬絲、米尺、電阻箱、開關和導線等(如圖)。(1)他們截取了一段金屬絲，拉直后固定在絕緣的米尺上，并在金屬絲上夾上一個小金屬夾，金屬夾可在金屬絲上移動。請根據現有器材，設計實驗電路，并連接電路實物圖(如圖)。考點(kǎodiǎn)1測定金屬電阻率的原理第十九頁，共29頁。(2)實驗的主要步驟如下：①正確連接電路，設定電阻箱的阻值，開啟電源，合上開關；②讀出電流表的示數，記錄(jìlù)金屬夾的位置；③斷開開關，________________。合上開關，重復②的操作。(3)該小組測得電流與金屬絲接入長度關系的數據，并據此給出了如圖中的關系圖線，其斜率為____A-1·m-1(保留三位有效數字)；圖線縱軸截距與電源電動勢的乘積代表了______的電阻之和。第二十頁，共29頁。【答案】(1)如圖甲、乙。(2)③讀出接入電路(diànlù)中的金屬絲的長度(3)1.63電源的內阻與電阻箱【解析】本題以創新型實驗的形式考查了電阻率的測量，解答時首先要看明白實驗的原理，對利用圖象獲取信息的能力有較高的要求。依據實驗器材和實驗目的測量金屬絲的電阻率，電路圖如圖甲所示；電路實物圖如圖乙所示，依據閉合電路歐姆定律得E=I(r+R0+Rx)，參照題目給出的圖象可得1/I=(r+R0)/E=/(ES)·L，可見(kějiàn)直線的斜率k=/(ES)，可知斜率、電源電動勢和金屬絲橫截面積的乘積代表的物理量是金屬絲的電阻率，其數值和單位為1.54×10-7Ω·m；依據直線可得其斜率為1.63A-1·m-1，截距為(r+R0)/E，則圖線縱軸截距與電源電動勢的乘積為(r+R0)。第二十一頁，共29頁。考點二對實驗(shíyàn)操作及實驗(shíyàn)數據處理的考查圖14圖150.15525第二十二頁，共29頁。圖16A2R2第二十三頁，共29頁。圖17B第二十四頁，共29頁。【例3】某研究性學習小組設計了如圖所示的電路，用來研究稀鹽水溶液的電阻率與濃度的關系。圖中E為直流電源，K為開關，K1為單刀雙擲開關，V為電壓表，A為多量程電流表，R為滑動變阻器，Rx為待測稀鹽水溶液液柱。(1)實驗時，閉合(bìhé)K之前將R的滑片P置于____(填“C”或“D”)端；當用電流表外接法測量Rx的阻值時，K1應置于位置___(填“1”或“2”)。

考點(kǎodiǎn)3實驗拓展創新D1第二十五頁，共29頁。(2)在一定條件下，用電流表內、外接法得到Rx的電阻率隨濃度變化的兩條曲線如圖所示(不計由于通電導致的化學變化)，實驗中Rx的通電面積(miànjī)為20cm2，長度為20cm，用內接法測量Rx的阻值是3500Ω，則其電阻率為_____·m，由圖中對應曲線_____(填“1”或“2”)可得此時溶液濃度約為__%(結果保留兩位有效數字)。0.011～0.014間的數據(shùjù)351第二十六頁，共29頁。【解析】(1)滑動變阻器是分壓作用，為保護儀表，開始滑片P置于D端，電流表外接法測Rx阻值時，K1應置于1位置。(2)由Rx=L/S得，=RxS/L=(3500×20×10-4)/(20×10-2)·m=35·m。因為Rx=3500，這一阻值遠大于電流表內阻，而與電壓表內阻較接近(jiējìn)，所以選用電流表內接法誤差較小，測量較準確，曲線1對應的較準確，所以曲線1對應內接法。由曲線1可得此時溶液濃度約為0.012%。第二十七頁，共29頁。2.有一根圓臺狀勻質合金棒如圖所示，某同學猜測其電阻(diànzǔ)的大小與該合金棒的電阻(diànzǔ)率、長度L和兩底面直徑d、D有關。他進行了如下實驗：(1)測量該合金棒電阻(diànzǔ)的實物電路如圖所示(相關器材的參數已在圖中標出)。該合金棒的電阻(diànzǔ)約為幾個歐姆。圖中有一處連接不當的導線是______。(用標注在導線旁的數字表示)⑥第二十八