2.4 实验 ：测量金属的电阻率 课件 -2025-2026学年高二上学期物理教科版必修第三册

上课啦！老师开讲啦！ 2.4实验一：测量金属的电阻率 螺旋测微器的工作原理 学生实验:测量金属丝的电阻率 给你一根金属丝，能否测量出该种金属材料的电阻率？ 一、实验目的 1．掌握电流表、电压表和滑动变阻器的使用方法。 2．学会利用伏安法测电阻，进一步测出金属丝的电阻率。 3．学会螺旋测微器、游标卡尺的使用方法和读数。 二、实验原理 三、实验器仪器 只要测出金属丝的长度l、横截面积S和金属丝的电阻R，即可求出金属丝的电阻率ρ。 毫米刻度尺、电压表、电流表、滑动变阻器、低压直流电源、开关、导线、被测金属丝、螺旋测微器、游标卡尺 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 四、实验步骤 用螺旋测微器在被测金属丝上三个不同位置沿不同方位各测一次直径，求出平均值d。用毫米刻度尺测量接入电路中的被测金属丝的有效长度，反复测量三次，求出平均值l 设计连接电路（注意滑动变阻器的滑片调至最大值处，电流表、电压表选择合适的量程） 把滑动变阻器的滑片调节到使其接入电路中的电阻值最大的位置，电路经检查无误后，闭合开关S，改变滑动变阻器滑片的位置，读出几组相应的电流值和电压值，记录在表格内，断开开关，求出金属丝电阻的平均值。将测得的R、l、d的值带入公式，计算出金属丝的电阻率。 五、数据处理 1．在求Rx的平均值时可用两种方法 (1)用Rx＝分别算出各次的数值，再取平均值。 (2)用U—I图线的斜率求出。 2．计算电阻率：将记录的数据Rx、l、d的值代入电阻率计算式 十分度游标卡尺的刻度 二十分度游标卡尺的刻度 游标卡尺的复习 五十分度游标卡尺的刻度 1读数= 整数（主尺） + 小数（游标） 2使用游标卡尺时只看对齐，不论多少分度都不用估读. 专题：长度的测量——螺旋测微器（千分尺） 测量原理：精密螺纹的螺距为0.5mm，即旋钮每旋转一周，测微螺杆前进或后退0.5mm。可动刻度上的刻度为50等份，每一小格表示0.01mm。 螺旋测微器的使用方法： （1）使用前应先检查零点，方法是缓缓转动微调旋钮，使测微螺杆和测砧（固定小砧）接触，到棘轮发出声音为止，此时可动尺（活动套筒）上的零刻线应当和固定套筒上的基准线（长横线）对正，否则有零误差。 （2）左手持曲柄（U型框架），右手转动旋钮使测微螺杆与测砧间距稍大于被测物，放入被测物，转动微调旋钮到夹住被测物，棘轮发出声音为止。 4.909mm 测量值(mm)＝固定刻度读数 (mm)(注意半毫米刻度线是否露出)＋可动刻度格数(估读一位)×0.01(mm) 固定刻度： 2 0 1 2 可动刻度： 34.4 35 40 30 读数L=固定刻度+可动刻度 L= 2 + 0.344 = 2.344 mm 长度的测量——螺旋测微器（千分尺） 0.900mm 特别注意：是否过主轴刻度的0.5mm刻度线 答案：8.464mm 注意： 测量时，在测微螺杆快靠近被测物体时应停止使用旋钮，而改用微调旋钮，避免产生过大的压力，既可使测量结果精确，又能保护螺旋测微器。 在读数时，要注意固定刻度尺上表示半毫米的刻线是否已经露出。 读数时，千分位要一位估读数字，即使固定刻度的零点正好与可动刻度的某一刻度线对齐，千分位上也应读取为“0”，螺旋测微器读数结果有3位小数，单位为 mm。 $ 上课啦！老师开讲啦！ 2.4专题： 电流表内接和外接 滑动变阻器限流式和分压式 一、串联电路的特点 串联：就是把各个电元件依次首尾相连接入电路 连接 性质 数学表达式 物理意义 串 联 电流关系 电压关系 电阻关系 电压分配 规律 I=I1=I2=I3 各处的电流相等 U=U1+U2+U3 总电压等于各部分电路电压之和 总电阻等于各部分电路电阻之和 R=R1+R2+R3 电压的分配与电阻值成正比 二、并联电路的特点 并联：把各个电阻并列地连接在一起接入电路 连接 性质 数学表达式 物理意义 并 联 电流关系 电压关系 电阻关系 电流分配规律 I=I1+I2+I3 总电流等于各支路电路电流之和 U=U1=U2=U3 各部分电路的电压相等 1/R=1/R1+1/R2+1/R3 电流的分配与电阻值成反比 U=I1R1=I2R2=I3R3 倒数关系 总结一些重要常用推论 1. 串联电路电压比跟电阻成正比，并联电路电流值比跟电阻成反比。 2. 若几个电阻并联，总电阻小于任一电阻。 3. 支路越多，总电阻越小，所以并联电路增加支路，总电阻减小。 4. 无论串联还是并联，任一电阻变大（其它电阻不变），总电阻增大 注意有种情况：一个电阻和一根理想导线并联，总电阻为0， 及该电元件无电流通过，这就是短路！ 5. 理想电压表可认为电阻无穷大；理想电流表认为0电阻； A.0~10V B.0~20V C.10~20V D.20~30V 例题1：在图中,AB间的电压为30V,改变滑动变阻器触头的位置, 可以改变CD间的电压,UCD的变化范围是( ) R V R R A B C D C 三、伏安法测电阻两种电路的分析 伏安法测电阻的电路有电流表外接和电流表内接两种，这两种不同的电路，测量结果会相同吗？ A V R A V R 测量值偏小，适于测量小阻值电阻 测量值是电压表与待测电阻的并联电阻 < 测量值偏大,适于测量大阻值电阻 测量值是电流表与待测电阻的串联电阻 误差来源？测量值比真实值大还是小？适合测大电阻还是小电阻？ 两种接法的选择 1.直接比较： 若Rx是大电阻，Rx>>RA时，电流表分压作用小，选择电流表内接法。 若Rx是小电阻，Rx<<Rv时，电压表分流作用小，选择电流表外接法。 2.临界值法： 若，则是小电阻，电流表外接 若，则是大电阻，电流表内接 若，，两种接法都可以 例题2如图，M、N间电压恒定，当开关S接到a点时，电压表示数为10 V，电流表示数为0.2 A﹔当开关S接到b点时，电压表示数为12 V，电流表示数为0.15 A。可以推断 A.Rx真实值更接近50 Ω，比50 Ω略大 B.Rx真实值更接近50 Ω，比50 Ω略小 C.Rx真实值更接近80 Ω，比80 Ω略大 D.Rx真实值更接近80 Ω，比80 Ω略小 3.试触法 √ 四、滑动变阻器限流电路和分压电路 思考1：在上述限流电路和分压电路中，若电源两极间的电压恒为U，滑动变阻器的最大电阻为R0，器件D的电阻为R，移动滑动变阻器的滑动片P，器件D两端电压的变化范围分别是多少？（两表为理想电表） 分压电路 限流电路 限流电路 分压电路 （目标电阻）电压调节范围 电流调节范围 滑动变阻器的阻值要求 优缺点及如何选择 R R 1、目标电阻调节范围大； 2、要求电压从零开始变化； 3、滑动变阻器阻值较小； 4、保护元件R，开关闭合前，滑片P移到最 端。 1、滑动变阻器阻值较大； 2、电路结构简单； 3、电路能耗较小； 4、开关闭合前，将滑动变阻器阻值调到最大。 （0，U） 一般要求：R0>R（明显） 一般要求：（记笔记） 12 思考2：限流电路和分压电路中滑动变阻器上如何连接？ 限流电路 电流表内接 限流电路 电流表外接 那么我们怎么设计电路图并连接实物图呢？ 分压电路 电流表内接 分压电路 电流表外接 分压电路 电流表外接 $ 上课啦！老师开讲啦！ 2.4专题：电表的原理和改装 一、电压表和电流表的改装 灵敏电流计 G 电路图符号: 三个主要参数: ①内阻: 电流计内阻Rg ②量程：满偏电流Ig 满偏电压Ug 测量微小电流和电压 根据并联分流的原理，将一个小电阻与表头并联进行分流，使加在表头两端的电流小一些，改装后就可以测量较大的电流。 例1.有一个电流表G，内阻Rg=30Ω，满偏电流Ig=1mA。要把把它改装为量程为0～0.6A的电流表，要并联约多大的电阻？改装后的电流表内阻多大？ U I Rg Ig IR R A U I R≈0.050Ω R内≈0.050Ω U I Rg Ig IR R A U I 方法：在表头上并联一个阻值较小的电阻 总结电流表的改装 同一表头改装的电流表，量程越大，内阻越小. 根据串联分压的原理，将一个大电阻与表头串联进行分压，使加在表头两端的电压小一些，改装后就可以测量较大的电压。 例2:有一个电流表G，内阻Rg=30Ω，满偏电流Ig=1mA。要把它改装为量程为0～3V的电压表，要串联多大的电阻？改装后的电压表内阻多大？ Ig Rg R V U R=2.97X103Ω R内=3.0KΩ Ug UR U 那改装成15v电压表呢？ Ig Rg R V U 方法：在表头串联一个阻值较大的电阻 Ug UR U 总结电压表的改装 同一表头改装的电压表，量程越大，内阻越大. 例题3：（北京高考）如图所示，其中电流表A的量程为 0.6 A，表盘均匀划分为30个小格，每一小格表示 0.02 A；R1的阻值等于电流表内阻的1/2；R2的阻值等于电流表内阻的2倍。若用电流表A的表盘刻度表示流过接线柱1 的电流值，则下列分析正确的是(　　)A．将接线柱1、2接入电路时，每一小格表示0.04 AB．将接线柱1、2接入电路时，每一小格表示0.02 AC．将接线柱1、3接入电路时，每一小格表示0.06 AD．将接线柱1、3接入电路时，每一小格表示0.01 A C 甲 乙 如图甲为双量程电压表的原理图； 图乙为双量程电流表的原理图， A.两只电表的指针偏转角相同 B.两只电表的指针都不偏转 C.电流表指针的偏转角小于电压表指针的偏转角 D.电流表指针的偏转角大于电压表指针的偏转角 例题4:（山东高考）用两只完全相同的电流表,分别改装成一只量程更大的电流表和一只电压表,将它们串联起来接入电路中,如图所示,此时( ) A V s C 例题5一电流表由电流计G和电阻R并联而成，如图，在校准时发现此电流表的读数总比准确值稍大些，采用下列措施可使读数变准确的是(　　) A．在R上串联一比R小得多的电阻 B．在R上串联一比R大得多的电阻 C．在R上并联一比R小得多的电阻 D．在R上并联一比R大得多的电阻 变式一电压表由电流计G和电阻R串联而成，如图，在校准时发现此电压表的读数总比准确值稍大些，采用下列措施可使读数变准确的是(　　) A．在R上串联一比R小得多的电阻 B．在R上串联一比R大得多的电阻 C．在R上并联一比R小得多的电阻 D．在R上并联一比R大得多的电阻 D A 二、电表校准误差 电流表改装过程: 1、确定——确定G表满偏电流Ig、内阻Rg； 2、计算——根据扩大的量程，计算并联电阻R的阻值； 3、连接——将G表与电阻R进行并联; 4、刻度——对改装后的电流表表盘进行重新刻度； 5、校准——与标准电流表串联进行校准。 电流表就是一个可以测电流的小电阻 电压表改装过程: 1、确定——确定G表满偏电流Ig、内阻Rg； 2、计算——根据扩大的量程，计算串联电阻R的阻值； 3、连接——将G表与电阻R进行串联; 4、刻度——对改装后的电压表表盘进行重新刻度； 5、校准——与标准电压表并联进行校准。 电压表就是一个可以测两端电压的大电阻 $