届高中物理第专题复习选修31实验7Word文件下载.docx
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游标尺
精度
(mm)
测量长度L=N
+k(mm)(游
标尺上第k格
与主尺上的
刻度线对齐时)
总刻度
格数n
刻度总长
度(mm)
每小格
与主尺
1格
(1mm)
相差
10
9
0.1
N(主尺上读的
整毫米数)+k
20
19
0.05
50
49
0.02
三、伏安法测电阻
1.电流表、电压表的应用
电流表内接法
电流表外接法
电路图
误差
原因
电流表分压
U测=Ux+UA
电压表分流
I测=Ix+IV
电阻
测量值
R测==Rx+RA>
Rx
测量值大于真实值
R测==<
测量值小于真实值
适用条件
RA≪Rx
RV≫Rx
口诀
大内偏大(大电阻用内接法测量,测量值偏大)
小外偏小(小电阻用外接法测量,测量值偏小)
2.伏安法测电阻的电路选择
(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)临界值计算法
Rx<
时,用电流表外接法;
Rx>
时,用电流表内接法.
(3)实验试探法:
按图3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;
如果电流表的示数图3
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.
四、测量金属的电阻率
实验目的
1.掌握螺旋测微器及游标卡尺的原理及读数方法.
2.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.
3.会用伏安法测电阻,并能测定金属的电阻率.
实验原理
由R=ρ得ρ=,因此,只要测出金属丝的长度l,横截面积S和金属丝的电阻R,即可求出金属丝的电阻率ρ.
(1)把金属丝接入电路中,用伏安法测金属丝的电阻R(R=
).电路原理图如图4所示.
图4
(2)用毫米刻度尺测量金属丝的长度l,用螺旋测微器量得
金属丝的直径,算出横截面积S.
(3)将测量的数据代入公式ρ=求金属丝的电阻率.
点拨 因为本实验中被测金属丝的电阻值较小,所以实验电路采用电流表外接法.
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0~50Ω)、电池组、开关、被测金属丝、导线若干.
实验步骤
1.直径测定:
用螺旋测微器在被测金属导线上的三个不同位置各测一次直径,求出其平均值d,计算出导线的横截面积S=.
2.电路连接:
连接好用伏安法测电阻的实验电路.
3.长度测量:
用毫米刻度尺测量接入电路中的被测金属导线的有效长度,反复测量3次,求其平均值l.
4.U、I测量:
把滑动变阻器的滑动片调节到使接入电路中的电阻值最大的位置,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表、电压表的示数I和U的值,填入记录表格内,断开开关S,求出金属导线电阻R的平均值.
5.拆除电路,整理好实验器材.
数据处理
1.在求R的平均值时可用两种方法
(1)用R=分别算出各次的数值,再取平均值.
(2)用U-I图线的斜率求出.
2.计算电阻率:
将记录的数据R、l、d的值代入电阻率计算式ρ=R=.
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.采用伏安法测量金属丝的电阻时,由于采用的是电流表外接法,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、电流表和电压表的读数等也会带来偶然误差.
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.
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用电流表外接法.
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0~0.6A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.求R的平均值时可用两种方法:
第一种是用R=U/I算出各次的测量值,再取平均值;
第二种是用图象(U-I图线)来求出.若采用图象法,在描点时,要尽量使各点间的距离拉大一些,连线时要尽可能地让各点均匀分布在直线的两侧,个别明显偏离较远的点可以不予考虑.
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,可以改进实验电路,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5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分别接1和2时,电流表中的电
流示数相同,则表明Rx=R,即可测出Rx.图5
2.附加电阻法
连接电路如图6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.图6
(3)待测电阻Rx=-.
考点一 游标卡尺、螺旋测微器的读数
游标卡尺的读数应注意以下几点:
(1)看清精确度
例如(图7)
图7
易错成11+4×
0.1mm=11.40mm
正确的应为11.4mm,游标卡尺不需估读,后面不能随意加零.
例如(图8)
图8
易错成10+12×
0.05mm=10.6mm,正确的应为10.60mm
(2)主尺上的单位应为厘米
主尺上标识的1、2、3等数字通常是指厘米,读数时应将毫米和厘米分清,游标卡尺主尺上的最小刻度是1mm.
例如(图9)
图9
易错成(5+4×
0.05)mm=5.20mm
正确的应为(50+4×
0.05)mm=50.20mm
(3)区分零刻度与标尺最前端
例如(图10)
图10
易错成13+10×
0.05mm=13.50mm
正确读数为14+10×
0.05mm=14.50mm
例1
(1)如图11所示为一种游标卡尺,它的游标尺上有
图11
20个小的等分刻度,总长度为19mm.用它测量某物
体长度时,游标卡尺示数如图所示,则该物体的长
度是___________cm.
(2)如图12所示为使用螺旋测微器测量某金属丝直径的示意图,则该金属丝的直径为________mm.
图12考点二 对实验的理解与应用
例2 在“测定金属的电阻率”的实验中,用螺旋测微器测量金属
丝直径时的刻度位置如图13所示,用米尺测出金属丝的长度L,
金属丝的电阻大约为5Ω,先用伏安法测出金属丝的电阻R,然
后根据电阻定律计算出该金属材料的电阻率.
(1)从图中读出金属丝的直径为________mm.图13
(2)为此取来两节新的干电池、开关和若干导线及下列器材:
A.电压表0~3V,内阻10kΩ
B.电压表0~15V,内阻50kΩ
C.电流表0~0.6A,内阻0.05Ω
D.电流表0~3A,内阻0.01Ω
E.滑动变阻器0~10Ω
F.滑动变阻器0~100Ω
①要求较准确地测出其阻值,电压表应选________,电流表应选________,滑动变阻器应选________.(填序号)
②实验中某同学的实物接线如图14所示,请指出该同学实物接线中的两处明显错
误.
图14
错误1:
________________________________________________________________;
错误2__________________________________________________________________.
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
设变阻器采用限流接法时进行估算).如:
用伏安法作出标有“6V,0.6W”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6V.
(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,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(暂不接电流表和电压表);
③估算回路中电流和电压的最大值,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,确定实验电路和实验器材.考点三 伏安法测电阻率(仪器选取及电路设计)
例3 某兴趣小组在做“测定金属丝的电阻率”的实验中,通过粗测电阻丝的电阻约为5Ω,为了使测量结果尽量准确,从实验室找出以下供选择的器材:
A.电池组(3V,内阻约1Ω)
B.电流表A1(0~3A,内阻0.0125Ω)
C.电流表A2(0~0.6A,内阻约0.125Ω)
D.电压表V1(0~3V,内阻4kΩ)
E.电压表V2(0~15V,内阻15kΩ
F.滑动变阻器R1(0~20Ω,允许最大电流1A)
G.滑动变阻器R2(0~2000Ω,允许最大电流0.3A)
H.开关、导线若干
(1)实验时应从上述器材中选用____________(填写仪器前字母代号).
(2)测电阻时,电流表、电压表、待测电阻Rx在组成测量电路时,应采用安培表________接法,将设计的电路图画在下面虚线框内.
(3)若用螺旋测微器测得金属丝的直径d的读数如图15,则读
为____mm.
图15
(4)若用L表示金属丝的长度,d表
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- 高中物理 专题 复习 选修 31 实验