1、实验研析素养迁移类型一实验操作【典例1】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图乙所示,长度为_cm,直径为_mm。(2)按图丙连接电路后,实验操作如下:将滑动变阻器R1的阻值置于最_处(选填“大”或“小”);将S2拨向接点1,闭合S1,调节R1,使电流表示数为I0;将电阻箱R2的阻值调至最_(选填“大”或“小”),S2拨向接点2;保持R1不变,调节R2,使电流表示数仍为I0,此时R2阻值为1 280 。(3)由此可知,圆柱体的电阻为_。【解析】(1)游标卡尺的精度为0.1 mm,所以L=(5
2、0+10.1)mm=5.01 cm,螺旋测微器的读数为d=(5+31.60.01)mm=5.316 mm。(2)将滑动变阻器R1的阻值调至最大,是为了保护电流表和电源;将电阻箱R2的阻值调至最大,也是为了保护电流表和电源。(3)由等效替代法测量电阻的原理可知Rx=R2=1 280 。答案:(1)5.015.316(2)大大(3)1 280类型二数据处理【典例2】在“测定金属的电阻率”实验中,所用测量仪器均已校准。待测金属丝接入电路部分的长度为L,电阻约为10 k,为测定这种金属丝的电阻率,现提供以下实验器材:A.开关一只,导线若干B.螺旋测微器C.电流表A1(量程为01.5 mA,内阻的准确值
3、r1为1 000 )D.电压表V2(量程为09 V,内阻r2大约为6 000 )E.滑动变阻器R1(010 ,额定电流3 A)F.直流电源E(电源电动势为12 V,内阻约为2 )为了尽可能精确地测量该金属丝的电阻率,回答下列问题:(1)用螺旋测微器测得该金属丝的直径如图所示,其直径D=_mm。(2)在方框中画出测量金属丝电阻的实验电路图,并标明所选仪器的符号。(3)若已测得该金属丝长度为L,直径为D,电阻为Rx,则该金属丝的电阻率=_。【解析】(1)由图知螺旋测微器的主尺读数是0 mm,可动刻度读数是39.80.01 mm=0.398 mm,所以直径D=0.398 mm。(2)因待测电阻远大于
4、电流表的内阻,所以电流表要用内接法,因待测电阻远大于滑动变阻器的总电阻,所以滑动变阻器要用分压接法,电路如图所示。(3)由电阻定律得到Rx=,变形得:=。答案:(1)0.398(2)见解析图(3)类型三实验创新【典例3】有一根细长而均匀的金属管线样品,长约为60 cm,电阻大约为6 ,横截面如图甲所示。(1)用螺旋测微器测量金属管线的外径,示数如图乙所示,金属管线的外径为_mm;(2)现有如下器材:A.电流表(量程00.6 A,内阻约0.1 )B.电流表(量程03 A,内阻约0.03 )C.电压表(量程03 V,内阻约3 k)D.滑动变阻器(1 750 ,0.3 A)E.滑动变阻器(15 ,3
5、 A)F.蓄电池(6 V,内阻很小)G.开关一个,带夹子的导线若干要进一步精确测量金属管线样品的阻值,电流表应选_,滑动变阻器应选_。(只填代号字母)(3)请将如图所示的实际测量电路补充完整。(4)已知金属管线样品材料的电阻率为,通过多次测量得出金属管线的电阻为R,金属管线的外径为d,要想求得金属管线内形状不规则的中空部分的横截面积S,在前面实验的基础上,还需要测量的物理量是_(所测物理量用字母表示并用文字说明)。计算中空部分横截面积的表达式为S=_。【解析】(1)螺旋测微器的读数为:1 mm+0.0112.5 mm=1.125 mm。(2)因样品阻值约为6 ,电压表的量程为3 V,故电流最大
6、约为0.5 A,电流表应选A。为调节方便,滑动变阻器应选用总阻值与样品相差不大的E。(3)因Rx6 , ,故测量电路应为外接法电路。因滑动变阻器的总阻值大于样品阻值,且实验中不需从零调节,故控制电路为限流接法,如图所示。(4)设金属管线长度为L,由导体电阻公式得R=。可得S=-,所以需要测量金属管线的长度L。答案:(1)1.125(1.1241.126皆可)(2)AE(3)见解析图(4)金属管线的长度 L-【创新评价】1.实验创新思路:(1)实验原理的创新。教材中实验是测量金属丝的电阻率,实验也可采用教材实验的原理测定导线的长度、横截面积等。考查本实验的题目还可以将测金属丝的电阻率,改为测圆柱
7、体金属、圆桶形薄片、电解液等的电阻率。测量电阻时还可应用等效替代法、半偏法、多用电表、电桥法、双电流表法、双电压表法等。(2)实验器材的创新。实验如考虑导线电阻Rx较小,可不直接测量Rx的阻值,而是测量Rx与定值电阻的串联阻值。实验中若没有螺旋测微器测电阻丝的直径,可将电阻丝紧密地缠绕在圆柱形铅笔上3050匝,测总长度,然后求出直径。2.实验步骤:(1)用螺旋测微器在接入电路部分的被测金属导线上的三个不同位置各测量一次导线的直径,结果记录在表格内,求出其平均值d。(2)按照实验电路连接好电器元件。(3)用毫米刻度尺测量接入电路中的金属导线的有效长度,反复测量3次,结果记录在表格内,求出其平均值
8、L。(4)移动滑动变阻器的滑片,改变电阻值。观察电流表和电压表,记下三组不同的电压U和电流I的值。(5)将测得的R、L、d,代入电阻率的计算公式=中,计算出金属导线的电阻率。(6)拆去实验电路,整理好实验器材。3.误差分析:(1)测金属丝直径时会出现误差,通过变换不同的位置和角度测量,然后再求平均值,达到减小误差的目的; (2)测金属丝长度时会出现误差,一定要注意到测量的是连入电路中的电阻丝的长度; (3)电压表、电流表读数时会出现偶然误差; (4)不论是内接法还是外接法,电压表、电流表内阻对测量结果都会产生影响;本实验中,由于金属丝的电阻不太大,应采用电流表外接法测电阻; (5)电流过大,通电时间过长,会使电阻丝发热导致电阻发生变化,产生误差。关闭Word文档返回原板块
