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第39讲物理实验(四)
1、理解和掌握测定金属丝的电阻率实验原理,并会做出必要的误差分析。
2、理解和掌握测定电源的电动势和内阻实验原理,并会做出必要的误差分析。
3、清楚多用电表构造及原理。
4、理解和学握用多用电表测量电学中的物理量方法。
5、能够在原型实验基础上,通过对实验的改进或者创新,做出同类探究。
实验12测定金属的电阻率(练习使用螺旋测微器)
1.螺旋测微器
(1)构造:如图所示,它的测砧A和固定刻度B固定在尺架C上,旋钮D、微调旋钮D′和可动刻度E、测微螺杆F连在一起,通过精密螺纹套在B上。
(2)原理:测微螺杆F与固定刻度B之间的精密螺纹的螺距为0.5mm,即旋钮D每旋转一周,F前进或后退0.5mm,而可动刻度E上的刻度为50等份,每转动一小格,F前进或后退0.01mm,即螺旋测微器的精确度为0.01mm。读数时估读到毫米的千分位上,因此,螺旋测微器又叫千分尺。
(3)读数:测量时被测物体长度的整毫米数由固定刻度读出,小数部分由可动刻度读出。
测量值(mm)=固定刻度数(mm)(注意半毫米刻度线是否露出)+可动刻度数(估读一位)×0.01(mm)
如图所示,固定刻度示数为2.0mm,不足半毫米而从可动刻度上读的示数为15.0,最后的读数为:2.0mm+15.0×0.01mm=2.150mm。
2.游标卡尺
(1)构造:如图所示,主尺、游标尺(主尺和游标尺上各有一个内外测量爪)、游标尺上还有一个深度尺,尺身上还有一个紧固螺钉。
(2)用途:测量厚度、长度、深度、内径、外径。
(3)原理:利用主尺的最小分度与游标尺的最小分度的差值制成。
不管游标尺上有多少个小等分刻度,它的刻度部分的总长度比主尺上的同样多的小等分刻度少1mm。常见的游标卡尺的游标尺上小等分刻度有10个的、20个的、50个的,见下表:
刻度格数(分度)
刻度总长度
每小格与1mm的差值
精确度(可准确到)
10
9mm
0.1mm
0.1mm
20
19mm
0.05mm
0.05mm
50
49mm
0.02mm
0.02mm
(4)读数:若用x表示由主尺上读出的整毫米数,K表示从游标尺上读出与主尺上某一刻线对齐的游标的格数,则记录结果表达为(x+K×精确度)mm。
3.伏安法测电阻
(1)电流表的内接法和外接法的比较
内接法
外接法
电路图
误差原因
电流表分压
U测=Ux+UA
电压表分流
I测=Ix+IV
电阻
测量值
R测=eq\f(U测,I测)=Rx+RARx
测量值大于真实值
R测=eq\f(U测,I测)=eq\f(RxRV,Rx+RV)Rx
测量值小于真实值
适用条件
RA?Rx
RV?Rx
适用于测量
大阻值电阻
小阻值电阻
(2)两种电路的选择
①阻值比较法:先将待测电阻的估计值与电压表、电流表内阻进行比较,若Rx较小,宜采用电流表外接法;若Rx较大,宜采用电流表内接法。简单概括为“大内偏大,小外偏小”。
②临界值计算法:
Rxeq\r(RVRA)时,用电流表外接法;
Rxeq\r(RVRA)时,用电流表内接法。
③实验试探法:按图实-7-4所示接好电路,让电压表一根接线柱P先后与a、b处接触一下,如果电压表的示数有较大的变化,而电流表的示数变化不大,则可采用电流表外接法;如果电流表的示数有较大的变化,而电压表的示数变化不大,则可采用电流表内接法。
(2024?包头三模)实验小组用图甲所示的电路测量金属丝的电阻率,其中定值电阻R1=4Ω,R3=7Ω,实验的主要步骤如下:
(1)用螺旋微器测量金属丝直径如图乙所示,则金属丝的直径为D=mm。
(2)如图甲、闭合开关前,滑动变阻器R4的滑片应置于端(填“c”或“d”)。
(3)先量出待测金属丝接入电路中的长度,接着调节滑动变阻器和电阻箱的阻值使电流计示数为零。若调节前,电流计的电流方向从a流向b,则电阻箱R2的阻值应调(填“大”或“小”)。
(4)某次测量中,当电流计示数为零时,电阻箱的阻值R2=7Ω,则金属丝接入电路中的阻值为Ω。
(5)改变金属丝接入电路中的长度,重复以上步骤,记录下每次电流计示数为零时电阻箱的阻值R2及金属丝的有效长度。
(6)根据记录的数据作出1R2?L图像,测得该图像的斜率为k,则金属丝的电阻率为(用R1
(2024?丰台区二模)在“测量金属丝电阻率”的实验中。
(1)如图所示,用螺旋测微器测量金属丝直径,则金属丝直径D=mm;
(2)待测金属丝电阻较小,为使电阻的测量结果尽量准确,且金属丝两端的电压从零开始变化。以下实验电路符合要求的是;
(3)实验中改变滑动变阻器滑片
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