資源簡介

(共56張PPT)
實驗八
測定金屬的電阻率
1.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)進一步掌握螺旋測微器的使用方法和讀數方法.
(3)學會利用伏安法測電阻，進一步測出金屬絲的電阻率.
2.實驗原理
甲
乙
3.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
米刻度尺等.
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
[部分器材用途]
4.實驗步驟
(1)測直徑：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)連電路：連接好用伏安法測電阻的實驗電路.
(3)測長度：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)調滑動變阻器最大：把滑動變阻器的滑片調節到使其接入
電路中的電阻值最大的位置.
(5)電流和電壓的測量：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 I 和 U 的值，填入記
錄表格內.
5.數據處理
6.誤差分析
(1)金屬絲的橫截面積是利用直徑計算而得，金屬絲直徑的測量是產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等會帶來偶然誤差.
(4)由于金屬絲通電后發熱升溫，會使金屬絲的電阻率變大，造成測量誤差.
7.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.
考點 1 螺旋測微器和游標卡尺
1.螺旋測微器的構造及讀數：
(1)螺旋測微器的構造：如圖所示是常用的螺旋測微器.它的
測砧 A 和固定刻度 B 固定在 U 形框架 F 上.旋鈕 K、微調旋鈕
K′和可動刻度 H、測微螺桿 P 連在一起，通過精密螺紋套在 B
上.
(2)螺旋測微器的原理：測微螺桿 P 與固定刻度 B 之間的精密
螺紋的螺距為 0.5 mm ，即旋鈕 K 每旋轉一周，P 前進或后退
0.5 mm，可動刻度 H 上有 50 個等分刻度，每轉動一小格，P 前進
或后退 0.01 mm，即螺旋測微器的精確度為 0.01 mm.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.
(3)讀數：測量時被測物體長度的整數(或半整數)毫米數由固定
刻度讀出，小數部分由可動刻度讀出.
①測量值( 毫米) ＝固定刻度數( 毫米) ＋可動刻度數( 估讀一
位)×0.01(毫米)；
②固定刻度讀數：半刻度線露出則固定刻度數應為××.5 mm，
沒露出則為××mm；(××表示固定刻度水平線下面的刻度數)
③可動刻度要估讀，小數點后應保留三位有效數字.
2.游標卡尺：
(1)構造：如圖所示，主尺、游標尺(主尺和游標尺上各有一
個內、外測量爪)，游標尺上還有一個深度尺，尺身上還有一個
緊固螺釘.
(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 1 mm.常見的游標卡尺的游標尺
上小等分刻度分別為10、20、50刻度，可準確到0.1 mm、0.05 mm、
0.02 mm，如下表所示：
刻度格數
(分度) 刻度總長度 每小格與
1 mm的差值 精確度
(可準確到)
10 9 mm 0.1 mm 0.1 mm
20 19 mm 0.05 mm 0.05 mm
50 49 mm 0.02 mm 0.02 mm
(4)讀數：若用 x 表示由主尺上讀出的整毫米數，K 表示從游
標尺上讀出與主尺上某一刻線對齊的游標的格數，則記錄結果表
達為(x＋K×精確度)mm.
【典題 1】某同學用如圖甲所示的螺旋測微器測量小球的
直徑時，他應先轉動______使 F 靠近小球，再轉動_______使 F
夾住小球，直至聽到棘輪發出聲音為止，撥動________使 F 固定
后讀數.正確操作后，螺旋測微器的示數如圖乙所示，則小球的直
徑是________ mm.
乙
甲
答案：D H G 6.700
【典題 2】如圖所示，請讀出各游標卡尺的讀數，甲：
____________，乙：____________， 丙：____________.
甲
乙
丙
答案：11.4 mm 10.60 mm 4.20 mm
兩種接法 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
考點 2 內接法與外接法的誤差分析
1.電流表的內接法和外接法的比較.
(續表)
2.兩種電路的選擇.
(1)阻值比較法：先將待測電阻的估計值與電壓表、電流表內
阻進行比較，若 Rx 較小，宜采用電流表外接法；若 Rx 較大，宜采
用電流表內接法.簡單概括為“大內偏大、小外偏小”.
(2)臨界值計算法：
(3)實驗試探法：按圖所示接好電路，讓電壓表一根接線柱
P 先后與 a、b 處接觸一下，如果電壓表的示數有較大的變化，
而電流表的示數變化不大，則可采用電流表外接法；如果電流表
的示數有較大的變化，而電壓表的示數變化不大，則可采用電流
表內接法.
(4)若知電流表內阻，無論待測電阻多大，均用電流表內接法.
若知電壓表內阻，無論待測電阻多大，均用電流表外接法.
【典題 3】某物理學習小組的兩位同學采用“伏安法”測金屬
絲的電阻率實驗中，實驗室備有下列實驗器材：
乙
甲
A.電壓表(量程 0～3 V，內阻約為 15 kΩ)；
B.電流表(量程 0～3 A，內阻約為 0.2 Ω)；
C.電流表(量程 0～0.6 A，內阻約為 1 Ω)；
D.變阻器 R1(0～100 Ω，0.6 A)；
E.電池組 E(電壓為 3 V)；
F.待測金屬絲(阻值約為 5 Ω)；
G.開關 S，導線若干，游標卡尺，螺旋測微器等.
(2)甲、乙兩位同學分別畫出了兩個電路圖，如圖 S8-6 甲、乙
所示.為減小實驗誤差，本實驗選用_____(填“甲”或“乙”)圖比
較合適，用該電路測量電阻值測量結果會________(填“偏大” 偏
小”或“不變”).
答案：(1)C (2)甲 偏小
(1)為減小實驗誤差，電流表應選用__________(填字母).
兩種接法 限流式接法 分壓式接法 對比說明
兩種接法電路圖 串、并聯關系不同
負載R上電壓調節范圍 0≤U≤E 分壓電路調節范圍大
考點 3 分壓法和限流法的選擇
1.滑動變阻器的限流式接法和分壓式接法.
兩種接法 限流式接法 分壓式接法 對比說明
負載R上電流調節范圍 分壓電路調節范圍大
閉合S前滑片 P 位置 b 端 a 端 都是為了保護電路元件
(續表)
2.必須選用分壓式的“3 種情況”.
(1)若采用限流式接法不能控制電流滿足實驗要求，既若滑動
變阻器阻值調到最大時，待測電阻上的電流(或電壓)仍超過電流表
(或電壓表)的量程，或超過待測電阻的額定電流(或電壓)，則必須
選用分壓式接法.
(2)若待測電阻的阻值比滑動變阻器總電阻大得多，以致在限
流電路中，滑動變阻器的滑片從一端滑到另一端時，待測電阻上
的電流或電壓變化不明顯，此時，應改用分壓式接法.
(3)若實驗中要求電壓從零開始調節，則必須采用分壓式接法.
【典題 4】有一個電阻 Rx，其阻值大約是 10 Ω，請選擇適當
的器材，以便測量其阻值.可供選擇的電路如圖甲、乙所示，可供
選擇的器材如下：
甲
乙
A.電動勢為 4.5 V、內阻不計的電源 E；
B.量程為 0～15 V、內阻 10 kΩ的電壓表 V1；
C.量程為 0～3 V、內阻 6 kΩ的電壓表 V2；
D.量程為 0～300 mA、內阻 4 Ω的電流表 A1；
E.量程為 0～5 A、內阻 2 Ω的電流表 A2；
F.最大阻值 20 Ω、額定電流 1.5 A 的滑動變阻器 R1；
G.最大阻值 500 Ω、額定電流 0.5 A 的滑動變阻器 R2；
H.開關和若干根導線.
則選用的電路是________(填“甲”或“乙”)，選用的器材有
______________(填字母).
答案：甲 A、C、D、F、H
考點 4 測金屬絲電阻率實驗
【典題5】(2024 年山東卷)某學習小組對兩種型號鉛筆芯的電
阻率進行測量.實驗器材如下：
學生電源(輸出電壓 0～16 V)；
滑動變阻器(最大阻值 10 Ω，額定電流 2 A)；
電壓表 V(量程 3 V，內阻未知)；
電流表 A(量程 3 A，內阻未知)；
待測鉛筆芯 R(X 型號、Y 型號)；
游標卡尺，螺旋測微器，開關 S，單刀雙擲開關 K，導線若干.
甲
乙
回答以下問題：
(1)使用螺旋測微器測量鉛筆芯直徑，某次測量結果如圖甲所
示，該讀數為________mm.
(2)把待測鉛筆芯接入圖乙所示電路，閉合開關 S 后，將滑動
變阻器滑片由最右端向左調節到合適位置，將單刀雙擲開關 K 分
別擲到 1、2端，觀察到電壓表示數變化比電流表示數變化更明顯，
則測量鉛筆芯電阻時應將 K 擲到________(填“1”或“2”)端.
(3)正確連接電路，得到 Y 型號鉛筆芯 I-U 圖像如圖丙所示，
求得電阻 RY＝_______Ω(保留 3 位有效數字)；采用同樣方法得到
X 型號鉛筆芯的電阻為 1.70 Ω.
丙
(4)使用游標卡尺測得 X、Y型號鉛筆芯的長度分別為 40.68 mm、
60.78 mm，使用螺旋測微器測得 X、Y 型號鉛筆芯直徑近似相等，
則 X 型號鉛筆芯的電阻率________(填“大于”或“小于”)Y 型
號鉛筆芯的電阻率.
答案：(1)2.450 (2)1 (3)1.91 (4)大于
實驗原理
的創新
1.采用等效替代法測變化的電阻.
2.通過 R-L 圖線求電阻率.
(續表)
測電阻方
法的創新
【典題 6】(2022 年浙江卷)小明同學根據圖甲的電路連接
器材來探究導體電阻與其影響因素的定量關系.實驗時多次改變
合金絲甲接入電路的長度 l、調節滑動變阻器的阻值，使電流表的
甲
乙
丙
(1)在實驗中使用的是______(填“0～20 Ω”或“0～200 Ω”)
的滑動變阻器.
(2)在某次測量時，量程為 3 V 電壓表的指針位置如圖丙所示，
則讀數 U＝________V.
(3)已知合金絲甲的橫截面積為 7.0×10-8 m2，則合金絲甲的電
阻率為__________Ω·m(結果保留 2 位有效數字).
(4)圖乙中圖線 b 是另一根長度相同、材料相同的合金絲乙與
甲的橫截面積________(填“大于”“等于”或“小于”)合金絲
乙的橫截面積.
最大約為 8 Ω，為了使電壓表有明顯的讀數變化，則滑動變阻器的
阻值不能太大，選 0～20 Ω比較合適.
(2)量程為 3 V 的電壓表，精度為 0.1 V，估讀到 0.01 V，則電
壓為 1.32 V.
(4)另一根長度相同、材料相同的合金絲乙與合金絲甲并聯后，
電阻率不變，而橫截面積變為 S′＝S＋S乙，由題圖乙中圖線 b 可得
10-8 m2＞S，合金絲甲的橫截面積小于合金絲乙的橫截面積.
答案：(1)0～20 Ω (2)1.32(1.31～1.34 均可)
(3)1.1×10-6(0.90×10-6～1.3×10-6 均可) (4)小于
【遷移拓展】(2022 年江蘇蘇州模擬)某實驗小組為了測量自
來水的電阻進而得出自來水的電阻率，在粗細均勻的圓柱形玻璃
管中注滿自來水，玻璃管兩端口用插有鐵釘的橡皮塞塞住，進行
如下實驗.
(1)注水前，用如圖甲所示游標卡尺的____________(填字母)
測量爪測玻璃管內徑，其示數如圖乙所示，則該玻璃管的內徑為
________mm.
甲
乙
(2)用多用電表歐姆擋“×1 k”倍率，對玻璃管中水的電阻進
行測量，示數如圖為______kΩ.
(3)為了精確測量水柱的阻值，實驗小組采用如圖甲所示
的實驗電路進行實驗.
①請在圖乙中根據該實物圖完成對應的電路圖；
甲
乙
U/V 0.08 0.20 0.30 0.40 0.50 0.55
I/μA 25 78 117 145 185 195
②在閉合開關之前，應把滑動變阻器的滑片 P 置于最______
(填“左”或“右”)端；
③實驗時電流表采用量程為 0～200 μA(內阻約 500 Ω)的微安
表，電壓表是量程為 0～3 V(內阻不祥)的伏特表.閉合開關后調節
滑片 P，測得的數據如下.
請在圖坐標圖上畫出 U-I 關系圖線，并求出待測電阻值
________kΩ.
(4)結果與多用電表的測量值比較差別很大，請分析出現這種
情況的主要原因是________________________________________
_______________________________________________.
解析：(1)注水前，用如圖甲所示游標卡尺的 B 測量爪測玻璃
管內徑，該游標卡尺為 50 分度游標卡尺，圖中讀數為 2.2 cm＋
25×0.02 mm＝22.50 mm，即該玻璃管的內徑為 22.50 mm.
(2)玻璃管中水的電阻 108×1 kΩ＝108 kΩ.
②在閉合開關之前，為了使電表讀數從最小開始，應把滑動
變阻器的滑片 P 置于最左端.
③畫一條直線，使盡可能多的點落在直線上，并使直線兩邊
的點大致相等.
(3)①對應的電路圖如圖 所示.
圖線的斜率代表待測電阻值的大小，則待測電阻值 Rx≈
2.75 kΩ.
(4)電路圖中電流表采用外接法，由于自來水柱的電阻比電壓
表內阻大得多，電壓表的分流很大，使得電流表的讀數比流過自
來水柱的真實電流大得多，導致電阻測量值偏小太多.
答案：(1)B 22.50 (2)108
(3)①如圖所示.　 ②左　③如圖所示.　 2.75
(4)伏安表的分流作用太大，導致電阻測量值偏小太多

展開更多......

收起↑