《第7章第4节实验(一)测定金属的电阻率实验(二)描绘小灯泡的伏安特性曲线.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第7章第4节实验(一)测定金属的电阻率实验(二)描绘小灯泡的伏安特性曲线.ppt（66页珍藏版）》请在三一文库上搜索。
1、实验目的 1学会使用各种常用电学仪器以及正确读数 2学会使用螺旋测微器以及正确读数 3学会用伏安法测量电阻的阻值，从而测出金属的电阻率,附 螺旋测微器的读数原理 螺旋测微器内部测微螺杆的螺距是0.5mm，则圆周上的点转一周，螺杆前进或后退0.5mm.将大圆周分成50等份，则圆周上的点转过一等份，螺杆前进或后退0.01mm.固定刻度的最小分度对应螺距，即0.5mm，活动刻度的最小分度对应螺距的1/50，即0.01mm. 读数方法 先从固定刻度上读出半毫米整数倍的部分，不足半毫米的部分由可动刻度读出，即看可动刻度上的第几条刻度线与固定刻度线上的横线重合，从而读出可动刻度示数(注意估读)即有：,测量
2、长度固定刻度示数可动刻度示数精确度(注意单位为mm)如图所示，固定刻度示数2.0mm，不足半毫米部分从可动刻度上读的示数为16.1格，最后的读数为：2.0mm16.1mm0.01mm2.161mm.,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，电键，滑动变阻器，导线若干 实验步骤 1用螺旋测微器在被测金属丝上三个不同位置各测一次直径，求出其平均值d，计算出金属丝的横截面积S. 2按上图所示的电路原理图连接好用伏安法测电阻的实验电路 3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，求出其平均值l.,4把滑动变阻器的滑片调节到使接入电路中的电阻值最大的位置
3、，电路经检查确认无误后，闭合电键S.改变滑动变阻器滑动片的位置，分别读出几组相应的电流表、电压表的示数I和U的值，记入记录表格内，断开电键S.求出导线电阻R的平均值,注意事项 1(1)为了准确，应在金属丝连入电路前测其直径并求平均值，应测量拉直悬空的连入电路的金属丝的有效长度，且各三次，取平均值 (2)由于被测导线电阻较小，测量电路应选用电流表外接线路，且测电阻时，电流不宜过大，通电时间不宜太长 (3)为准确求出R平均值，应采用UI图象法求电阻 (4)对螺旋测微器读数时，毫米的整数部分由固定刻度读出，并且注意半毫米刻度线是否露出,2实验误差的来源与分析 来源：(1)直径测量；(2)长度测量；(
4、3)测量电路中电流表及电压表对电阻测量的影响；(4)通电电流大小，时间长短，若通电时间长致使电阻丝发热，电阻率随之变化,实验目的 1理解实验原理，掌握伏安特性曲线的描绘方法 2知道小灯炮的灯丝电阻是随温度的升高而增大的，会根据实验所需器材选择正确的实验电路 3了解小灯泡伏安特性曲线不是直线的原因，并会利用伏安特性曲线求电阻,实验原理 根据欧姆定律，在纯电阻电路中，当电阻的阻值恒定时，电阻两端的电压和通过电阻的电流成线性关系，UI图线是一条直线；如果电阻的阻值是变化的，UI图线不再是一条直线本实验用伏安法测出小灯泡两端电压及电流，描绘出小灯泡的UI图线 实验电路如图所示对一 只灯泡来说，不正常发
5、光 和正常发光时灯丝的电阻值 可以相差几倍到几十倍，所以，它的伏安特性曲线是一条曲线,实验器材 小灯泡，直流电源，电压表，电流表，变阻器，开关，坐标纸，铅笔，导线若干 实验步骤 1按如图所示的电路原理图连接电路，在闭合开关前变阻器的滑片靠近图中所示的A端 2闭合开关，移动滑片P，读出十几组U、I值，并记录在表格中 3建立UI坐标系，将所得几组U、I值在坐标上描出所对应的点 4用平滑的曲线将各点连接起来，即为UI图线,数据处理 实验中，在调节滑动变阻器的滑片位置改变灯泡两端电压时，尽量使灯泡的电压变换有规律，再对应地读电流值，然后再根据所取的电压、电流的最大值，选取适当的横、纵坐标分度，描点画图
6、，这样可以使所取的点在坐标平面内分布的尽量大而且点子分布疏密程度均匀一些,注意事项 1本实验中被测小灯泡灯丝的电阻值较小，因此测量电路必须采用电流表外接法 2本实验要作出UI图线，要求测出一组包括零在内的电流、电压值，故控制电路必须采用分压接法 3为保护元件不被烧毁，开关闭合前变阻器滑片应位于图中的A端 4加在灯泡两端的电压不要超过灯泡的额定电压 5连图线时曲线要平滑，不在图线上的数据点应均匀分布在图线两侧，一定不要画成折线,注意事项 本实验所描绘的小灯泡的UI特性曲线本身就包含了一定的定性特征，所以误差分析不是本实验的主要实验目的 本实验的误差主要来源于测量电路存在系统误差，即未考虑电压表的
7、分流，测得的电流值比真实值大；其次还存在着读数误差和作图时的描点误差,命题规律 根据所给螺旋测微器上的刻度读出其值 考例1 将下图中螺旋测微器的读数写出来,解析 先读出固定尺上的读数，再读出可动尺上的读数 A(847.50.01)mm8.475mm. B(87.50.01)mm8.075mm0.8075cm. 答案 8.475mm 0.8075cm 总结评述 读数固定尺读数可动尺读数精度 在读数时一定要注意固定尺上的读数问题，注意是否超过上面刻度，露出了0.5mm刻度线，若露出应加上0.5mm，若不超过上面刻度线，则不能加上0.5mm，读数单位先为mm，最后进行单位换算,用游标为20分度的卡尺
8、测量某一物体的宽度情况如图甲所示，其读数为_mm；用螺旋测微器测某一物体的长度情况如图乙所示，其读数为_mm.,答案 12.35 5.545(5.5435.547) 解析 该题考查游标卡尺和螺旋测微器的读数方法 对游标卡尺，从主尺上可读出12mm，游标尺上20个分度，所以游标尺上每一分度表示0.05mm，游标尺上第7条刻线与主尺上某刻度对齐，故为70.05mm0.35mm，所以甲图读数为12mm0.35mm12.35mm. 对螺旋测微器，先读出固定刻度为5.5mm，再读出可动刻度为4.50.01mm0.045mm(最末一位是估读的)，千分尺精确到0.01mm，读数则到0.001mm；两数相加(
9、5.5mm0.045mm)5.545mm，此即为乙图读数.,命题规律 根据题目要求和所给器材选择合适器材，设计合理的测量电路 考例2 (2010安徽省级名校联考)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所示，用米尺测量金属丝的长度l1.000m.金属丝的电阻大约为5.0，先用伏安法测出金属线丝的电阻，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. (2)在用伏安法测定金属丝的电阻时，除被测电阻丝外，还有以下供选择的实验器材： A直流电源：电动势约4.5V，内阻很小 B直流电压表V：量程03V，内阻3k C直流电流表A1：量程0
10、0.6A，内阻0.125； D直流电流表A2：量程03.0A，内阻0.025； E滑动变阻器R1：最大阻值10； F滑动变阻器R2：最大阻值50； G开关、导线若干,在可供选择的器材中，应该选用的电流表是_，应该选用的滑动变阻器是_ (3)根据所选的器材和实验电路图，用细线代替导线将下边的实物连接成实验电路,答案 (1)0.5200.002 (2)A1 R1 (3)见图,(2010湖南岳阳)用伏安法测量一个定值电阻的实验所需实验器材规格如下： (1)待测电阻(约100) (2)直流毫安表(量程010mA，内阻50) (3)直流电压表(量程03V，内阻5k) (4)直流电源(输出电压4V，内阻不
11、计) (5)滑动变阻器(阻值范围010，允许最大电流1A) (6)开关一个，导线若干条 根据实验器材的规格和实验要求，画出实验电路图,答案 实验电路如解析图所示,考例3 (2010东北三校第一次联考)有一个小灯泡上标有“4V 2W”的字样，现在要用伏安法测量这个小灯泡的伏安特性曲线现有下列器材供选用： A电压表V1(05V，内阻约10k) B电压表V2(010V，内阻约20k) C电流表A1(00.3A，内阻约1) D电流表A2(00.6A，内阻约0.4) E滑动变阻器R1(010，2A) F滑动变阻器R2(0100，0.2A) G学生电源(直流6V)、开关及导线,(1)为了调节方便，测量尽可
12、能准确，实验中应选用电压表_，电流表_，滑动变阻器_(填器材的前方选项符号，如A，B) (2)为使实验误差尽量减小，要求从零开始多取几组数据，请在下面的方框中画出实验电路图,(3)某同学用通过实验得到的数据画出了该小灯泡的伏安特性曲线，如上图所示，若用电动势为4.0V、内阻为8的电源直接给该小灯泡供电，则该小灯泡的实际功率是_W. (4)P为上图中图线上的一点，PN为图线上P点的切线，PQ为U轴的垂线，PM为I轴的垂线，下列说法中正确的是 ( ) A随着所加电压的增大，小灯泡的电阻增大 B随着所加电压的增大，小灯泡的电阻减小 C对应P点，小灯泡的电阻约为5.33 D对应P点，小灯泡的电阻约为2
13、4.0,(2)分压外接，电路图见答案 (3)电源的路端电压与干路电流的关系如图中的直线所示，与小灯泡的伏安特性曲线的交点坐标为(1.2V,0.35A)，此时小灯泡的实际功率是PUI0.42W.,答案 (1)A D E (2)如图所示 (3)0.42(0.02) (4)AC,(2010山东济南一模)热敏电阻是传感电路中常用的电子元件现用伏安法研究热敏电阻在不同温度下的伏安特性曲线，要求特性曲线尽可能完整已知常温下待测热敏电阻的阻值约45.热敏电阻和温度计插入带塞的保温杯中，杯内有一定量的冷水，其他备用的仪表和器材有： A电流表A1，量程0.6A，内阻约1 B电流表A2，量程3A，内阻约2 C电压
14、表V1，量程15V，内阻约15k D电压表V2，量程3V，内阻约5k,E滑动变阻器R1(0100) F滑动变阻器R2(020) G电源E(3V、内阻可忽略) H盛有热水的热水杯(图中未画出) I开关、导线若干 (1)实验中应选用的电流表为_(填“A1”或“A2”)，应选用的电压表为_(填“V1”或“V2”)，应选用的滑动变阻器为_(填“R1”或“R2”) (2)在图(a)的方框中画出实验电路原理图，要求测量误差尽可能小,(3)根据电路原理图，在图(b)的实物图上连线 图(a),图(b),答案 (1)A1 V2 R2 (2),(3),命题规律 根据实验的要求及条件，确定实验原理、步骤、数据处理
15、考例4 (2010山东青岛一模)某同学查阅资料发现自动铅笔笔芯的电阻随温度升高而变小在实验室中，他取一段长为16cm的自动铅笔笔芯，用多用电表测量其电阻大约为4.该同学要较精确测量铅笔芯的电阻，现有下述器材可供选择：,A直流电源3V，内阻不计； B直流电流表03A(内阻0.1) C直流电流表0600mA(内阻0.5) D直流电压表03V(内阻3k) E直流电压表015V(内阻200k) F滑动变阻器(10，1A) G滑动变阻器(1k，300mA) (1)除开关、导线外，实验中能够在电压表上从零开始读取若干组数据，需要选用的器材有：_(填写字母代号)；,(2)用线条代替导线，连接实验电路；,(3
16、)该同学在下表中记录了实验数据，请你根据实验数据，在方格纸上画出该铅笔的伏安特性曲线；,(4)该同学又利用铅笔芯制成一个魔术道具，将“1.2V 1.2W”的小灯泡(设其阻值不变)与一段适当长度的该铅笔芯串联，接到一节电动势为1.5V、内阻为0.2的纽扣电池两端若铅笔芯长度合适，小灯泡的电阻低于0.8V时，灯泡基本不发光；点燃火柴给铅笔芯加热，就会发现小灯泡亮起来，火柴熄灭，灯泡随之熄灭请你给他一个建议，应当取用长为_cm的铅笔芯串接在电路中，才能发生上述神奇的现象,答案 (1)ACDF (2)实物连接如图甲所示 (3)伏安特性曲线如图乙所示 (4)3.4 甲,乙,(2009江苏)有一根圆台状匀
17、质合金棒如图甲所示，某同学猜测其电阻的大小与该合金棒的电阻率、长度L和两底面直径d、D有关他进行了如下实验：,(1)用游标卡尺测量合金棒的两底面直径d、D和长度L图乙中游标卡尺(游标尺上有20个等分刻度)的读数L_cm.,(2)测量该合金棒电阻的实物电路如图丙所示(相关器材的参数已在图中标出)该合金棒的电阻约为几个欧姆图中有一处连接不当的导线是_(用标注在导线旁的数字表示),(3)改正电路后，通过实验测得合金棒的电阻R6.72.根据电阻定律计算电阻率为、长为L、直径分别为d和D的圆柱状合金棒的电阻分别为Rd13.3、RD3.38.他发现：在误差允许范围内，电阻R满足R2RdRD.由此推断该圆台
18、状合金棒的电阻R_.(用、L、d、D表示),(2)本实验为测定一个几欧姆的电阻的阻值在用伏安法测量其两端的电压和电流时，因安培表内阻较小，为了减小误差，应用安培表外接法，线的连接使用的是安培表内接法,考例5 (2010江苏苏、锡、常、镇四市一模)某同学用电压表、电流表和滑动变阻器等常规器材研究标有额定电压为3.8V字样(额定功率字迹不清)的小灯泡的伏安特性，测得的实验数据如下表所示.,请你根据上表数据： (1)在如图所示虚线框中画出实验电路图,(2)在如图所示的坐标系中，选取适当的标度，画出小灯泡的伏安特性曲线 (3)实验中小灯泡两端的电压从零变化到额定电压的过程中，小灯泡的最大电阻约为_(保
19、留三位有效数字)；电阻大小发生变化的原因是_,(4)将本实验用的小灯泡接入右图所示的电路，电源电压恒为6.0V，定值电阻R130，电流表(内阻不计)读数为0.45A.根据你描绘出的小灯泡的伏安特性曲线，此时小灯泡消耗的实际功率约为_W(保留两位有效数字),解析 (1)小灯泡阻值较小，采用外接法；小灯泡两端的电压从零开始调节，故滑动变阻器采用分压式接法；,答案 (1)电路图如图所示 (2)伏安特性曲线如图所示,(3)12.3 随着电压的增大，通过小灯泡的电流增大，同时小灯泡的发热功率增加，灯丝的温度升高，所以金属灯丝的电阻率增大，灯泡的电阻增大 (4)0.600.65,(2010浙江理综)在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验中，某同学测得电流电压的数据如下表所示：,(1)用上表数据描绘电压随电流的变化曲线； (2)为了探究灯丝电阻与温度的关系，已作出电阻随电流的变化曲线如图所示；请指出图线的特征，并解释形成的原因,答案 (1),(2)电阻随电流增大 存在三个区间，电阻随电流的变化快慢不同 第一区间电流很小时，电阻变化不大；第二区间灯丝温度升高快，电阻增大快； 第三区间部分电能转化为光能，灯丝温度升高变慢，电阻增大也变慢,请同学们认真完成课后强化作业,