高二物理步步高3-1第二章 学案4高中物理
更新时间:2024-04-16 04:03:01 阅读量: 综合文库 文档下载
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学案4 学生实验:探究决定导体电阻的因素
[学习目标定位] 1.进一步掌握用伏安法测电阻的电路的设计思想.2.掌握螺旋测微器的读数方法.3.掌握探究决定导体电阻的因素的实验原理、实验过程及数据处理方法.
一、实验原理
U
1.把金属丝接入电路中,用伏安法测金属丝的电阻R(R=).电路原理如图1所示.
I
图1
2.用毫米刻度尺测出金属丝的长度l,用螺旋测微器测出金属丝的直径d,算出横截面积S(Sπd2
=). 4
lRSπd2Rπd2U
3.由电阻定律R=ρ,得ρ===,求出电阻率.
Sl4l4lI二、实验器材
螺旋测微器、毫米刻度尺、电压表、电流表、定值电阻、开关及导线、被测金属导线、电池、滑动变阻器. 三、螺旋测微器
1.构造及原理:如图2所示,它的测砧A和固定刻度B固定在尺架C上,可动刻度E、旋钮D,微调旋钮D′是与测微螺杆F连在一起的,并通过精密螺纹套在B上,精密螺纹的螺距是0.5 mm,即旋钮D每转一周,测微螺杆F前进或后退0.5 mm,可动刻度分成50等份,每一等份表示0.01_mm.
图2
2.使用方法:当A与F并拢时,可动刻度E的零点恰好跟固定刻度B的零点重合,逆时针旋转旋钮D,将测微螺杆F旋出,把被测物体放入A、F之间,再顺时针旋转旋钮D,使A、F正好接触被测物.在使用时,F快要接触被测物时,要停止使用旋钮D,改用微调旋钮D′.
一、实验操作 1.实验步骤
(1)测直径: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,并记录.
图3
(2)连电路:按如图3所示的电路图连接实验电路.
(3)量长度:用毫米刻度尺测量接入电路中的被测金属丝的有效长度,反复测量3次,并记录. (4)求电阻:把滑动变阻器的滑动触头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触头的位置,读出几组相应的电流表、电压表的示数I和U的值,记入表格内,断开开关S. (5)拆除实验电路,整理好实验器材. 2.数据处理
电阻R的数值可用以下两种方法确定:
(1)计算法:利用每次测量的U、I值分别计算出电阻,再求出电阻的平均值作为测量结果. (2)图像法:可建立I-U坐标系,将测量的U、I值描点作出图像,利用图像的斜率来求出电阻值R.
3.实验注意事项
(1)因一般金属丝电阻较小,为了减少实验的系统误差,必须选择电流表外接法; (2)本实验若用限流式接法,在接通电源之前应将滑动变阻器调到阻值最大状态.
(3)测量l时应测接入电路的金属丝的有效长度(即两接线柱之间的长度);在金属丝的3个不同位置上用螺旋测微器测量直径d.
(4)电流不宜过大(电流表用0~0.6 A量程),通电时间不宜太长,以免电阻率因温度升高而变化.
二、螺旋测微器的读数
L=固定刻度示数+可动刻度示数(估读一位)×分度值.
注意 (1)以毫米为单位时,小数点后面要有三位有效数字,特别是最后一位估读数字为零时,不能省略.
(2)在读数时注意半毫米刻度线是否已露出 例如(如图4所示)
图4
甲图读数为:2 mm+32.0×0.01 mm=2.320 mm 乙图读数为:13.5 mm+37.0×0.01 mm=13.870 mm
一、仪器的选择和电路的设计
例1 在探究决定导体电阻的因素的实验中,可供选用的器材如下: 待测金属丝:Rx(阻值约4 Ω,额定电流约0.5 A); 电压表:V(量程3 V,内阻约3 kΩ); 电流表:A1(量程0.6 A,内阻约0.2 Ω); A2(量程3 A,内阻约0.05 Ω); 电源:E1(电源电压为3 V); E2(电源电压为12 V);
滑动变阻器:R(最大阻值约20 Ω); 螺旋测微器;毫米刻度尺;开关S;导线.
(1)用螺旋测微器测量金属丝的直径,示数如图5所示,读数为________mm.
图5
(2)若滑动变阻器采用限流式接法,为使测量尽量精确,电流表应选________,电源应选________(均填器材代号),在虚线框中完成电路原理图.
解析 (1)螺旋测微器的读数为: 1.5 mm+27.4×0.01 mm=1.774 mm.
(2)在用伏安法测电阻的实验中,为使测量尽量精确,电流表、电压表指针需达到半偏以上,又因待测金属丝的额定电流为0.5 A,所以电流表选A1,电源选E1即可.电路原理图如图所示.
答案 (1)1.774(1.772~1.776均正确) (2)A1 E1 见解析图 二、数据处理和实物图的连线
例2 在探究决定导体电阻的因素的实验中,金属丝长约0.8 m,直径小于 1 mm,电阻在5 Ω左右,实验步骤如下:
(1)用米尺测量金属丝的长度,测三次,求出平均值l,在金属丝的不同位置用________测量直径,求出平均值d.
(2)用伏安法测量金属丝的电阻R.试把图6中所给的器材连接成测量R的合适的电路.图中电流表的量程为0~0.6 A,内阻接近1 Ω,电压表的量程为0~3 V,内阻为几千欧,电源的电动势为6 V,滑动变阻器的阻值为0~20 Ω,在闭合开关前,滑动变阻器的滑片应处于正确位置.
图6
(3)用上面测得的金属丝长度l、直径d和电阻R,可根据电阻率的表达式ρ=________,算出所测金属的电阻率.
解析 (1)金属丝的直径用螺旋测微器测量.
(2)连电路图时,由于被测金属丝的电阻值较小,因此应采用电流表外接法,并且滑动变阻器采取限流式接法,闭合开关前,滑动变阻器的滑片应处在最大阻值处.电路图如图所示.
lRSπdR(3)由电阻定律R=ρ,有ρ==.
Sl4lπd2R
答案 (1)螺旋测微器 (2)见解析图 (3)
4l
2
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