2.10 实验：测定电池的电动势和内阻 —人教版高中物理选修3-1课件

(共28张PPT)
第三章
恒定电流
实
验：测定金属的电阻率
1.实验目的
1.掌握游标卡尺、螺旋测微器的原理及读数方法。
2.掌握电流表、电压表和滑动变阻器的使用方法及电流表和电压表的读数方法。
3.会用伏安法测电阻，并能测定金属的电阻率。
4.会进行误差分析。
一.实验目的和实验原理
2.实验原理
回顾欧姆定律
电阻定律
一.实验目的和实验原理
游标卡尺或者用毫米刻度尺测一段金属丝导线的长度L，用螺旋测微器测导线的直径d，用伏安法测导线的电压U
，从而算出金属丝的电阻率。
3.实验电路图
A
V
a
b
Rx
3.实验电路图(实物连接)
1.实验器材
直流电流表
导线
被测金属丝
开关
电池组
滑动变阻器
直流电压表
螺旋测微器
毫米刻度尺
二.实验过程和方法
A
V
a
b
Rx
（1）.直径测定
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，计算出金属丝的横截面积
2.实验步骤
（2）.电路连接
按如图所示的电路原理图连接好用伏安法测电阻的实验电路。
2.实验步骤
A
V
a
b
Rx
（3）.长度测量
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，求出其平均值l。
U
I
Rx
2.实验步骤
（4）.U、I测量
把滑动变阻器的滑片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，记入表格内，断开开关S。
(5）.实验完毕，整理实验器材。
2.实验步骤
1.在求Rx的平均值时可用两种方法
（1）用
U
/
I
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U、I、l、d的值代入电阻率计算式
三、数据处理
3.误差分析
(1).金属丝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，电流表外接法，测量值小于真实值，使电阻率的测量值偏小。
(3).金属丝的长度测量、电流表和电压表的读数等均会带来偶然误差。
(4).金属丝通电后发热升温，会使金属丝的电阻率变大，造成测量误差。
伏安法测电阻的误差分析
电流表外接
电压表
电流表
测量值偏小，适于测量小阻值电阻
.
说明：误差主要是电压表的分流引起，分流越小，误差越小．
当
适合用电流表外接
<
A
V
R
电流表内接
电压表
电流表
测量值偏大,适于测量大阻值电阻.
说明：误差来主要是电流表的分压引起，分压越少，误差越小．
当
时适合采用电流表内接
A
V
R
>
外接法
内接法
误差来源
测量结果
测量条件
电压表分流
电流表分压
R真＞R测
R真＜R测
R>>RA
R<电流表内外接法的比较
用外接法．
即
用内接法．
伏安法测电阻电路选择
4.注意事项
螺旋测微器的使用
(1)测量时,当测微螺杆P将要接触被测物体时,要停止使用旋钮,改用微调旋钮,当听到“咔、咔…”声后,停止转动,以避免P和被测物体间产生过大的压力。这样既可以保护仪器,又能保证测量结果准确。
(2)螺旋测微器应估读一位，即以mm作单位,应读到小数点后面第三位。
测定金属的电阻率
(1)本实验中被测金属丝的电阻值较小，故应采用电流表外接法。
(2)开关S闭合前，滑动变阻器的阻值要调到最大。
(3)为减小误差，测量直径时，应在金属导线三个不同位置各测一次，求其平均；
(4)测量导线长度时，应测量拉直的连入电路的有效长度，且测三次，取平均值；
(5)测电阻时，电流不宜过大，通电时间不宜过长。
4.注意事项
创新实验——电阻箱“替代法”测电阻
测量方法：
用电阻箱替代待测电阻,按图连接
好电路,调节电阻箱,使两次电流相等,则
电阻箱的阻值就等于待测电阻的阻值．
误差分析：电阻的测量值不受电压表内阻的影响，电阻测量比较准确，大大减小实验的误差。
例1
在测量金属丝电阻率的实验中，可供选用的器材如下：
待测电阻丝：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（电动势3
V，内阻不计）；
E2（电动势12
V，内阻不计）；
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。
小试身手
(1)用螺旋测微器测量金属丝的直径，示数如图所示，读数为_________mm。
螺旋测微器的固定刻度上显示为1.5
mm，小数部分由可动刻度读得为0.273
mm，二者相加就是测量值，
1.5mm+0.273mm=1.773
mm。
1.773
小试身手
例1
在测量金属丝电阻率的实验中，可供选用的器材如下：
待测电阻丝：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（电动势3
V，内阻不计）；
E2（电动势12
V，内阻不计）；
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。
(2)若滑动变阻器采用限流接法，为使测量尽量精确，电流表应选_______、电源应选________（均填器材代号），在虚线框内完成电路原理图。
由于待测电阻丝的电阻较小，故电流表应选外接法。
待测电阻丝的额定电流约为0.5
A,为了减小实验误差，应选量程为0.6
A的电流表A1
待测电阻丝的电阻约为4
Ω，额定电流约为0.5
A，故由欧姆定律得额定电压约为2
V，所以电源应选E1。
例2.某同学测量一个圆柱体的电阻率，需要测量圆柱体的尺寸和电阻．
(1)分别使用游标卡尺和螺旋测微器测量圆柱体的长度和直径，某次测量的示数如图甲和乙所示,长度为_______
cm，直径为________
mm.
(2)按图丙连接电路后，实验操作如下：
①将滑动变阻器R1的阻值置于最________处(填“大”或
“小”)；将S2拔向接点1，闭合S1，调节R1，使电流表示
数为I0.
②将电阻箱R2的阻值调至最_______(填“大”或“小”)，S2拔向接点2；保持R1不变,调节R2，使电流表示数仍为I0，此时R2阻值为1280
Ω.
(3)由此可知，圆柱体的电阻为________
Ω.
【解析】　(1)游标卡尺的精度为0.1
mm，所以L＝(50＋
1×0.1)mm＝5.01
cm，螺旋测微器的读数为d＝(5＋31.6
×0.01)mm＝5.316
mm.
(2)为了保护电流表，在接通电路之前，要使电路中的总电阻尽可能大，然后慢慢减小电路中的电阻．
(3)将S1闭合，S2拔向接点1时，其等效电路图如图丁所示．
【答案】　(1)5.01　5.316(5.310～5.320)
(2)①大　②大　(3)1280
课堂小结
1.实验原理：
2.实验过程和方法：
(1)螺旋测微器测量电阻丝直径
(2)根据欧姆定律伏安法测量电阻的电阻
3.实验步骤
2.数据处理及误差分析
课后习题（做在课本上）
同步练习
课后作业
谢谢聆听！！