7.6 实验 测金属的电阻率—2021届高中物理一轮复习课件 (机构专用)(共63张PPT)
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7.6 实验 测金属的电阻率—2021届高中物理一轮复习课件 (机构专用)(共63张PPT)

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时间:2020-07-06

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资料简介
高中物理课程 (高考复习 ) —— 7.6 实验 测 金属的电阻率 录 目 考情分析 01 考点解析 02 方法技巧 03 课程总结 04 课后作业 05 节 章 考情分析 Part One 思维导图 考纲内容 实验:测金属的电阻率 要求 Ⅱ 考纲要求 掌握测金属电阻率的一般方法。 掌握电阻测量的除伏安法以外的其他方法(伏伏法、安安法、半偏法、等效替代法等)。 复习目标 节 章 考点解析 Part Two 伏安法测得 螺旋测微器测得直径d 毫米刻度尺测得 ρ= R= 知识梳理 被测金属丝, 直流电源(4 V ), 电流表(0~0.6 A), 电压表(0~3 V ), 滑动变阻器(0~50 Ω ), 开关,导线若干, _____________, 毫米刻度尺。 螺旋测微器 知识梳理 实验步骤 (1)测直径d: 用螺旋测微器在被测金属丝上的三个不同位置各测一次直径,求出其平均值d。 (2)测长度L:连接好用伏安法测电阻的实验电路。 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,求出其平均值L。 平均值 1 2 3 测量次数 导线长L/m 导线直径d/m 知识梳理 实验步骤 (3)测电阻R: 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。 最大 闭合开关,改变滑动变阻器滑片的位置,读出几组相应的电流表、电压表的示数I和U的值,填入记录表格内。断开开关。求出电阻的平均值R。 次数 电压U/V 电流I/A 1 2 3 4 5 6 7 知识梳理 (5)将测得的R x 、l、d值,代入公式R= _____和S= ______中,计算出金属丝的电阻率。 (4)拆去实验线路,整理好实验器材。 实验步骤 知识梳理 注意事项 (1)本实验中被测金属丝的电阻值较小,因此实验电路一般采用电流表_____法。 外接 如果金属丝电阻较大,应改用电流表内接法; 滑动变阻器一般采用分压接法,如果金属丝电阻接近变阻器的总电阻,也可改用限流接法。 (2)测量被测金属丝的有效长度,是指测量被测金属丝 接入电路的两个端点 之间的长度,亦即电压表两端点间的被测金属丝长度,测量时应将金属丝 拉直 ,反复测量三次,求其平均值。 知识梳理 (4)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 _______的位置。 (3)测金属丝直径一定要选 三个不同部位 进行测量,求其平均值。 注意事项 最大 (5)在用伏安法测电阻时,通过被测金属丝的 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 ,以免金属丝的温度明显升高,造成其电阻率在实验过程中逐渐增大。电流表和电压表 尽量同时读数 。 知识梳理 用伏安法测量金属丝的电阻(阻值在4~8 Ω之间),现提供图甲所示的实验器材。实验要求获得多组数据,且金属丝上所加的电压须从零开始。 (1)请在图甲中选择必要的器材,并进行连线。 提示: 要求电压从零开始,则滑变用分压接法。 例题讲解 (实验原理与操作) 5.0 Ω 提示: 电压表所选量程为0~3V,电流表所选量程为0~0.6A;注意估读。 (2)某次实验测量时,两表均选用小量程,表面刻度及指针如图乙所示,则该金属丝的电阻值为______。 解析: 电压表读数U=2.30 V,电流表读数I=0.46 A,根据R=      ,金属丝电阻R=5.0 Ω 。 例题讲解 (实验原理与操作) 某学生用如图甲所示电路测金属导线的电阻率,可供使用的器材有:被测金属导线ab,电阻约10 Ω,导线允许流过的最大电流为0.8 A,稳恒电源,电源输出电压恒为E=12 V,电压表V,量程为0~3 V,内阻约5 kΩ,保护电阻:R 1 =10 Ω,R 2 =30 Ω,R 3 =200 Ω。刻度尺,螺旋测微器,开关S,导线若干等。 实验时的主要步骤如下: ①用刻度尺量出导线ab的长度L,用螺旋测微器测出 导线的直径d。 ②按如图甲所示电路将实验所需器材用导线连接好。  变式训练 (实验原理与操作) 提示: 千分尺需要估读,以mm为单位的读数小数位为3位。 解析 : d=0.5 mm+0.01×37.0 mm=0.870 mm. 0.870 完成下列填空: (1)由螺旋测微器测量金属导线的直径d,其示数如图乙所示,该金属导线的直径d= ________mm。 ③闭合开关S,移动接线触片P,测出aP长度x,读出电压表的示数U。 ④描点作出U-x曲线,求出金属导线的电阻率ρ。 变式训练 (实验原理与操作) R 2 提示: 导线中有最大通过电流,另外需考虑电表的量程 解析 : 已知被测金属导线允许流过的最大电流 I max =0.8 A, 又电压表量程为0~3 V,所以为保证安全,又要测量误差较小,应选电阻R 2 。 (2)如果实验时既要保证安全,又要测量误差较小,保护电阻R应选 ____。 ( 保护电阻:R 1 =10 Ω,R 2 =30 Ω,R 3 =200 Ω ) 变式训练 (实验原理与操作) 提示: 本实验的原理:V随着x的增大而增大,利用串联分压找到U与x的等量关系,分析U-x图线斜率的物理意义。 (3)根据多次实验测出的aP长度x和对应每次实验读出的电压表的示数U作出的U-x图线如图丙所示,其中图线的斜率为k,则 金属导线的电阻率ρ=________。(用实验器材中给出 的物理量的字母和实验步骤中测出的物理量的字母表示) 变式训练 (实验原理与操作) 解析 : 设金属导线单位长度的电阻为R 0 ,当x长度的导线两端电压为U时, 由闭合 电路欧姆定律有 : , 所以题图丙中图线斜率 在“测定金属导体的电阻率”的实验中,待测金属丝的电阻R x 约为5 Ω。实验室备有下列实验器材: A.电压表V 1 (量程0~3 V,内阻约为15 kΩ) B.电压表V 2 (量程0~15 V,内阻约为75 kΩ) C.电流表A 1 (量程0~3 A,内阻约为0.2 Ω) D.电流表A 2 (量程0~0.6 A,内阻约为11 Ω) E.变阻器R 1 (0~100 Ω,0.6 A) F.变阻器R 2 (0~200Ω,0.6 A) G.电池组E(电动势为3 V,内阻约为0.3 Ω) H.开关S,导线若干 (1)为提高实验精确度,减小实验误差,应选用的实验器材有 。 (2)为减小实验误差,应选用图中________(填“甲”或“乙”)为该实验的电路原理图 。 (3)若用毫米刻度尺测得金属丝长度为60.00 cm,用螺旋测微器测得金属丝的直径及两电表的示数如下图所示,则金属丝的直径为________mm,电阻值为________Ω。   ADEGH 乙 0.635 5.42 例题讲解 (仪器的选择) 0.1 0.001 A、B、D、G 在“测定金属丝电阻率”实验中,若粗估金属丝的电阻R x 约为3 Ω,为尽可能减小误差,要求金属丝发热功率PI g  ,而此时G的示数为    I g ,所以I R2 > I g , 只有当R 1 ≫R g (R 1 ≫R 2 )时,R g测 ≈R g 。 说明: R 1 ≫R g 、R 1 ≫R 2 为选器材提供依据,即R 1 应选阻值大的电阻;在安全范围内电源应选电动势大的。 方法技巧 利用电压表半偏测V的内阻 实验步骤: (1)闭合开关S,调节R 2 =0,再调节R1使V示数达满偏值。 (2)保持R 1 不变,调节电阻箱R 2 使电压表半偏,记录R 2 的值。 (3)R V测 =R 2 。 误差分析: 接入R 2 后,R 2 与R V 的串联值R 串 >R v ,所以U 总 >U V ,而此时V的示数为1/2U V ,所以U R2 > 1/2U V ,所以R 2 >R V ,所以R V测 >R V 。 只有当R V ≫R 1 (R 2 ≫R 1 )时,R V测 ≈R V 。 说明: R V ≫R 1 、R 2 ≫R 1 为选器材提供依据,即R 1 应选阻值小的电阻。 方法技巧 利用定值电阻和两个电压表测量 比例法测电阻 利用定值电阻和两个电流表测量 并联电路的特点I 1 R=I 2 R x , 可得被测电阻为: 串联电路的特点 可得被测电阻为: 注意:具体题目中看清楚是否考虑电流表内阻的影响 方法技巧 差值法测电阻 串联电路的分压原理 并联电路的分流原理 方法技巧 节 章 课程总结 Part Four ①本实验中被测金属丝的电阻值较小,因此实验电路一般采用电流表_____法。 ②测量被测金属丝的有效长度,是指测量被测金属丝______________________之间的长度。 ③测金属丝直径一定要选_______________进行测量,求其平均值。 ④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 _____的位置。 ⑤在用伏安法测电阻时,通过被测金属丝的电流强度I___________ (电流表用0~0.6 A量程),通电时间____________。 外接 接入电路的两个端点 三个不同部位 最大 不宜过大 不宜过长 实验:测金 属的电阻率 实验原理:___________ 测电阻时的 注意事项 课程总结 电流表内阻已知,可做电压表使用 电压表内阻已知,可做电流表使用 特点:两次测量时,滑动变阻器阻值不变,电表的指针在同一位置,但可以不读数 测电阻的方法 伏安法 安安法 伏伏法 等效替代法 → → 课程总结 只有当R 1 ≫R g (R 1 ≫R 2 )时, R g测 ≈R g 。 只有当R V ≫R 1 (R 2 ≫R 1 )时, R V测 ≈R V 。 并联电路的特点I 1 R=I 2 R x , 串联电路的特点 测电阻的方法 半偏法 比例法 课程总结 差值法 串联电路的分压原理 并联电路的分流原理 课程总结 节 章 课后作业 Part Five 课后作业 【作 1 】 有一根细长而均匀的金属管线样品,横截面如图所示。此金属管线长约30cm,电阻约10Ω。已知这种金属的电阻率为ρ,因管内中空部分截面积无法直接测量,请你设计一个实验方案,测量中空部分的截面积 S 0 ,现有如下器材可选: A.毫米刻度尺 B.螺旋测微器 C.电流表A 1 (600mA,1.0Ω) D.电流表A 2 (3A, 0.1Ω) E.电压表V(3V,6 kΩ) F.滑动变阻器R 1 (2KΩ, 0.5A) G.滑动变阻器R 2 (10Ω,2A) H.蓄电池E(6V, 0.05Ω) I.开关一个,带夹子的导线若 干 (1) 以上器材中 , 应选用的器材有___________(只填代号字母) (2)画出你所设计的电路图,并把图的实物连成实际测量电路,要求尽可能测出多组有关数值。 (3)实验中要测量的物理量有 :________________________________________________ _______________________________ (4)计算金属管线内部中空截面积S 0 的表达式为:S 0 =_________ 课后作业 【作 2 】 用对温度敏感的半导体材料制成的某热敏电阻R T ,在给定温度范围内,其阻值随温度的变化是非线性的。某同学将R T 和两个适当的固定电阻R 1 、R 2 连成图虚线框内所示的电路,以使电路的等效电阻R L 的阻值随R T 所处环境温度的变化近似为线性的,且具有合适的阻值范围。为了验证这个设计,他采用伏安法测量在不同温度下R L 的阻值,测量电路如图所示,图中的电压表内阻很大.R L 的测量结果如下表所示。 回答下列问题: (1)根据图所示的电路,在实物图上连线。 (2)为了检验R L 与t之间近似为线性关系,在坐标纸上作R L -t关系图线。 (3)在某一温度下,电路中的电流表、电压表的示数如图所示。电流表的读数为________, 电压表的读数为________。此时等效电阻R L 的阻值为________;热敏电阻所处环境的温度 约为________。 大 谢 谢 家 课后作业讲评 【作 1 】 有一根细长而均匀的金属管线样品,横截面如图所示。此金属管线长约30cm,电阻约10Ω。已知这种金属的电阻率为ρ,因管内中空部分截面积无法直接测量,请你设计一个实验方案,测量中空部分的截面积 S 0 ,现有如下器材可选: A.毫米刻度尺 B.螺旋测微器 C.电流表A 1 (600mA,1.0Ω) D.电流表A 2 (3A, 0.1Ω) E.电压表V(3V,6 kΩ) F.滑动变阻器R 1 (2KΩ, 0.5A) G.滑动变阻器R 2 (10Ω,2A) H.蓄电池E(6V, 0.05Ω) I.开关一个,带夹子的导线若 干 (1) 以上器材中 , 应选用的器材有___________(只填代号字母) (2)画出你所设计的电路图,并把图的实物连成实际测量电路,要求尽可能测出多组有关数值。 (3)实验中要测量的物理量有 :________________________________________________ _______________________________ (4)计算金属管线内部中空截面积S 0 的表达式为:S 0 =_________ ABCEGHI 用螺旋测微器测横截面边长 a,用毫米刻度尺测金属管线长度  L,电压表示数 U,电流表示数 I. 课后作业讲评 【作 2 】 用对温度敏感的半导体材料制成的某热敏电阻R T ,在给定温度范围内,其阻值随温度的变化是非线性的。某同学将R T 和两个适当的固定电阻R 1 、R 2 连成图虚线框内所示的电路,以使电路的等效电阻R L 的阻值随R T 所处环境温度的变化近似为线性的,且具有合适的阻值范围。为了验证这个设计,他采用伏安法测量在不同温度下R L 的阻值,测量电路如图所示,图中的电压表内阻很大.R L 的测量结果如下表所示。 回答下列问题: (1)根据图所示的电路,在实物图上连线。 (2)为了检验R L 与t之间近似为线性关系,在坐标纸上作R L -t关系图线。 (3)在某一温度下,电路中的电流表、电压表的示数如图所示。电流表的读数为________, 电压表的读数为________。此时等效电阻R L 的阻值为________;热敏电阻所处环境的温度 约为________。 115 mA 5.0 V 43.5 Ω 64.0℃

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