实验实验五五探究决定导线探究决定导线电阻电阻的因素的因素一、螺旋测微器一、螺旋测微器1.构造：构造：如如图1所示是常用的螺旋所示是常用的螺旋测微器。它的微器。它的测砧砧A和固定刻度和固定刻度B固定在尺架固定在尺架C上，旋上，旋钮D、微、微调旋旋钮D和可和可动刻度刻度E、测微螺杆微螺杆F连在一起，通在一起，通过精密螺精密螺纹套在套在B上。上。图图12.原原理理：测微微螺螺杆杆F与与固固定定刻刻度度B之之间的的精精密密螺螺纹的的螺螺距距为0.5mm，即即旋旋钮D每每旋旋转一一周周，F前前进或或后后退退0.5mm，而而可可动刻刻度度E上上的的刻刻度度为50等等份份，每每转动一一小小格格，F前前进或或后后退退0.01mm。即即螺螺旋旋测微微器器的的精精确确度度为0.01mm。读数数时误差差出出现在在毫毫米米的的千千分分位位上，因此，螺旋上，因此，螺旋测微器又叫千分尺。微器又叫千分尺。3.读读数数：测量量时被被测物物体体长度度的的整整毫毫米米数数由由固固定定刻刻度度读出出，小小数数部分由可部分由可动刻度刻度读出。出。测量量值(mm)固定刻度数固定刻度数(mm)(注意半毫米刻度注意半毫米刻度线是否露出是否露出)可可动刻度数刻度数(估估读一位一位)0.01(mm)。螺旋测微器需要估读螺旋测微器需要估读最最后后一一位位数数字字为估估计数数字字，读数数和和记数数时估估计位位为有有效效数数字字的的最后一位。最后一位。例例如如如如图图2所所示示，固固定定刻刻度度示示数数为为2.0mm，不不足足半半毫毫米米从从可可动动刻刻度度上上读读的的示示数数为为15.0，最最后后的的读读数数为为：2.0mm15.00.01mm2.150mm。图图2二、游标卡尺二、游标卡尺1.构构造造：如如图3所所示示，主主尺尺、游游标尺尺(主主尺尺和和游游标尺尺上上各各有有一一个个内内外外测量量爪爪)、游游标尺尺上上还有有一一个个深深度度尺尺，尺尺身身上上还有有一一个个紧固螺固螺钉。图图32.用途：用途：测量厚度、量厚度、长度、深度、内径、外径。度、深度、内径、外径。3.原理：原理：利用主尺的最小分度与游利用主尺的最小分度与游标尺的最小分度的差尺的最小分度的差值制成。制成。不管游不管游标尺上有多少个小等分刻度，它的刻度部分的尺上有多少个小等分刻度，它的刻度部分的总长度比度比主尺上的同主尺上的同样多的小等分刻度少多的小等分刻度少1mm。常。常见的游的游标卡尺的游卡尺的游标尺上小等分刻度有尺上小等分刻度有10个的、个的、20个的、个的、50个的，其个的，其读数数见下表：下表：刻度格数刻度格数(分分度度)刻度刻度总长度度每小格与每小格与1mm的的差差值精确度精确度(可准确可准确到到)109mm0.1mm0.1mm2019mm0.05mm0.05mm5049mm0.02mm0.02mm4.读数：读数：若用若用x表示由主尺上表示由主尺上读出的整毫米数，出的整毫米数，K表示从游表示从游标尺上尺上读出与主尺上某一刻出与主尺上某一刻线对齐的游的游标的格数，的格数，则记录结果表达果表达为(xK精确度精确度)mm。 三、测定金属的电阻率三、测定金属的电阻率注意事项注意事项1.先先测测直直径径，再再连连电电路路：为了了方方便便，测量量直直径径时应在在金金属属丝连入入电路之前路之前测量。量。2.电电流流表表外外接接法法：本本实验中中被被测金金属属丝的的阻阻值较小小，故故采采用用电流流表外接法。表外接法。3.电电流流控控制制：电流流不不宜宜过大大，通通电时间不不宜宜过长，以以免免金金属属丝温温度度过高，高，导致致电阻率在阻率在实验过程中程中变大。大。误差分析误差分析热点一测量仪器、仪表的读数热点一测量仪器、仪表的读数【例【例1】(2015海南单科，海南单科，11)某同学利用游某同学利用游标卡尺和螺旋卡尺和螺旋测微器微器分分别测量一量一圆柱体工件的直径和高度，柱体工件的直径和高度，测量量结果如果如图4(a)和和(b)所示。所示。该工件的直径工件的直径为_cm，高度，高度为_mm。图图4解解析析游游标标卡卡尺尺读读数数为为d12mm40.05mm12.20mm1.220cm螺旋测微器的读数为螺旋测微器的读数为h6.5mm36.00.01mm6.860mm答案答案1.2206.860反思总结反思总结游标卡尺的读数技巧游标卡尺的读数技巧游标卡尺的读数方法：游标卡尺的读数方法：“三看三看”(1)第一看第一看精确度精确度例如例如(如图如图5所示所示)图图5易错读成易错读成11mm40.1mm11.40mm正正确确的的应应为为11.4mm，游游标标卡卡尺尺不不需需估估读读，后后面面不不能能随随意意加加零零，也不能随意去零。也不能随意去零。例如例如(如图如图6所示所示)图图6易错读成易错读成10mm120.05mm10.6mm，正确的应为，正确的应为10.60mm。(2)第二看第二看游标尺上的游标尺上的0刻度线位置，区分零刻度与标尺最前端刻度线位置，区分零刻度与标尺最前端例如例如(如图如图7所示所示)图图7易错读成易错读成11mm100.05mm11.50mm正确读数为正确读数为14mm100.05mm14.50mm(3)第三看第三看游标尺的哪条游标尺的哪条(第第K条条)刻度线与主尺上的刻度线刻度线与主尺上的刻度线对齐对齐【变式训练】【变式训练】1.(1)如如图8所示的两把游所示的两把游标卡尺，它卡尺，它们的游的游标尺从左到右分尺从左到右分别为9mm长10等分、等分、19mm长20等分，它等分，它们的的读数依次数依次_mm，_mm。图图8(2)使使用用螺螺旋旋测微微器器测量量两两个个金金属属丝的的直直径径，示示数数如如图9所所示示，则甲甲、乙金属乙金属丝的直径分的直径分别为_mm，_mm。图图9解解析析(1)图图8甲甲读读数数：整整毫毫米米是是17，不不足足1毫毫米米数数是是70.1mm0.7mm，最最后后结结果果是是17mm0.7mm17.7mm。乙乙图图读读数数：整整毫毫米米是是23，不不足足1毫毫米米数数是是170.05mm0.85mm，最最后后结结果果是是23mm0.85mm23.85mm。(2)对对图图9甲甲：固固定定刻刻度度示示数数为为2.0mm，不不足足半半毫毫米米的的从从可可动动刻刻度度上上读读的的示示数数为为15.0，最最后后的的读读数数为为：2.0mm15.00.01mm2.150mm。对图乙：金属丝的直径为。对图乙：金属丝的直径为4.80.01mm0.048mm。答案答案(1)17.723.85(2)2.1500.048热点二电阻率的测量及实物连线热点二电阻率的测量及实物连线【例例2】(2014江江苏苏单单科科，10)某某同同学学通通过实验测量量一一种种合合金金的的电阻率。阻率。(1)用用螺螺旋旋测微微器器测量量合合金金丝的的直直径径。为防防止止读数数时测微微螺螺杆杆发生生转动，读数数前前应先先旋旋紧图10所所示示的的部部件件_(选填填“A”、“B”、“C”或或“D”)。从。从图中的示数可中的示数可读出合金出合金丝的直径的直径为_mm。图图10(2)图11所所示示是是测量量合合金金丝电阻阻的的电路路，相相关关器器材材的的规格格已已在在图中中标出出。合合上上开开关关，将将滑滑动变阻阻器器的的滑滑片片移移到到最最左左端端的的过程程中中，发现电压表表和和电流流表表的的指指针只只在在图示示位位置置发生生很很小小的的变化化。由由此此可可以以推推断断：电路路中中_(选填填图中中表表示示接接线柱柱的的数数字字)之之间出出现了了_(选填填“短路短路”或或“断路断路”)。图图11(3)在在电路路故故障障被被排排除除后后，调节滑滑动变阻阻器器，读出出电压表表和和电流流表表的的示示数数分分别为2.23V和和38mA，由由此此，该同同学学算算出出接接入入电路路部部分分的的合合金金丝的的阻阻值为58.7。为了了更更准准确确地地测出出合合金金丝的的阻阻值，在在不不更更换实验器器材材的的条条件件下下，对实验应作作怎怎样的的改改进？ 请写写出出两两条条建建议。答案答案(1)B0.410(2)7、9断路断路(3)电流流表表改改为内内接接；测量量多多组电流流和和电压值，计算算出出电阻阻的的平平均均值。(或或测量多量多组电流和流和电压值，用，用图象法求象法求电阻阻值)方法提炼方法提炼1.仪器选择的一般步骤仪器选择的一般步骤(1)首先选择唯一性的器材；首先选择唯一性的器材；(2)粗画电路图粗画电路图(暂不接电流表和电压表暂不接电流表和电压表)；(3)估估算算回回路路中中电电流流和和电电压压的的最最大大值值，在在电电表表的的指指针针有有较较大大幅幅度度的的偏偏转转但但不不超超过过其其量量程程的的情情况况下下，结结合合已已知知器器材材的的规规格格，确确定定实验电路和实验器材。实验电路和实验器材。2.实物图连线的基本原则实物图连线的基本原则对限流式电路，一般是从电源的正极开始，把电源、开关、滑对限流式电路，一般是从电源的正极开始，把电源、开关、滑动变阻器以及测量电路顺次连接起来即可。对分压式电路，应动变阻器以及测量电路顺次连接起来即可。对分压式电路，应先将电源、开关和滑动变阻器的全部电阻用导线连接起来，然先将电源、开关和滑动变阻器的全部电阻用导线连接起来，然后在滑动变阻器上金属杆两端的接线柱中任选一个，依据电路后在滑动变阻器上金属杆两端的接线柱中任选一个，依据电路中电流的流向将测量电路部分连接起来即可。中电流的流向将测量电路部分连接起来即可。【变式训练】【变式训练】2.要要测量一段阻量一段阻值大大约为5的均匀金属的均匀金属丝的的电阻率，除刻度尺、阻率，除刻度尺、螺旋螺旋测微器、微器、电源源E(电动势为3V、内阻、内阻约为0.5)、最大阻、最大阻值为20的滑的滑动变阻器阻器R、开关一只、开关一只、导线若干外，若干外，还有有电流表和流表和电压表各两只供表各两只供选择：A1(量程量程1A、内阻、内阻约为1)、A2(量程量程0.6A、内阻、内阻约为2)、V1(量程量程3.0V、内阻、内阻约为1000)、V2(量程量程15V、内阻、内阻约为3000)。图图12图图13(1)用用螺螺旋旋测微微器器测量量金金属属丝的的直直径径，如如图12所所示示，则金金属属丝的的直径直径为_mm。(2)为了了使使测量量有有尽尽可可能能高高的的精精度度，电流流表表应选_，电压表表应选_。(3)实验电路路已已经画画出出了了一一部部分分，如如图13所所示示，但但尚尚未未完完整整，请将将该电路完整地路完整地连接好接好(Rx表示待表示待测电阻阻)。(4)若用刻度尺若用刻度尺测得金属得金属丝的的长度度为L，用螺旋，用螺旋测微器微器测得金属得金属丝的直径的直径为d，电流表的流表的读数数为I，电压表的表的读数数为U，则该金属金属丝的的电阻率表达式阻率表达式为_。热点三实验的拓展与创新热点三实验的拓展与创新(电阻的测量方法电阻的测量方法)方法方法1伏安法测电阻伏安法测电阻伏伏安安法法测电阻阻是是电学学实验的的基基础，是是高高考考考考查的的热点点，也也是是难点点。它它渗渗透透在在电学学实验的的各各个个环节中中，如如测未未知知电阻阻、测电阻阻率率、测各各种种电表表内内阻阻等等。本本质上上都都是是伏伏安安法法测电阻阻在在不不同同情情景景下下的的具具体体应用用。主主要要涉涉及及电压表表、电流流表表的的选择以以及及实物物连线等。等。【例【例3】某同学某同学测量阻量阻值约25k的的电阻阻Rx，现备有下列器材：有下列器材：A.电流表流表(量程量程100A，内阻，内阻约2k)；B.电流表流表(量程量程500A，内阻，内阻约300)；C.电压表表(量程量程15V，内阻，内阻约100k)；D.电压表表(量程量程50V，内阻，内阻约500k)；E.直流直流电源源(20V，允，允许最大最大电流流1A)；F.滑滑动变阻器阻器(最大阻最大阻值1k，额定功率定功率1W)；G.开关和开关和导线若干。若干。(1)电流表流表应选_，电压表表应选_。(填器材代号填器材代号)(2)该同同学学正正确确选择仪器器后后连接接了了如如图14所所示示电路路，为保保证实验顺利利进行行，并并使使测量量误差差尽尽量量减减小小，实验前前请你你检查该电路路，指指出出电路在接路在接线上存在的上存在的问题：图图14_；_。答答案案(1)BC(2)电流流表表应采采用用内内接接法法滑滑动变阻阻器器应采采用分用分压式接法式接法方法方法2伏伏法测电阻伏伏法测电阻(电压表的灵活选用电压表的灵活选用)已知内阻的已知内阻的电压表可做表可做电流表使用，在缺少合适的流表使用，在缺少合适的电流表的流表的情况下，常用情况下，常用电压表代替表代替电流表使用，流表使用，这是是设计电路中的高路中的高频考点。考点。【例【例4】用以下器材可用以下器材可测量量电阻阻Rx的阻的阻值。待待测电阻阻Rx，阻，阻值约为600；电源源E，电动势约为6.0V，内阻可忽略不，内阻可忽略不计；电压表表V1，量程，量程为0500mV，内阻，内阻r11000；电压表表V2，量程，量程为06V，内阻，内阻r2约为10k；电流表流表A，量程，量程为00.6A，内阻，内阻r3约为1；定定值电阻阻R0，R060；滑滑动变阻器阻器R，最大阻，最大阻值为150；单刀刀单掷开关开关S一个，一个，导线若干。若干。(2)若若选择测量量数数据据中中的的一一组来来计算算Rx，则由由已已知知量量和和测量量物物理理量量计算算Rx的表达式的表达式为Rx_，式中各符号的意，式中各符号的意义是是_。(所有物理量用所有物理量用题中代表符号表示中代表符号表示)方法方法3安安法测电阻安安法测电阻(电流表的灵活选用电流表的灵活选用)已已知知内内阻阻的的电流流表表可可做做电压表表使使用用，在在缺缺少少合合适适的的电压表表的的情情况况下下，常常用用电流流表表代代替替电压表表使使用用，这是是电学学设计电路路的的高高频考点。考点。【例例5】用用伏伏安安法法测定定一一个个待待测电阻阻Rx的的阻阻值(阻阻值约为200)，实验室提供如下器材：室提供如下器材：电池池组E：电动势3V，内阻不，内阻不计；电流表流表A1：量程：量程015mA，内阻，内阻约为100；电流表流表A2：量程：量程0300A，内阻，内阻约为1000；滑滑动变阻器阻器R1：阻：阻值范范围020，额定定电流流2A；电阻箱阻箱R2，阻，阻值范范围09999，额定定电流流1A；开关开关S、导线若干。若干。要求要求实验中尽可能准确地中尽可能准确地测量量Rx的阻的阻值，请回答下列回答下列问题：(1)为了了测量待量待测电阻两端的阻两端的电压，可以将，可以将电流表流表_(填写填写器材代号器材代号)与与电阻箱串阻箱串联，并将，并将电阻箱阻阻箱阻值调到到_，这样可以改装成一个量程可以改装成一个量程为3.0V的的电压表。表。(2)在在图15中画完整中画完整测量量Rx阻阻值的的电路路图，并在，并在图中中标明器材代号。明器材代号。图图15(3)调节滑滑动变阻器阻器R1，两表的示数如，两表的示数如图16所示，可所示，可读出出电流表流表A1的示数是的示数是_mA，电流表流表A2的示数是的示数是_A，测得待得待测电阻阻Rx的阻的阻值是是_。本次。本次测量存在一定的系量存在一定的系统误差，考差，考虑这个原因个原因测量量值比真比真实值_(填填“偏大偏大”或或“偏小偏小”)。图图16答案答案(1)A29000(2)电路如路如图(3)8.0150187.5偏小偏小方法方法4半偏法测电表内阻半偏法测电表内阻(1)半偏法近似半偏法近似测量量电流表内阻。流表内阻。方法一：如方法一：如图17所示，所示，测量量电流表流表的内阻，操作步的内阻，操作步骤如下：如下：图图17将将电阻箱阻箱R的的电阻阻调到零；到零；闭合合S，调节R0，使，使表达到表达到满偏偏I0；由上可得由上可得RGR。方法二：如方法二：如图18所示，所示，测量量电流表流表的内阻，操作步的内阻，操作步骤如下：如下：图图18断开断开S2、闭合合S1，调节R0，使，使表表满偏偏为I0；(2)半偏法近似半偏法近似测量量电压表内阻。表内阻。方法一：如方法一：如图19所示，所示，测量量电压表表的内阻，操作步的内阻，操作步骤如下：如下：图图19图图20滑滑动变阻器的滑片滑至最右端，阻器的滑片滑至最右端，电阻箱的阻阻箱的阻值调到最大；到最大；闭合合S1、S2，调节R0，使，使表示数指到表示数指到满偏刻度。偏刻度。断开断开S2，保持，保持R0不不变，调节R，使，使表指表指针指到指到满刻度的一半；刻度的一半；由上可得由上可得RVR。【例例6】(2015新新课课标标全全国国卷卷，23)电压表表满偏偏时通通过该表表的的电流流是是半半偏偏时通通过该表表电流流的的两两倍倍。某某同同学学利利用用这一一事事实测量量电压表的内阻表的内阻(半偏法半偏法)，实验室提供的器材如下：室提供的器材如下：待待测电压表表(量量程程3V，内内阻阻约为3000)，电阻阻箱箱R0(最最大大阻阻值为99999.9)，滑滑动变阻阻器器R1(最最大大阻阻值100，额定定电流流2A)，电源源E(电动势6V，内阻不，内阻不计)，开关，开关2个，个，导线若干。若干。(1)虚虚线框框内内为该同同学学设计的的测量量电压表表内内阻阻的的电路路图的的一一部部分分，将将电路路图补充完整。充完整。(2)根据根据设计的的电路，写出路，写出实验步步骤：_。(3)将将这种种方方法法测出出的的电压表表内内阻阻记为RV，与与电压表表内内阻阻的的真真实值RV相相比比，RV_RV(填填“”、“”或或“”)，主主要要理理由由是是_。解析解析(1)实验电路图如图所示。实验电路图如图所示。(2)移移动动滑滑动动变变阻阻器器的的滑滑片片，以以保保证证通通电电后后电电压压表表所所在在支支路路分分压压最最小小；闭闭合合开开关关S1、S2，调调节节R1，使使电电压压表表的的指指针针满满偏偏 ；保保持持滑滑动动变变阻阻器器滑滑片片的的位位置置不不变变，断断开开S2，调调节节电电阻阻箱箱R0使使电电压压表表的的指指针针半半偏偏，读读取取电电阻阻箱箱的的电电阻阻值值，此此即即为为测测得得的的电电压压表内阻。表内阻。(3)断断开开S2，调调节节电电阻阻箱箱R0使使电电压压表表成成半半偏偏状状态态，电电压压表表所所在在支支路路总总电电阻阻增增大大，分分得得的的电电压压也也增增大大，此此时时R0两两端端的的电电压压大大于电压表的半偏电压，于电压表的半偏电压，RVRV答案答案(1)见解析解析图(2)见解析解析(3)理由理由见解析解析方法方法5等效替代法等效替代法如如图21所示。所示。图图21S接接1，调节R2，读出出表示数表示数为I；S接接2，R2不不变，调节电阻箱阻箱R1，使，使表示数仍表示数仍为I；由以上可得由以上可得RxR1。该方法的方法的优点是消除了点是消除了表内阻表内阻对测量的影响，缺点是量的影响，缺点是电阻箱阻箱的的电阻阻R1不能不能连续变化。化。【例例7】电流流表表A1的的量量程程为0200A、内内电阻阻约为500，现要要测其内阻，其内阻，图图22除若干开关、除若干开关、导线之外之外还有器材如下：有器材如下：电流表流表A2：与：与A1规格相同格相同滑滑动变阻器阻器R1：阻：阻值020电阻箱阻箱R2：阻：阻值09999保保护电阻阻R3：阻：阻值约为3k电源：源：电动势E约1.5V、内、内电阻阻r约2(1)如如图22所所示示，某某同同学学想想用用替替代代法法测量量电流流表表内内阻阻，他他设计了了部部分分测量量电路路，在在此此基基础上上请你你将将滑滑动变阻阻器器接接入入电路路中中，使使实验可以完成。可以完成。(2)电路路补充充完完整整后后，请你你完完善善以以下下测量量电流流表表A1内内电阻阻的的实验步步骤。a.先先将将滑滑动变阻阻器器R1的的滑滑动端端移移到到使使电路路安安全全的的位位置置，再再把把电阻阻箱箱R2的阻的阻值调到到_(填填“最大最大”或或“最小最小”)。b.闭合合开开关关S1、S，调节滑滑动变阻阻器器R1，使使两两电流流表表的的指指针在在满偏附近，偏附近，记录电流表流表A2的示数的示数I。c.断断开开S1，保保持持S闭合合、R1不不变，再再闭合合S2，调节电阻阻箱箱R2，使使电流流表表A2的的示示数数_，读出出此此时电阻阻箱箱的的示示数数R2，则电流流表表A1内内电阻阻r_。解解析析(1)滑滑动动变变阻阻器器的的阻阻值值远远小小于于待待测测电电流流表表内内阻阻，因因此此必必须须采采用分压接法，电路图如图所示。用分压接法，电路图如图所示。(2)a.实实验验前前R2应应该该调调节节到到最最大大，以以保保证证电电表表安安全全；c.替替代代法法最最简简单单的的操操作作是是让让A2示示数数不不变变，则则可可直直接接从从R2的的读读数数得得到到电电流流表表的的内内阻阻值。值。答案答案(1)如如图所示所示(2)a.最大最大c.再次再次为I(或仍或仍为I)R21.电流流表表量量程程一一般般有有两两种种：00.6A，03A；电压表表量量程程一一般般有有两种：两种：03V，015V，如，如图23所示；所示；图图23接接03V量程量程时读数数为_V。接接015V量程量程时读数数为_V。接接03A量程量程时读数数为_A。接接00.6A量程量程时读数数为_A。(2)完成下列完成下列读数数(如如图24所示所示)。图图24a._mmb._mmc._mmd._mme._mm。答案答案(1)1.909.50.800.16(2)a.0.482(0.4810.483)b.0.532(0.5310.533)c.4.076(4.0754.077)d.5.663(5.6615.665)e.11.14图图25(1)从从图25中可以中可以读出出该金属金属丝的直径的直径d_mm。(2)为了了测量量该金金属属丝的的电阻阻，实验小小组取取来来两两节干干电池池，如如图26所所示示，将将金金属属丝拉拉直直后后两两端端固固定定在在带有有刻刻度度的的绝缘底底座座两两端端的的接接线柱柱上上，底底座座的的中中间有有一一个个可可沿沿金金属属丝滑滑动的的金金属属触触头P，触触头上上固固定定了了接接线柱柱，按按下下P时，触触头才才与与金金属属丝接接触触，触触头的的位位置置可可以以从从刻刻度度尺尺上上读出出。实验采采用用的的电路路原原理理图如如图27所所示示。请根根据据该原理原理图，用笔画，用笔画线代替代替导线将将实物物图28连接成接成实验电路。路。图图26图图27图图28图图29解解析析(1)由由螺螺旋旋测测微微器器的的读读数数规规则则可可知知该该金金属属丝丝的的直直径径d1.5mm20.00.01mm1.700mm；(2)实物连接图如图所示；实物连接图如图所示；