高中物理實(shí)驗(yàn)教案

20xx高考物理復(fù)習(xí)實(shí)驗(yàn)08測定金屬的電阻率學(xué)案新人教版。

延伸閱讀

高考物理基礎(chǔ)知識要點(diǎn)復(fù)習(xí)實(shí)驗(yàn)七測定金屬的電阻率

經(jīng)驗(yàn)告訴我們，成功是留給有準(zhǔn)備的人。高中教師要準(zhǔn)備好教案，這是老師職責(zé)的一部分。教案可以讓講的知識能夠輕松被學(xué)生吸收，讓高中教師能夠快速的解決各種教學(xué)問題。關(guān)于好的高中教案要怎么樣去寫呢？小編經(jīng)過搜集和處理，為您提供高考物理基礎(chǔ)知識要點(diǎn)復(fù)習(xí)實(shí)驗(yàn)七測定金屬的電阻率，希望能對您有所幫助，請收藏。

20xx屆高三物理一輪復(fù)習(xí)全案：實(shí)驗(yàn)七測定金屬的電阻率（選修3-1）
【考綱知識梳理】
一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?br> 學(xué)會用伏安法測量電阻的阻值，測定金屬的電阻率。
二、實(shí)驗(yàn)原理
用刻度尺測一段金屬導(dǎo)線的長度，用螺旋測微器測導(dǎo)線的直徑，用伏安法測導(dǎo)線的電阻，根據(jù)電阻定律，金屬的電阻率。
1、（1）螺旋測微器（又叫千分尺）是比游標(biāo)卡尺更精密的測量長度的工具，用它測長度可以準(zhǔn)確到0.01mm，測量范圍為幾個厘米。
（2）螺旋測微器是依據(jù)螺旋放大的原理制成的，即螺桿在螺母中旋轉(zhuǎn)一周，螺桿便沿著旋轉(zhuǎn)軸線方向前進(jìn)或后退一個螺距的距離。因此，沿軸線方向移動的微小距離，就能用圓周上的讀數(shù)表示出來。螺旋測微器的精密螺紋的螺距是0.5mm，可動刻度有50個等分刻度，可動刻度旋轉(zhuǎn)一周，測微螺桿可前進(jìn)或后退0.5mm，因此旋轉(zhuǎn)每個小分度，相當(dāng)于測微螺桿前進(jìn)或后退這0.5/50=0.01mm?？梢?，可動刻度每一小分度表示0.01mm，所以以螺旋測微器可準(zhǔn)確到0.01mm。由于還能再估讀一位，可讀到毫米的千分位，故又名千分尺
（3）測量時，當(dāng)小砧和測微螺桿并攏時，可動刻度的零點(diǎn)若恰好與固定刻度的零點(diǎn)重合，旋出測微螺桿，并使小砧和測微螺桿的面正好接觸待測長度的兩端，那么測微螺桿向右移動的距離就是所測的長度。這個距離的整毫米數(shù)由固定刻度上讀出，小數(shù)部分則由可動刻度讀出。
（4）使用螺旋測微器應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：
①測量時，在測微螺桿快靠近被測物體時應(yīng)停止使用旋鈕，而改用微調(diào)旋鈕，避免產(chǎn)生過大的壓力，既可使測量結(jié)果精確，又能保護(hù)螺旋測微器。
②在讀數(shù)時，要注意固定刻度尺上表示半毫米的刻線是否已經(jīng)露出。
③讀數(shù)時，千分位有一位估讀數(shù)字，不能隨便扔掉，即使固定刻度的零點(diǎn)正好與可動刻度的某一刻度線對齊，千分位上也應(yīng)讀取為“0”。
④當(dāng)小砧和測微螺桿并攏時，可動刻度的零點(diǎn)與固定刻度的零點(diǎn)不相重合，將出現(xiàn)零誤差，應(yīng)加以修正，即在最后測長度的讀數(shù)上去掉零誤差的數(shù)值。
2、伏安法測電阻
電路：
如果是理想情況，即RA→0，Rv→∞時，兩電路測量的數(shù)值應(yīng)該是相同的。
（1）外接法
U側(cè)是Rx兩端電壓，是準(zhǔn)確的，I測是過Rx和總電流，所以偏大。R測偏小，是由于電壓表的分流作用造成的。

實(shí)際測的是Rx與Rv的并聯(lián)值，隨Rv↑，誤差將越小。
（2）內(nèi)接法
I測是過Rx的電流，是準(zhǔn)確的，U測是加在Rx與上總電壓，所以偏大。
R測偏大，是由于電流表的分壓作用造成的。
三、實(shí)驗(yàn)器材
被測金屬導(dǎo)線、米尺、螺旋測微器、電流表、電壓表、直流電源、電鍵、滑動變阻器、導(dǎo)線若干。
【要點(diǎn)名師精解】
一、實(shí)驗(yàn)步驟
1.用螺旋測微器在被測金屬導(dǎo)線上的三個不同位置各測一次直徑，求出其平均值d；
2.按圖所示的電路圖連接好用伏安法測電阻的實(shí)驗(yàn)電路；
3.用毫米刻度尺測量接入電路中的被測金屬導(dǎo)線的有效長度，反復(fù)測量3次，求出其平均值L；
4.把滑動變阻器的滑動片調(diào)節(jié)到使接入電路中的電阻值最大的位置，電路經(jīng)檢查確認(rèn)無誤后，閉合電鍵K。改變滑動變阻器滑動片的位置，讀出幾組相應(yīng)的電流表、電壓表的示數(shù)I和U的值，記入記錄表格內(nèi)，斷開電鍵K。求出導(dǎo)線電阻R的平均值；
5.將測得R、L、d的值，代入電阻率計(jì)算公式中，計(jì)算出金屬導(dǎo)線的電阻率；
6.拆去實(shí)驗(yàn)線路，整理好實(shí)驗(yàn)器材。
實(shí)驗(yàn)結(jié)論
根據(jù)電阻定律，得金屬的電阻率，所以只要先用伏安法測出金屬絲電阻，用刻度尺測金屬絲長度，用螺旋測微器測金屬絲直徑，然后代入公式即可。在測電阻時，如果是小電阻，則電流表用外接法；反之，如果電阻較大，則電流表用內(nèi)接法。由于金屬絲電阻一般較?。ㄏ鄬τ陔妷罕韮?nèi)阻來說），故做本實(shí)驗(yàn)時應(yīng)采用電流表外接法.至于滑動變阻器是采用限流式還是分壓式，可根據(jù)實(shí)驗(yàn)所提供的器材及要求而靈活選取.若無特別要求，一般可用限流式。
【例1】(2008山東理綜23)（12分）2007年諾貝爾物理學(xué)獎授予兩位發(fā)現(xiàn)“巨磁電阻”效應(yīng)的物理學(xué)家。材料的電阻隨磁場的增加而增大的現(xiàn)象稱為磁阻效應(yīng)，利用這種效應(yīng)可以測量磁感應(yīng)強(qiáng)度。
若圖1為某磁敏電阻在室溫下的電阻－磁感應(yīng)強(qiáng)度特性曲線，其中RB、R0分別表示有、無磁場時磁敏電阻的阻值。為了測量磁感應(yīng)強(qiáng)度B，需先測量磁敏電阻處于磁場中的電阻值RB。請按要求完成下列實(shí)驗(yàn)

（1）設(shè)計(jì)一個可以測量磁場中該磁敏電阻阻值的電路，在圖2虛線框內(nèi)畫出實(shí)驗(yàn)電路原理圖（磁敏電阻及所處磁場已給出，待測磁場感應(yīng)強(qiáng)度大小約為0.6～1.0T，不考慮磁場對電路其它部分的影響）。要求誤差較小。提供的器材如下：
A．磁敏電阻，無磁場時阻值
B．滑動變阻器R，全電阻約
C．電流表○，量程2.5mA，內(nèi)阻約
D．電壓表○，量程3V，內(nèi)阻約3k
E．直流電源E，電動勢3V，內(nèi)阻不計(jì)
F．開關(guān)S，導(dǎo)線若干
（2）正確接線后，將磁敏電阻置入待測磁場中，測量數(shù)據(jù)如下表：
123456
U（V）0.000.450.911.501.792.71
I（mA）0.000.300.601.001.201.80
根據(jù)上表可求出磁敏電阻的測量值
結(jié)合圖1可行待測磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度T。
（3）試結(jié)合圖1簡要回答，磁感應(yīng)強(qiáng)度B在0～0.2T和0.4～1.0T范圍內(nèi)磁敏電阻阻值的變化規(guī)律有何不同？
（4）某同學(xué)查閱相關(guān)資料時看到了圖3所示的磁敏電阻在一定溫度下的電阻－磁感應(yīng)強(qiáng)度特性曲線（關(guān)于縱軸對稱），由圖線可以得到什么結(jié)論？
解析：（1）滑動變阻器阻值小，為了有效地調(diào)節(jié)電路，需采用分壓式接法，由圖29-10甲可知，在待測磁場磁感應(yīng)強(qiáng)度大小約為0.6T~1.0T時，Rn大約為R0的6倍~12倍，大于，所以采用的電流表內(nèi)接法。
（2）依據(jù)歐姆定律，由表中后五組測量數(shù)據(jù)求磁敏電阻值，求平均值得出磁敏電阻的測量值
。因?yàn)?，由圖29-10甲可知，對應(yīng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度。
（3）見答案。
（4）見答案。
答案：
（1）如圖29-11所示
（2）15000.90
（3）在0~0.2T范圍內(nèi)，磁敏電阻的阻值隨磁感應(yīng)強(qiáng)度非線性變化（或不均勻變化）；在0.4T~1.0T范圍內(nèi)，磁敏電阻的阻值磁感應(yīng)強(qiáng)度線性變化（或均勻變化）。
（4）磁場反向，磁敏電阻的阻值不變。
【感悟高考真題】
1、（2009江蘇物理，10，8分）有一根圓臺狀均勻質(zhì)合金棒如圖甲所示，某同學(xué)猜測其電阻的大小與該合金棒的電阻率ρ、長度L和兩底面直徑d、D有關(guān)。他進(jìn)行了如下實(shí)驗(yàn)：
（1）用游標(biāo)卡尺測量合金棒的兩底面直徑d、D和長度L。圖乙中游標(biāo)卡尺（游標(biāo)尺上有20個等分刻度）的讀數(shù)L=________cm.
（2）測量該合金棒電阻的實(shí)物電路如圖丙所示（相關(guān)器材的參數(shù)已在圖中標(biāo)出）。該合金棒的電阻約為幾個歐姆。圖中有一處連接不當(dāng)?shù)膶?dǎo)線是__________.（用標(biāo)注在導(dǎo)線旁的數(shù)字表示）
（3）改正電路后，通過實(shí)驗(yàn)測得合金棒的電阻R=6.72Ω.根據(jù)電阻定律計(jì)算電阻率為ρ、長為L、直徑分別為d和D的圓柱狀合金棒的電阻分別為Rd=13.3Ω、RD=3.38Ω.他發(fā)現(xiàn)：在誤差允許范圍內(nèi)，電阻R滿足R2=RdRD，由此推斷該圓臺狀合金棒的電阻R=_______.（用ρ、L、d、D表述）
答案：（1）9.940（2）⑥（3）
解析：（1）游標(biāo)卡尺的讀數(shù)，按步驟進(jìn)行則不會出錯。首先，確定游標(biāo)卡尺的精度為20分度，即為0.05mm，然后以毫米為單位從主尺上讀出整毫米數(shù)99.00mm，注意小數(shù)點(diǎn)后的有效數(shù)字要與精度一樣，再從游標(biāo)尺上找出對的最齊一根刻線，精度格數(shù)=0.058mm=0.40mm，最后兩者相加，根據(jù)題目單位要求換算為需要的數(shù)據(jù)，99.00mm+0.40mm=99.40mm=9.940cm
（2）本實(shí)驗(yàn)為測定一個幾歐姆的電阻，在用伏安法測量其兩端的電壓和通過電阻的電流時，因?yàn)榘才啾淼膬?nèi)阻較小，為了減小誤差，應(yīng)用安培表外接法，⑥線的連接使用的是安培表內(nèi)接法。
（3）審題是處理本題的關(guān)鍵，弄清題意也就能夠找到處理本題的方法。根據(jù)電阻定律計(jì)算電阻率為、長為L、直徑分別為d和D的圓柱狀合金棒的電阻分別為Rd=13.3Ω、RD=3.38Ω.即，，而電阻R滿足R2=RdRD，將Rd、RD帶入得
2、(2009廣東物理，16，14分)某實(shí)驗(yàn)小組利用實(shí)驗(yàn)室提供的器材探究一種金屬絲的電阻率。所用的器材包括：輸出為3V的直流穩(wěn)壓電源、電流表、待測金屬絲、螺旋測微器（千分尺）、米尺、電阻箱、開關(guān)和導(dǎo)線等。
（1）他們截取了一段金屬絲，拉直后固定在絕緣的米尺上，并在金屬絲上夾上一個小金屬夾，金屬夾，金屬夾可在金屬絲上移動。請根據(jù)現(xiàn)有器材，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)電路，并連接電路實(shí)物圖14
（2）實(shí)驗(yàn)的主要步驟如下：
①正確連接電路，設(shè)定電阻箱的阻值，開啟電源，合上開關(guān)；
②讀出電流表的示數(shù)，記錄金屬夾的位置；
③斷開開關(guān)，_________________，合上開關(guān)，重復(fù)②的操作。
（3）該小組測得電流與金屬絲接入長度關(guān)系的數(shù)據(jù)，并據(jù)此繪出了圖15的關(guān)系圖線，其斜率為________A-1m-1(保留三位有效數(shù)字)；圖線縱軸截距與電源電動勢的乘積代表了______的電阻之和。
（4）他們使用螺旋測微器測量金屬絲的直徑，示數(shù)如圖16所示。金屬絲的直徑是______。圖15中圖線的斜率、電源電動勢和金屬絲橫截面積的乘積代表的物理量是________,其數(shù)值和單位為___________（保留三位有效數(shù)字）。
答案：⑴電路圖如圖所示
⑵③讀出接入電路中的金屬絲的長度
⑶1.63電源的內(nèi)阻與電阻箱
⑷0.200mm金屬絲的電阻率1.54×10-7Ωm
解析：依據(jù)實(shí)驗(yàn)器材和實(shí)驗(yàn)?zāi)康臏y量金屬絲的電阻率，電路圖如圖所示；電路實(shí)物圖如圖所示，依據(jù)閉合電路歐姆定律得，參照題目給出的圖像可得,可見直線的斜率，可知斜率、電源電動勢和金屬絲橫截面積的乘積代表的物理量是金屬的電阻率，其數(shù)值和單位為1.54×10-7Ωm；依據(jù)直線可得其斜率為1.63A-1m-1，截距為，則圖線縱軸截距與電源電動勢的乘積為（）；金屬絲的直徑是0.200mm。
【考點(diǎn)精題精練】
1、（I）用螺旋測器測量金屬導(dǎo)線的直徑，其示數(shù)如圖所示，該金屬導(dǎo)線的直徑為mm。
（II）右圖為歐姆表面原理示意圖，其中電流表的滿偏電流Ig=300a，內(nèi)阻Rg=100Ω，可變電阻R的最大阻值為10kΩ，電池的電動勢E=1.5V，內(nèi)阻r=0.5Ω，圖中與接線柱A相連的表筆顏色應(yīng)是色，按正確使用方法測量電阻Rx的阻值時，指針指在刻度盤的正中央，則Rx=kΩ。
答案：（I）1.880±0.001（II）紅，5
2、有一段粗細(xì)均勻的導(dǎo)體,現(xiàn)要用實(shí)驗(yàn)的方法測定這種導(dǎo)體材料的電阻率,若已測得其長度和橫截面積,還需要測出它的電阻值Rx。
①若已知這段導(dǎo)體的電阻約為30Ω,要盡量精確的測量其電阻值,除了需要導(dǎo)線、開關(guān)以外,在以下備選器材中應(yīng)選用的是。(只填寫字母代號)
A．電池（電動勢14V、內(nèi)阻可忽略不計(jì)）B．電流表（量程0～0.6A，內(nèi)阻約0.12Ω）
C．電流表（量程0～100mA，內(nèi)阻約12Ω）D．電壓表（量程0～3V，內(nèi)阻約3kΩ）
E．電壓表（量程0～15V，內(nèi)阻約15kΩ）F．滑動變阻器（0～10Ω，允許最大電流2.0A）
G．滑動變阻器（0～500Ω，允許最大電流0.5A）
②在方框中畫出測這段導(dǎo)體電阻的實(shí)驗(yàn)電路圖(要求直接測量的變化范圍盡可能大一些)。
③根據(jù)測量數(shù)據(jù)畫出該導(dǎo)體的伏安特性曲線如圖所示,發(fā)現(xiàn)MN段明顯向上彎曲。若實(shí)驗(yàn)的操作、讀數(shù)、記錄、描點(diǎn)和繪圖等過程均正確無誤,則出現(xiàn)這一彎曲現(xiàn)象的主要原因是。
答案：①ABEF（4分）
②如圖所示（4分）
③隨著導(dǎo)體中的電流增大，溫度升高，電阻率增大，電阻增大（4分
3、某同學(xué)要測量一均勻新材料制成的圓柱體的電阻率ρ。步驟如下：
（1）用游標(biāo)為20分度的卡尺測量其長度如圖，由圖可知其長度為mm；
（2）用螺旋測微器測量其直徑如右上圖，由圖可知其直徑為mm；
（3）用多用電表的電阻“×10”擋，按正確的操作步驟測此圓柱體的電阻，表盤的示數(shù)如圖，則該電阻的阻值約為Ω。
（4）該同學(xué)想用伏安法更精確地測量其電阻R，現(xiàn)有的器材及其代號和規(guī)格如下：
待測圓柱體電阻R
電流表A1（量程0～4mA，內(nèi)阻約50Ω）
電流表A2（量程0～10mA，內(nèi)阻約30Ω）
電壓表V1（量程0～3V，內(nèi)阻約10kΩ）
電壓表V2（量程0～15V，內(nèi)阻約25kΩ）
直流電源E（電動勢4V，內(nèi)阻不計(jì)）
滑動變阻器R1（阻值范圍0～15Ω，允許通過的最大電流2.0A）
滑動變阻器R2（阻值范圍0～2kΩ，允許通過的最大電流0.5A）
開關(guān)S
導(dǎo)線若干
為使實(shí)驗(yàn)誤差較小，要求測得多組數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，請?jiān)谟铱蛑挟嫵鰷y量的電路圖，并標(biāo)明所用器材的代號。
（5）若該同學(xué)用伏安法跟用多用電表測量得到的R測量值幾乎相等，由此可估算此圓柱體材料的電阻率約為ρ＝。（保留2位有效數(shù)字）
答案：（1）50.15
（2）4.700
（3）220
（4）如右圖

第4講實(shí)驗(yàn)測定金屬的電阻率

作為優(yōu)秀的教學(xué)工作者，在教學(xué)時能夠胸有成竹，高中教師要準(zhǔn)備好教案，這是老師職責(zé)的一部分。教案可以讓學(xué)生更好的吸收課堂上所講的知識點(diǎn)，幫助高中教師更好的完成實(shí)現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)。那么怎么才能寫出優(yōu)秀的高中教案呢？下面是由小編為大家整理的“第4講實(shí)驗(yàn)測定金屬的電阻率”，希望對您的工作和生活有所幫助。

第4講實(shí)驗(yàn)測定金屬的電阻率

1.在“測定金屬的電阻率”的實(shí)驗(yàn)中，用螺旋測微器測量金屬絲直徑時的刻度位置如圖7－4－8所示，用米尺測出金屬絲的長度L，金屬絲的電阻大約為5Ω，先用伏安法測出金屬絲的電阻Rx，然后根據(jù)電阻定律計(jì)算出該金屬材料的電阻率．
圖7－4－8
(1)從圖7－4－8中讀出金屬絲的直徑為________mm.
(2)為此取來兩節(jié)新的干電池、開關(guān)和若干導(dǎo)線及下列器材：
A．電壓表0～3V，內(nèi)阻10kΩ
B．電壓表0～15V，內(nèi)阻50kΩ
C．電流表0～0.6A，內(nèi)阻0.05Ω
D．電流表0～3A，內(nèi)阻0.01Ω
E．滑動變阻器，0～10Ω
F．滑動變阻器，0～100Ω
①要求較準(zhǔn)確地測出其阻值，電壓表應(yīng)選________，電流表應(yīng)選________，滑動變阻器應(yīng)選________________________________________________________________________．
(填序號)
②實(shí)驗(yàn)中實(shí)物接線如圖7－4－9所示，請指出該同學(xué)實(shí)物接線中的兩處明顯錯誤．
圖7－4－9
錯誤1________________________________________________________________________
錯誤2________________________________________________________________________
解析：(1)金屬絲的直徑為d＝0.5mm＋17.9×0.01mm＝0.679mm.
(2)電流表和電壓表指針偏轉(zhuǎn)大時測量誤差小，所以電壓表選A，電流表選C，滑動變阻器限流式控制電路時，其阻值為待測電阻的2～5倍為好，所以選E.本題難度中等．
答案：(1)0.679(0.677～0.681mm均可)
(2)①ACE②錯誤1：導(dǎo)線連接在滑動變阻器的滑片上錯誤2：采用了電流表內(nèi)接法
2．一位電工師傅為測量某電線廠生產(chǎn)的銅芯電線的電阻率，他截取了一段長為L的電線，并測得其直徑為D，用多用電表測其電阻發(fā)現(xiàn)阻值小于1Ω.為提高測量的精度，他從
圖7－4－10器材中挑選了一些元件，設(shè)計(jì)了一個電路，重新測量這段導(dǎo)線(下圖中用Rx表示)的電阻
圖7－4－10
A．電源E：電動勢為3.0V，內(nèi)阻不計(jì)
B．電壓表V1：量程為0～3.0V，內(nèi)阻約為2kΩ
C．電壓表V2：量程為0～15.0V，內(nèi)阻約為6kΩ
D．電流表A1：量程為0～0.6A，內(nèi)阻約為1Ω
E．電流表A2：量程為0～3.0A，內(nèi)阻約為0.1Ω
F．滑動變阻器R1：最大阻值5Ω，額定電流2.0A
G．滑動變阻器R2：最大阻值1kΩ，額定電流1.0A
H．開關(guān)S一個，導(dǎo)線若干
(1)實(shí)驗(yàn)時電壓表選________；電流表選________；滑動變阻器選________(填元件符號)．
(2)請?jiān)O(shè)計(jì)合理的測量電路，把電路圖畫在作圖框中，在圖中表明元件符號．
(3)在實(shí)物圖中用筆畫線替代導(dǎo)線連接元件．
(4)某次測量時，電壓表示數(shù)為U，電流表示數(shù)為I，則該銅芯電線材料的電阻率的表達(dá)式為ρ＝________.
答案：(1)BEF(2)見下圖(3)見下圖(4)πUD24IL

3.在“測定金屬的電阻率”的實(shí)驗(yàn)中，需要用刻度尺測出被測金屬絲的長度l，用螺旋測微器測出金屬絲的直徑d，用電流表和電壓表測出金屬絲的電阻Rx.用電流表和電壓表測金屬絲的電阻時，由于電壓表、電流表內(nèi)阻的影響，不論使用電流表內(nèi)接法還是電流表外接法，都會產(chǎn)生系統(tǒng)誤差．按如圖7－4－11所示的電路進(jìn)行測量，可以消除由于電表內(nèi)阻造成的系統(tǒng)誤差．利用該電路進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的主要操作過程是：
第一步：先將R2的滑動觸頭調(diào)到最左端，單刀雙擲開關(guān)S2向1閉合，閉合開關(guān)S1，調(diào)節(jié)滑動變阻器R1和R2，使電壓表和電流表的示數(shù)盡量大些(不超過量程)，讀出此時電壓表和電流表的示數(shù)U1、I1.
第二步：保持兩滑動變阻器的滑動觸頭位置不變，將單刀雙擲開關(guān)S2向2閉合，讀出此時電壓表和電流表的示數(shù)U2、I2.
請寫出由以上記錄數(shù)據(jù)計(jì)算被測電阻的表達(dá)式Rx＝________.
圖7－4－11
解析：第一步對應(yīng)的等效電路如圖(甲)所示．則Rx＋RA＋R1＝U1I1
(甲)(乙)
第二步對應(yīng)的等效電路如圖(乙)所示．則RA＋R1＝U2I2，由以上兩式求得：Rx＝U1I1－U2I2.
答案：U1I1－U2I2
4．某研究性學(xué)習(xí)小組設(shè)計(jì)了如圖7－4－12圖(1)所示的電路，用來研究稀鹽水溶液的電阻率與濃度的關(guān)系．圖中E為直流電源，K為開關(guān)，K1為單刀雙擲開關(guān)，V為電壓表，A為多量程電流表，R為滑動變阻器，Rx為待測稀鹽水溶液液柱．
圖7－4－12
(1)實(shí)驗(yàn)時，閉合K之前應(yīng)將R的滑片P置于________(填“C”或“D”)端；當(dāng)用電流表外接法測量Rx的阻值時，K1應(yīng)置于位置________(填“1”或“2”)．
(2)在一定條件下，用電流表內(nèi)、外接法得到Rx的電阻率隨濃度變化的兩條曲線如圖(2)所示(不計(jì)由于通電導(dǎo)致的化學(xué)變化)．實(shí)驗(yàn)中Rx的通電面積為20cm2，長度為20cm，用內(nèi)接法測得Rx的阻值是3500Ω，則其電阻率為________Ωm.由圖中對應(yīng)曲線________(填“1”或“2”)可得此時溶液濃度約為________%(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)．
解析：對于分壓式電路，閉合電鍵K前要使測量電路電壓最小，所以滑動變阻器滑片P應(yīng)該置于D.電鍵K1置于1時，電壓表直接接在待測電阻兩端，屬于電流表外接法．由電阻定律Rx＝ρL/S可得電阻率ρ＝RxS/L＝35Ωm.因?yàn)閮?nèi)接法測得的電阻較大，電阻率也較大．由圖中曲線1可知電阻率為35Ωm對應(yīng)的溶液濃度約為0.012.
答案：(1)D1(2)3510.011至0.014間的數(shù)據(jù)皆可

20xx高考物理復(fù)習(xí)實(shí)驗(yàn)10測定電源的電動勢和內(nèi)阻學(xué)案新人教版

實(shí)驗(yàn)10測定電源的電動勢和內(nèi)阻
一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?br> 1．測定電源的電動勢和內(nèi)阻．
2．加深對閉合電路歐姆定律的理解．
二、實(shí)驗(yàn)原理
1．如圖甲所示，改變R的阻值，從電壓表和電流表中讀出幾組I、U值，利用閉合電路的歐姆定律求出幾組E、r值，最后分別算出它們的平均值．
2．用圖象法來處理數(shù)據(jù)，在坐標(biāo)紙上以I為橫坐標(biāo)、U為縱坐標(biāo)，用測出的幾組I、U值畫出UI圖象，如圖乙所示，直線跟縱軸的交點(diǎn)的縱坐標(biāo)表示電源電動勢E的值，圖線的斜率的絕對值即內(nèi)阻r的值．
三、實(shí)驗(yàn)器材
電池、電壓表、電流表、滑動變阻器、開關(guān)、導(dǎo)線、坐標(biāo)紙和刻度尺．
四、實(shí)驗(yàn)步驟
1．電流表用0.6A量程，電壓表用3V量程，按實(shí)驗(yàn)原理圖連接好電路．
2．把變阻器的滑片移動到使阻值最大的一端．
3．閉合開關(guān)，調(diào)節(jié)變阻器，使電流表有明顯示數(shù)并記錄一組數(shù)據(jù)(I1，U1)．用同樣方法測量出六組I、U的值．填入表格中.
組數(shù)
物理量第1組第2組第3組第4組第5組第6組
U/V
I/A
4.斷開開關(guān)，拆除電路，整理好器材．
(20xx洛陽月考)在做“測量電源的電動勢和內(nèi)阻”實(shí)驗(yàn)時：
(1)某同學(xué)連接了實(shí)物線路圖甲中的部分導(dǎo)線，請幫助他將電壓表正確地連入電路中．
(2)檢查電路無誤后，閉合開關(guān)前，應(yīng)把滑動變阻器的滑片移到最________端(填“左”或“右”)．
(3)某實(shí)驗(yàn)小組測得了一系列數(shù)據(jù)，并在圖乙坐標(biāo)紙上描繪出了該電源的UI圖線，根據(jù)圖線求得電源的電動勢E＝________V，內(nèi)電阻r＝________Ω(保留三位有效數(shù)字)．
解析：(1)測量電源的電動勢和內(nèi)電阻的實(shí)驗(yàn)電路較為簡單，只需要滑動變阻器控制電路中的電流，再利用電流表和電壓表分別測量電流和電壓即可，由于內(nèi)阻較小，故一般采用相對電源的電流表外接法；同時注意開關(guān)應(yīng)控制整個電路；故實(shí)物圖如圖所示．
(2)為了讓電流由最小開始調(diào)節(jié)，故開始時滑動變阻器應(yīng)調(diào)至最大，故應(yīng)調(diào)至最右端；
(3)根據(jù)U＝E－Ir可知，圖象與縱坐標(biāo)的交點(diǎn)表示電源的電動勢，故E＝2.94V；圖象的斜率表示內(nèi)阻，故r＝ΔUΔI＝2.94－2.100.5Ω＝1.68Ω.
答案：(1)如圖所示(2)右(3)2.941.68
一、數(shù)據(jù)處理
1．公式法：聯(lián)立六組對應(yīng)的U、I數(shù)據(jù)，滿足關(guān)系式U1＝E－I1r、U2＝E－I2r、U3＝E－I3r、…，讓第1式和第4式聯(lián)立方程，第2式和第5式聯(lián)立方程，第3式和第6式聯(lián)立方程，這樣解得三組E、r，取其平均值作為電池的電動勢E和內(nèi)阻r.
2．圖象法：在坐標(biāo)紙上以路端電壓U為縱軸、干路電流I為橫軸建立UI坐標(biāo)系，在坐標(biāo)平面內(nèi)描出各組(I，U)值所對應(yīng)的點(diǎn)，然后盡量多地通過這些點(diǎn)作一條直線，不在直線上的點(diǎn)大致均勻分布在直線兩側(cè)，則直線與縱軸交點(diǎn)的縱坐標(biāo)值即是電池電動勢的大小(一次函數(shù)的縱軸截距)，直線的斜率絕對值即為電池的內(nèi)阻r，即r＝ΔUΔI.
二、誤差分析
1．偶然誤差
(1)由于讀數(shù)不準(zhǔn)和電表線性不良引起誤差．
(2)用圖象法求E和r時，由于作圖不準(zhǔn)確造成誤差．
(3)測量過程中通電時間過長或電流過大，都會引起E、r變化．
2．系統(tǒng)誤差：由于電壓表和電流表內(nèi)阻影響而導(dǎo)致的誤差．
如圖甲所示，在理論上E＝U＋(IV＋I(xiàn)A)r，其中電壓表示數(shù)U是準(zhǔn)確的電源兩端電壓．而實(shí)驗(yàn)中忽略了通過電壓表的電流IV而形成誤差，而且電壓表示數(shù)越大，IV越大．
結(jié)論：
①當(dāng)電壓表示數(shù)為零時，IV＝0，IA＝I短，短路電流測量值＝真實(shí)值；
②E測E真；
③因?yàn)閞測＝E測I短，所以r測r真．從電路的角度看，電壓表應(yīng)看成內(nèi)電路的一部分，故實(shí)際測出的是電池和電壓表這一整體的等效內(nèi)阻和電動勢(r測和E測)，如圖甲所示，因?yàn)殡妷罕砗碗姵夭⒙?lián)，所以r測小于電池內(nèi)阻r真，因?yàn)橥怆娮鑂斷開時，a、b兩點(diǎn)間電壓Uab等于電動勢E測，此時電源與電壓表構(gòu)成回路，所以UabE真，即E測E真．
三、注意事項(xiàng)
1．可選用舊電池：為了使電路的路端電壓變化明顯，電池的內(nèi)阻宜大些，可選用已使用過一段時間的1號干電池．
2．電流不要過大，讀數(shù)要快：干電池在大電流放電時，電動勢E會明顯下降，內(nèi)阻r會明顯增大．因此，實(shí)驗(yàn)中不要將I調(diào)得過大，讀電表要快，每次讀完立即斷電．
3．計(jì)算法求E、r：要測出不少于6組I、U數(shù)據(jù)，且變化范圍要大些，用方程組求解時，要將測出的I、U數(shù)據(jù)中，第1和第4為一組、第2和第5為一組、第3和第6為一組，分別解出E、r值再求平均值．
4．合理選擇標(biāo)度：為使圖線分布空間大，如圖所示，縱坐標(biāo)可以不從零開始，則圖線和橫軸的交點(diǎn)不再是短路電流，電源的內(nèi)阻不能用r＝EI短確定，應(yīng)根據(jù)r＝ΔUΔ確定．
(20xx黑龍江牡丹江模擬)為了測量一節(jié)干電池的電動勢和內(nèi)阻，某同學(xué)采用了伏安法，現(xiàn)備有下列器材：
A．被測干電池一節(jié)
B．電流表1：量程0～0.6A，內(nèi)阻r＝0.3Ω
C．電流表2：量程0～0.6A，內(nèi)阻約為0.1Ω
D．電壓表1：量程0～3V，內(nèi)阻未知
E．電壓表2：量程0～15V，內(nèi)阻未知
F．滑動變阻器1：0～10Ω，2A
G．滑動變阻器2：0～100Ω，1A
H．開關(guān)、導(dǎo)線若干
伏安法測電池電動勢和內(nèi)阻的實(shí)驗(yàn)中，由于電流表和電壓表內(nèi)阻的影響，測量結(jié)果存在系統(tǒng)誤差；在現(xiàn)有器材的條件下，要盡可能準(zhǔn)確地測量電池的電動勢和內(nèi)阻．
(1)在上述器材中請選擇適當(dāng)?shù)钠鞑模篲_______(填寫選項(xiàng)前的字母)；
(2)實(shí)驗(yàn)電路圖應(yīng)選擇下圖中的________(填“甲”或“乙”)；
(3)根據(jù)實(shí)驗(yàn)中電流表和電壓表的示數(shù)得到了如圖丙所示的UI圖象，則干電池的電動勢E＝________V，內(nèi)電阻r＝________Ω.
解析：(1)在上述器材中請選擇適當(dāng)?shù)钠鞑模罕粶y干電池一節(jié)；電流表B的內(nèi)阻是已知的，故選B，電壓表選擇量程0～3V的D，滑動變阻器選擇阻值較小的F，開關(guān)、導(dǎo)線若干，故選ABDFH；
(2)因電流表的內(nèi)阻已知，故實(shí)驗(yàn)電路圖應(yīng)選擇圖甲；
(3)根據(jù)實(shí)驗(yàn)中電流表和電壓表的示數(shù)得到了如圖丙所示的UI圖象，則干電池的電動勢E＝1.5V，內(nèi)電阻r＝1.5－1.00.5Ω－0.3Ω＝0.7Ω.
答案：(1)ABDFH(2)甲(3)1.50.7
以本實(shí)驗(yàn)為背景，通過改變實(shí)驗(yàn)條件、實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)置題目，不脫離教材而又不拘泥教材，體現(xiàn)開放性、探究性、設(shè)計(jì)性等特點(diǎn)．
1．實(shí)驗(yàn)方法、方案的拓展
安阻法伏阻法
實(shí)驗(yàn)電路
安阻法
伏阻法
實(shí)驗(yàn)原理E＝I1(R1＋r)
E＝I2(R2＋r)
E＝I1I2R1－R2I2－I1
r＝I1R1－I2R2I2－I1
E＝U1＋U1R1r
E＝U2＋U2R2r
E＝U1U2R1－R2U2R1－U1R2
r＝R1R2U1－U2U2R1－U1R2

圖象

2.粗測法：用一只電壓表粗測電動勢，直接將電壓表接在電源兩端，所測值近似認(rèn)為是電源電動勢，此時U＝ERVRV＋r≈E，需滿足RVr.
(20xx鞍山模擬)某研究性學(xué)習(xí)小組欲較準(zhǔn)確地測量一電池組的電動勢及其內(nèi)阻，給定的器材如下：
A．電流表G(滿偏電流10mA，內(nèi)阻10Ω)
B．電流表A(0～0.6A～3A，內(nèi)阻未知)
C．滑動變阻器R0(0～100Ω，1A)
D．定值電阻R(阻值990Ω)
E．多用電表F.開關(guān)與導(dǎo)線若干
(1)某同學(xué)首先用多用電表的直流10V擋粗略測量電池組的電動勢，電表指針如甲圖所示，則該電表讀數(shù)為________V.
(2)該同學(xué)再用提供的其他實(shí)驗(yàn)器材，設(shè)計(jì)了如下圖乙所示的電路，請你按照電路圖在圖丙上完成實(shí)物連線．
(3)圖丁為該同學(xué)根據(jù)上述設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)電路利用測出的數(shù)據(jù)描繪出的I1I2圖線(I1為電流表G的示數(shù)，I2為電流表A的示數(shù))，則由圖線可以得到被測電池組的電動勢E＝________V，內(nèi)阻r＝________Ω.
解析：(1)量程為10V，則最小分度為0.2，故讀數(shù)為7.2V.
(2)先將電流表及滑動變阻器串接在電源兩端，再并聯(lián)另一支路，電路中連線避免交叉．
(3)電流表G和定值電阻R組成了一個量程為10V的電壓表，由U＝E－Ir可得，圖象與縱軸的交點(diǎn)為電源的電動勢，由圖可知，電動勢E＝7.5V；圖象的斜率大小表示電源的內(nèi)阻，內(nèi)阻r＝7－50.5－0.1Ω＝5.0Ω.
答案：(1)7.2(2)如解析圖所示(3)7.55.0

自來水電阻率的測定

湖北省英山縣第一中學(xué)汪玉龍陳守富

【教學(xué)過程】

一、提出研究課題

布置實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)時，提出以下研究課題：

1．回憶測定金屬電阻率的原理是什么?需要測定哪些物理量，需要哪些器材，需要注意哪些問題。

2．現(xiàn)在要測定自來水的電阻率，能否借鑒測定金屬電阻率的方法？如果能，考慮可采用哪些方法，需要哪些器材；如果不能，則困難在哪里，能否想辦法解決。

3．考慮本實(shí)驗(yàn)過程中可能會發(fā)生哪些故障，應(yīng)注意哪些問題，各實(shí)驗(yàn)器材、儀表的使用方法是否熟練掌握。

二、討論實(shí)驗(yàn)方案

提出研究課題后，學(xué)生相互探討，提出測自來水電阻率的主要困難在于它不像金屬絲一樣有固定形狀，繼而討論解決的辦法。學(xué)生一致認(rèn)為用直玻璃管盛入自來水，使之成為水柱，即可解決問題。經(jīng)進(jìn)一步的討論，學(xué)生提出多種實(shí)驗(yàn)方案，經(jīng)教師適當(dāng)?shù)丶右砸龑?dǎo)和歸納，得到較典型的兩種實(shí)驗(yàn)方案。

方案一：伏安法

把自來水盛在長直玻璃管中，兩端用橡皮塞堵住，并插入硬電極，將其接入電路，用伏安法測出水柱兩端的電壓U和通過的電流I，則據(jù)歐姆定律R=U/I可求出水柱電阻。用米尺測出水柱的實(shí)際長度l，用游標(biāo)卡尺測出玻璃管的內(nèi)徑r，通過S=πr2算出S的大小，由公式R=ρl/S即可求出ρ值的大小。電路如圖1所示，由于自來水電阻值很大，故電路采用內(nèi)接法。

方案二：萬用電表直接測量法

玻璃管中水柱的電阻也可用萬用電表歐姆擋直接測出，其他步驟和方案一相同，電路如圖2所示。

三、探索實(shí)驗(yàn)方法

由學(xué)生自由地選擇方案，確定實(shí)驗(yàn)器材，分組實(shí)驗(yàn)。學(xué)生大致按以下實(shí)驗(yàn)步驟進(jìn)行操作：

①用游標(biāo)卡尺測出玻璃管的內(nèi)徑r；

②將玻璃管盛水，兩端用橡皮塞堵住，用米尺測出水柱的實(shí)際長度l；

③在橡皮塞上插入硬電極，按事先設(shè)計(jì)的方案連接好電路，測出水柱的電阻R或一組U、I的值；

④改變水柱的實(shí)際長度，重做上述實(shí)驗(yàn)三次。

以上各步中所測得的數(shù)據(jù)均應(yīng)填入事先設(shè)計(jì)的表格中，算出每組所測出的電阻率，取平均值。

學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中出現(xiàn)了以下一些問題：

①選擇方案一的實(shí)驗(yàn)組中絕大部分選擇安培表作為電路中電流表使用，結(jié)果指針幾乎不動，經(jīng)研究討論后，才陸續(xù)將安培表換作毫安表，實(shí)驗(yàn)結(jié)果較好。

②算出結(jié)果后，各實(shí)驗(yàn)小組相互比較所測得的電阻率的數(shù)值，發(fā)現(xiàn)差別較大，其中最大的為84．36Ω·m，最小的為68．23Ω·m。教師提問：為什么會有如此大的差別?能否找出原因?學(xué)生仔細(xì)觀察分析后，整理下列四種可能原因：一是偶然誤差；二是各組所用儀表不準(zhǔn)或不一致；三是各組所用自來水本身有差別；四是各組所采用的電極形狀大小與水柱接觸面不同，電極插入水中的深度不同。進(jìn)一步分析得出，最后一種原因可能是主要原因。教師建議：換用不同形狀、大小的電極再做實(shí)驗(yàn)，并討論采用怎樣的電極最為合理。

③幾乎沒有人注意到溫度對電阻率的影響而主動提出對自來水溫度的測定，教師建議：請同學(xué)們換用熱水重做幾組實(shí)驗(yàn)，看測量結(jié)果和冷水是否相同。這說明大家的實(shí)驗(yàn)步驟中忽略了什么?

四、撰寫實(shí)驗(yàn)報告

實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，教師指導(dǎo)學(xué)生撰寫實(shí)驗(yàn)報告，實(shí)驗(yàn)報告包括以下幾點(diǎn)：

①所設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的原理、實(shí)驗(yàn)條件；

②實(shí)驗(yàn)所用的器材及簡單電路圖；

③所設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的詳細(xì)操作步驟；

④列出實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄表格，算出實(shí)驗(yàn)結(jié)果，得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論。

五、布置課外實(shí)驗(yàn)

①若用金屬管或橡膠管進(jìn)行裝水實(shí)驗(yàn)，對實(shí)驗(yàn)結(jié)果是否有影響?

②若在自來水中分別加入食鹽、酒精或洗衣粉，其電阻率有變化嗎?

③瓶裝礦泉水、純凈水、蒸餾水、可口可樂等飲料的電阻率又是多少?

請同學(xué)們利用課外時間做一做。