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1、实验学案 35 探究决定导线电阻的因素实验目的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，并进一步探究决定导线电阻的因素实验原理1螺旋测微器的读数测量时被测物体长度的整数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 ) _( 毫米 )( 注意半毫米刻线是否露出) _( 估读一位 ) 0.01( 毫米 ) 2游标卡尺读数若用 x 表示由主尺上读出的整毫米数， k 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.3伏安法测电阻(1) 电流表的内接法和外
2、接法的比较内接法外接法电路图误差原因电流表分压电压表分流U 测 Ux UAI 测 I x I VUU测电阻R 测 IR测 I 测测量值 RARxRx _Rx测量值大于真实值测量值小于真实值适用条件RRRRAxVx适用于测量_电阻_电阻(2) 两种电路的选择阻值比较法：先将待测电阻的估计值与电压表、电流表内阻进行比较，若R 较小，x宜采用电流表外接法；若R 较大，宜采用电流表内接法，简单概括为“内大外小”x临界值计算法图 1用心爱心专心1实验试探法：按图1 接好电路，让电压表的一根接线柱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
3、果电流表的示数有较大的变化，而电压表的示数变化不大，则可采用电流表内接法4滑动变阻器的限流式接法和分压式接法接法限流式接法分压式接法电路图用电器和滑动变阻器的一用电器和滑动变阻器的一特点部分串联， 另一部分不起作用部分并联后和另一部分串联调节电压的范围不能从零电压可以从零调节到最大开始变化值滑动变阻器的最大阻值和用滑动变阻器的最大阻值小于适用条件电器的阻值差不多且要求电用电器的阻值； 电压要求从零压不从零开始变化开始变化5. 电阻率的测定原理把金属丝接入如图2 所示的电路中， 用_测金属丝两端的电压，用 _测金属丝中流过的电流，根据Rx _计算金属丝的电阻Rx，图 2然后用 _ 测量金属丝的长
4、度l ，用 _ 测量金属丝的直径d，计算出横截面积 S；根据电阻定律Rx l/S ，得出计算金属丝电阻率的公式Rx S l _.实验器材金属丝 _安培表伏特表直流电源_电键一个导线若干刻度尺实验步骤1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将金属丝两端固定在接线柱上悬空挂直，用毫米刻度尺测量接入电路中的被测金属导线的 _长度，反复测量3 次，求出其平均值l.3按如图2 所示的原理电路图连接好用伏安法测电阻的实验电路，把滑动变阻器的滑片调节到使接入电路中的电阻值_的位置4电路经检查确认无误后，闭合电键S，改变滑动变阻器滑片的位置，读出
5、几组相应的电流表、电压表的示数I 和 U 的值，断开电键S，求出导线电阻R的平均值应用指南测量时通过金属丝的电流应控制在1.00 A 以下，本实验中安培表量程为00.6 A ，每次通电时间应尽量短( 以能读取电表数据为准) ，读数完毕立即断开电键S，防止温度升高使金属丝长度和电阻率发生明显变化计算时，务必算出每次的电阻值再求平均值，不能先分别求电压U和电流 I 的平均值，再由欧姆定律得平均值，否则会带来较大计算误差用心爱心专心2RS25将测得的 R、l 、d 值代入电阻率计算公式 d U中，计算出金属导线的电阻l4lI率6拆去实验线路，整理好实验器材注意事项1测量被测金属导线的有效长度，是指测
6、量待测导线接入电路的两个端点之间的长度，亦即电压表并入两点间的部分待测导线长度，测量时应将导线拉直2本实验中被测金属导线的电阻值较小，因此实验电路必须采用电流表外接法3实验连线时，应先从电源的正极出发，依次将电源、电键、电流表、待测金属导线、滑动变阻器连成主干线路( 闭合电路 ) 连线时应避免接线交叉和正、负极接错， 最后再把电压表并联在待测金属导线的两端4闭合电键 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5在用伏安法测电阻时，通过待测导线的电流I 的值不宜过大 ( 电流表用00.6 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、误差分析1金属丝直径、长度的测量读数等人为因素带来误差2测量电路中电流表及电压表对电阻测量的影响，因为电流表外接，所以R 测R 真，由lR S，知 测 真3通电电流过大，时间过长，致使电阻丝发热，电阻率随之变化带来误差.题型一游标卡尺或螺旋测微器的读数和使用【例 1】 (2010 宁夏理综 22) 某同学用游标卡尺测量一圆柱体的长度l ，用螺旋测微器测量该圆柱体的直径d，示数如图3 所示由图可读出l _cm， d _mm.游标卡尺精确到 _，螺旋测微器精确到_图 3 规范思维 题型二电阻的测量用心爱心专心3【例 2】图 4(2011 江苏 11) 某同学利用如图4 所示的实验电路来测量电阻的阻
8、值(1) 将电阻箱接入 a、b 之间，闭合开关 适当调节滑动变阻器 R后保持其阻值不变 改变电阻箱的阻值 R，得到一组电压表的示数 U 与 R的数据如下表：电阻 R/ 5.010.015.025.035.045.0电压 U/V1.001.501.802.142.322.45请根据实验数据作出UR 关系图象图 5(2) 用待测电阻Rx 替换电阻箱，读得电压表示数为2.00 V利用 (1) 中测绘的UR 图象可得 Rx _ .(3) 使用较长时间后， 电池的电动势可认为不变， 但内阻增大 若仍用本实验装置和 (1)中测绘的U R 图象测定某一电阻，则测定结果将_( 选填“偏大”或“偏小”) 现将一
9、已知阻值为 10 的电阻换接在 a、 b 之间，你应如何调节滑动变阻器，便仍可利用本实验装置和 (1) 中测绘的 U R图象实现对待测电阻的准确测定？ 规范思维 题型三测金属的电阻率【例 3】 (2010 四川达州一中高三月考) 如图 6 所示 ( 导线连线不完整) ，某同学想测量某导电溶液的电阻率，先在一根均匀的长玻璃管两端各安装了一个电极( 接触电阻不计 ) ，两电极相距L 0.700 m ，其间充满待测的导电溶液用如下器材进行测量：用心爱心专心4电压表 ( 量程 15 V ，内阻约30 k )电流表 ( 量程 300 A，内阻约50 )滑动变阻器 ( 最大阻值10 ，额定电流1 A)电池
10、组 ( 电动势 E 12 V ，内阻 r 6 )单刀单掷开关一个，导线若干图 6表 1 是他测量通过管中导电液柱的电流及两端电压的实验数据实验中他还用20 分度的游标卡尺测量了玻璃管的内径，结果如图7 所示表 1U/V01.03.05.07.09.011.0I/ A02265109155175240图 7根据以上所述请回答下面的问题：(1) 玻璃管内径 d 的测量值为 _cm；(2) 根据表 1 数据在图 8 坐标系中描点，请作出U I 图象，根据图象求出电阻R_( 保留两位有效数字) ；图 8(3)计算导电溶液的电阻率表达式是 _( 用 R、 d、 L 表示 ) ，测量值为_ m(保留两位有
11、效数字) ；(4)请画出测量导电溶液电阻的电路图，并在图6 中补画出未连接的导线用心爱心专心5 规范思维 1在做“探究决定导线电阻的因素”实验时，下列操作正确的是()A若待测金属导线是漆包线，应该用火烧去表面漆皮，轻轻抹去灰尘后再测金属丝的直径， 千万不可用小刀去刮漆皮，而两端接头部分则用纱布打磨干净，以保证电路接触良好B用米尺反复测量三次导线的总长度，求出平均值L，然后将导线接入测量电路中C估计待测金属导线的总长，选择合适的仪器和实验电路D合上开关S，不断增大滑动变阻器接入电路的有效阻值，记录几组对应的电流和电压数值，计算出导线的总电阻2 (1) 用游标为50 分度的游标卡尺测量某工件的长度
12、时，示数如图9 所示，则测量结果应该读作 _ mm.图 9图 10(2) 用螺旋测微器测圆柱体的直径时，示数如图10 所示，此示数为_ mm.(3) 在“探究决定导线电阻的因素”的实验中，用电压表测得金属丝两端的电压U，用电流表测得通过金属丝中的电流I ，用螺旋测微器测得金属丝的直径d，测得数据如图11所示，请从图中读出U _ V ，I _ A ， d _ m.用心爱心专心6图 113在“探究决定导线电阻的因素”的实验中，图 12用螺旋测微器测量金属丝直径时的刻度位置如图12 所示，用米尺测出金属丝的长度L，金属丝的电阻大约为 5 ，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
13、材料的电阻率(1) 从图中读出金属丝的直径为_mm.(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 3 V，内阻 10 k B电压表0 15 V ，内阻 50 k C电流表0 0.6 A ，内阻 0.05D电流表0 3 A，内阻 0.01E滑动变阻器0 10 F滑动变阻器0 100 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 )实验中某同学的实物接线如图13 所示，请指出该同学实物接线中的两处明显错误图 13错误 1：_错误 2：_4(2011 新课标 22) 为了测量一微安表头A 的内阻，某同学设计了如图14 所示的电路图中，
14、 A0 是标准电流表， R0 和 RN分别是滑动变阻器和电阻箱， S 和 S1 分别是单刀双掷开关和单刀开关， E是电池完成下列实验步骤中的填空：用心爱心专心7(1) 将 S 拨向接点 1，接通 S1，调节 _，使待测表头指针偏转到适当位置，记下此时 _的读数 I ；(2) 然后将 S 拨向接点 2，调节 _，使 _，记下此时 RN的读数；(3) 多次重复上述过程，计算 RN读数的 _，此即为待测微安表头内阻的测量值图 145(2011 深圳中学月考) 某学习小组为测量一铜芯电线的电阻率，他们截取了一段电线，用米尺测出其长度为L，用螺旋测微器测得其直径为D，用多用电表测得其电阻值约为2 . 为
15、提高测量的精度，该小组的人员从下列器材中挑选了一些元件，设计了一个电路，重新测量这段导线 ( 用 Rx 表示 ) 的电阻A电源 E( 电动势为 3.0 V ，内阻不计 )B电压表 V( 量程为 0 3.0 V ，内阻约为 2 k ) C电压表 V( 量程为 0 15.0 V ，内阻约为 6 k ) D电流表 A( 量程为 0 0.6 A ，内阻约为 1 ) E电流表 A( 量程为 0 3.0 A ，内阻约为 0.1 ) F滑动变阻器 R1( 最大阻值 10 ，额定电流 2.0 A) G滑动变阻器 R2( 最大阻值 1 k ，额定电流 1.0 A) H定值电阻 R0( 阻值为 3 )I 开关 S
16、 一个，导线若干图 15(1) 如图 15 所示是该实验小组用螺旋测微器对铜芯线直径的某次测量，其读数是_mm.(2) 实验时电压表选 _，电流表选 _，滑动变阻器选 _( 只填代号 )(3) 为提高实验的精确度，请你为该实验小组设计电路图，并画在下面的方框中(4) 某次测量时， 电压表示数为 U，电流表示数为 I ，则该铜芯线材料的电阻率的表达式为： _.用心爱心专心8实验学案35探究决定导线电阻的因素【基础自主落实】实验原理1固定刻度数可动刻度数3 (1)大阻值小阻值(2) 外接法内接法5电压表电流表U螺旋测微器 d2U毫米刻度尺4lII实验器材螺旋测微器滑动变阻器实验步骤1 d2/42.
17、 有效3. 最大【热点题型精析】例 1 2.256.8600.1 mm0.01 mm解析 对游标卡尺：主尺刻度为22 mm，游标尺共 10 个格，分度为0.1 mm，且游标尺的第 5 个格与主尺刻度线对齐，因此它的读数为l 22 mm0.1 5 mm 22.5 mm 2.25cm.对螺旋测微器： 它精确到0.01 mm，固定尺刻度读数为 6.5mm，可动尺刻度为 36.0 0.01mm0.360 mm，所以螺旋测微器的读数为：d 6.5 mm36.0 0.01 mm 6.860 mm. 规范思维 游标卡尺和螺旋测微器的读数是高考常考的问题之一，读数时不管题目怎么要求， 先读成毫米， 这样读数的
18、优点是整数部分从固定尺上进行读数，小数部分从螺旋尺上进行读数 游标卡尺不需要估读，但是要注意游标尺是十分度还是二十分度或者五十分度的；螺旋测微器需要估读，估读到0.001 mm.例 2 (1)U R 关系图象见下图(2)20(19 21 都算对 )(3) 偏小；改变滑动变阻器阻值，使电压表示数为1.50 V解析(1) 根据表中数据，确定U、 R 轴刻度，使图象尽量大一些，然后描点、连线 用平滑曲线连接，且必须过(0,0) 点 (2) 由作出的图象得到相应的R 值，约为20 .E(3) 由 I R R r 知 r 增大后，计算出的R值会偏小，由题表知，要实现对待测电阻的准确测定，应改变滑动变阻器
19、的阻值，使电压表示数为1.50 V. 规范思维 本题是“替换法”测电阻的变形题，并且把“替换法”与图象、电路分析用心爱心专心9相结合，使“替换法”有了新意例 3 (1)3.075(2)4.5 10 4(3)R d248 (4) 见解析4L解析(1)30 mm 150.05 mm 30.75 mm 3.075 cm.(2) 连线时要让大多数点在一条直线上作出UI 图象如下图所示从直线上取一点(155 A，7.0 V)，求出 R4.5 10 4 .2(3) 由 R L/S， S (d/2) 2，解出 R4Ld 48 m.(4) 在本题中，由于待测导电溶液电阻阻值较大，故应采用电流表的内接法，从表1
20、 可看出电表示数从零开始， 故应采用滑动变阻器的分压式接法 电路图与实物连接图如下图所示 规范思维 (1) 电阻的测量问题有多种呈现形式，首先要确定的是电流表到底是采用“内接法”还是“外接法”(2) 要正确连接实物图， 首先应明确实验原理， 画出实验原理图 ( 本题要求画原理图， 如果不要求，也要先画出原理图，再画连线图)【课时效果检测】1 A2 (1)10.40(2)2.720(3)1.700.48048510 33(1)0.679(2) A CE 错误 1：导线连接在滑动变阻器的滑片上错误 2：采用了电流表内接法解析 (1) 从螺旋测微器的主尺上可以看出，半毫米刻线已经露出来，因此主尺上应
21、读0.5 mm，可动刻度接近第 18 个刻线，可以估读 0.179 mm，所以该金属丝直径应为0.5 mm 0.179 mm 0.679 mm.(2) 因为两节干电池的电动势是3 V，用 3 V 量程的电压表A；因为金属丝的电阻大约为 5 ，如果把3 V 的电动势全加在金属丝上，电流才是0.6A，因此用量程是0.6 A 的电流表 C；此题中金属丝的电阻大约为5 ，为了减小实验误差，应选10 的滑动变阻器E.4 (1)R0标准电流表 ( 或 A )(2)RN 标准电流表 ( 或 A ) 的读数仍为 I(3) 平均值00用心爱心专心10解析 本题为用替代法测未知电流表的内阻，其实验步骤为：(1)将
22、 S 拨向接点 1，接通 S1，调节 R0，使待测表头指针偏转到适当位置，记下此时标准电流表( 或 A0) 的读数 I ；(2)然后将 S 拨向接点2，调节 RN，使标准电流表 ( 或 A0) 的读数仍为 I ，记下此时 RN的读数；(3) 多次重复上述过程，计算RN读数的平均值，此即为待测微安表头内阻的测量值5 (1)0.700(2) 电路图如图所示 ( 测量电路必须用电流表外接法，滑动变阻器采用分2压式接法亦可 ) (3)B D D UF (4)4LI解析 (1) 螺旋测微器读数时要注意固定刻度上0.5 刻度是否已露出，对可动尺读数时要注意估读到小数点后第三位，单位为mm.(2) 电源的电动势为 3.0V，考虑到电压表的量程和精确度两个因素，电压表应选B；干E3A 0.6 A ，电流表应选 D；考虑到实验的准确性，滑路中电流的最大值 I maxR R 2 3x0动变阻器应选F.(3) 比较电压表内阻、电流表内阻和待测电阻的大小关系，可得测量电路必须用电流表外接法，滑动变阻器采用分压式接法和限流式接法均可ULD 2(4) 由 R I 、 R S和 S ( 2)联立解得该铜芯线材料的电阻率的表达式为2D U 4LI.用心爱心专心11