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    2023版高考物理一轮总复习第九章实验八测量电阻的常用方法课件

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    这是一份2023版高考物理一轮总复习第九章实验八测量电阻的常用方法课件,共38页。PPT课件主要包含了实验原理与操作,注意事项,求其平均值,误差分析,来偶然误差,变大造成测量误差,图S8-1,游标卡尺,图S8-2,图S8-3等内容,欢迎下载使用。

    1.测金属导线直径一定要选三个不同部位进行测量,
    2.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,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.
    3.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.
    4.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.
    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 0~0.6 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.
    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率时,由于采用的是电流表外接法,电阻测量值小于真实值,使电阻率的测量值偏小;电流表内接法,电阻测量值大于真实值,使电阻率的测量值偏大.
    3.金属丝的长度测量、电流表和电压表的读数等会带
    4.由于金属丝通电后发热升温,会使金属丝的电阻率
    考点 1 螺旋测微器和游标卡尺1.螺旋测微器的构造及读数:
    (1)螺旋测微器的构造:如图 S8-1 所示是常用的螺旋测微器.它的测砧 A 和固定刻度 B 固定在 U 形框架 F 上.旋钮K、微调旋钮 K′和可动刻度 H、测微螺杆 P 连在一起,通过精密螺纹套在 B 上.
    (2)螺旋测微器的原理:测微螺杆 P 与固定刻度 B 之间的精密螺纹的螺距为 0.5 mm,即旋钮 K 每旋转一周,P 前进或后退 0.5 mm,可动刻度 H 上的刻度为 50 等份,每转动一小格,P 前进或后退 0.01 mm,即螺旋测微器的精确度为 0.01 mm.读数时误差出现在毫米的千分位上,因此,螺旋测微器又叫千分尺.
    (3)读数:测量时被测物体长度的整数(或半整数)毫米
    数由固定刻度读出,小数部分由可动刻度读出.
    ①测量值(毫米)=固定刻度数(毫米)+可动刻度数(估
    读一位)×0.01(毫米).
    ②固定刻度读数:半刻度线露出则固定刻度数应为××.5 mm,没露出则为××mm.(××表示固定刻度水平线下面的刻度数)
    ③可动刻度要估读,小数点后应保留三位有效数字.
    (1)构造:如图 S8-2 所示,主尺、游标尺(主尺和游标尺上各有一个内、外测量爪),游标尺上还有一个深度尺,尺身上还有一个紧固螺钉.
    (2)用途:测量厚度、长度、深度、内径、外径.
    (3)原理:利用主尺的最小分度与游标尺的最小分度的差值制成.不管游标尺上有多少个小等分刻度,它的刻度部分的总长度比主尺上的同样多的小等分刻度少 1 mm.常见的游标卡尺的游标尺上小等分刻度分别为 10、20、50 刻度,可准确到 0.1 mm、0.05 mm、0.02 mm,如下表所示:
    (4)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.
    【典题 1】某同学用如图 S8-3 甲所示的螺旋测微器测量小球的直径时,他应先转动________使 F 靠近小球,再转动________使 F 夹住小球,直至听到棘轮发出声音为止,拨动________使 F 固定后读数.正确操作后,螺旋测微器的示数如图乙所示,则小球的直径是________ mm.
    【典题 2】如图 S8-4 所示,请读出各游标卡尺的读数,
    甲:________,乙:________, 丙:________.
    答案:11.4 mm 10.60 mm
    考点 2 内接法与外接法的误差分析1.电流表的内接法和外接法的比较.
    (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.简单概括为“大内偏大、小外偏小”.
    (3)实验试探法:按图 S8-5 所示接好电路,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.
    【典题 3 】某物理学习小组的两位同学采用“伏安法”测金属丝的电阻率实验中,实验室备有下列实验器材:
    图 S8-6A.电压表(量程 0~3 V,内阻约为 15 kΩ)B.电流表(量程 0~3 A,内阻约为 0.2 Ω)C.电流表(量程 0~0.6 A,内阻约为 1 Ω)
    D.变阻器 R1(0~100 Ω,0.6 A)E.电池组 E(电压为 3 V)
    F.待测金属丝(阻值约为 5 Ω)
    G.开关 S,导线若干,游标卡尺,螺旋测微器等(1)为减小实验误差,电流表应选用________(填字母).(2)甲、乙两位同学分别画出了两个电路图,如图 S8-6甲、乙所示.为减小实验误差,本实验选用____(填“甲”或“乙”)图比较合适,用该电路测量电阻值测量结果会________(填“偏大”“偏小”或“不变”).
    答案:(1)C (2)甲 偏小
    考点 3 分压法和限流法的选择
    1.滑动变阻器的限流式接法和分压式接法.
    2.必须选用分压式的“3 种情况”.
    (1)若采用限流式接法不能控制电流满足实验要求,既若滑动变阻器阻值调到最大时,待测电阻上的电流(或电压)仍超过电流表(或电压表)的量程,或超过待测电阻的额定电流(或电压),则必须选用分压式接法.
    (2)若待测电阻的阻值比滑动变阻器总电阻大得多,以致在限流电路中,滑动变阻器的滑片从一端滑到另一端时,待测电阻上的电流或电压变化不明显,此时,应改用分压式接法.
    (3)若实验中要求电压从零开始调节,则必须采用分压
    【典题 4】有一个电阻 Rx,其阻值大约是 10 Ω,请选择适当的器材,以便测量其阻值.可供选择的电路如图 S8-7甲、乙所示,可供选择的器材如下:
    图 S8-7A.电动势为 4.5 V、内阻不计的电源 EB.量程为 0~15 V、内阻 10 kΩ的电压表 V1
    C.量程为 0~3 V、内阻 6 kΩ的电压表 V2D.量程为 0~300 mA、内阻 4 Ω的电流表 A1E.量程为 0~5 A、内阻 2 Ω的电流表 A2
    F.最大阻值 20 Ω、额定电流 1.5 A 的滑动变阻器 R1G.最大阻值 500 Ω、额定电流 0.5 A 的滑动变阻器 R2H.开关和若干根导线
    则选用的电路是________(填“甲”或“乙”),选用
    的器材有______________(填字母).
    答案:甲 A、C、D、F、H
    考点 4 测金属丝电阻率实验【典题 5】(2021 年天津模拟)小明同学想利用实验室提供的器材测量某种电阻丝材料的电阻率,所用电阻丝的电阻约为 20 Ω,长度约 50 cm.
    (1)用螺旋测微器测量电阻丝直径,读数如图 S8-8 甲,
    则其直径 d 为________mm.
    (2)小明同学用一个电阻箱 R(0~999.9 Ω )、一个小金属夹,按照图乙所示连接电路,在电阻丝上夹上与导线 c相连的金属夹,沿电阻丝移动金属夹,可改变其与电阻丝接触点 P 的位置,从而改变接入电路中电阻丝的长度.然后进行了如下操作:
    A.调节电阻箱,使其接入电路中的电阻值较大,闭合
    B.将金属夹夹在电阻丝最左端,调整电阻箱接入电路中的电阻值,使电流表满偏,记录电阻箱的电阻值 R 和接入电路的电阻丝长度 L.
    C.改变金属夹与电阻丝接触点的位置,调整电阻箱接入电路中的阻值,使电流表再次满偏.重复多次,记录每一次电阻箱的电阻值 R 和接入电路的电阻丝长度 L.
    E.用记录的多组电阻箱的电阻值 R 和对应的接入电路中电阻丝长度 L 的数据,绘出了如图丙所示的 R-L 关系图线,图线在 R 轴的截距为 R0,在 L 轴的截距为 L0.结合测出的电阻丝直径 d,可求出这种电阻丝材料的电阻率ρ= __________(用给定的物理量符号和已知常数表示).
    (3)若小明同学在本实验中的操作、读数及计算均正确无误,那么由于电流表内阻的存在,使电阻率的测量值与真实值相比________(填“偏大”“偏小”或“相等”).
    答案:(1)0.260 (2)
    1.采用等效替代法测变化的电阻.2.通过 R­L 图线求电阻率.
    【典题 6】(2020 年河北邯郸模拟)为了测定金属丝的电阻率,某实验小组将一段金属丝拉直并固定在米尺上,其两端可作为接线柱,一小金属夹夹在金属丝上,且可在金属丝上滑动.请完成以下内容.
    (1)某次用螺旋测微器测该金属丝的直径,示数如图
    S8-9 甲所示,则其直径 d=________mm.
    (2)实验中先用欧姆表测出该金属丝的阻值约为 3 Ω.(3)准备的实验器材如下:
    A.电压表 V(量程 0~3 V,内阻约 20 kΩ)B.定值电阻 10 ΩC.定值电阻 100 Ω
    D.蓄电池(电动势约 12 V,内阻不计)E.开关 S 一只F.导线若干
    实验小组利用上述器材设计并完成实验.实验中通过改变金属夹的位置进行了多次测量,在实验操作和测量无误的前提下,记录了金属丝接入电路中的长度 l 和相应的
    电压表的示数 U,并作出了
    示.根据题目要求,在图丙所示的虚线框内完成设计的实验电路图.其中定值电阻 R 应选________(填“B”或“C”);金属丝电阻率的表达式ρ=________________(用 a、b、c、d、R 表示).
    解析:(1)螺旋测微器固定刻度为 0.5 mm,可动刻度为
    25.0×0.01 mm,两者相加就是 0.750 mm.
    (3)因为只有电压表,当连入电路的电阻丝变化时,其两端的电压也将发生变化,找到电压 U 与长度 l 的关系,画出图像就能求出电阻丝的电阻率,按题意就可以画出电路如图 D37 所示.
    由于电阻丝的电阻只有 3 Ω,所以定值电阻选较小的 B.
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