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2020年秋高二年理科选修3-1实验物理电学实验实验报告

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高二物理选修3-1实验----
电学实验准备知识
1．螺旋测微器
(1构造：如图甲，S为固定刻度，H为可动刻度．
(2原理：可动刻度H上的刻度为50等份，旋钮K每旋转一周，螺杆P前进或后退0.5mm，则螺旋测微器的精确度为0.01mm.

甲乙(3读数
①测量时被测物体长度的半毫米数由固定刻度读出，不足半毫米部分由可动刻度读出．
②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
③如图乙所示，固定刻度示数为2.0mm，不足半毫米，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：

刻度格数刻度总每小格与精确度(分度
长度1mm的差值(可准确到109mm0.1mm0.1mm2019mm0.05mm0.05mm50
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．常用电表的读数
对于电压表和电流表的读数问题，首先要弄清电表量程，即指针指到最大刻度时电表允许通过的最大电压或电流值，然后根据表盘总的刻度数确定精确度，按照指针的实际位置进行读数即可．
(10～3V的电压表和0～3A的电流表读数方法相同，此量程下的精确度分别是0.1V或0.1A，看清楚指针的实际位置，读到小数点后面两位．
(2对于0～15V量程的电压表，精确度是0.5V，在读数时只要求读到小数点后面一位，即读到0.1V.
(3对于0～0.6A量程的电流表，精确度是0.02A，在读数时只要求读到小数点后面两位，这时要求“半格估读”，即读到最小刻度的一半0.01A.
1

高二物理选修3-1实验----
测量工具读数练习
一、螺旋测微器
abcd
ef
g
h
i


二、游标卡尺10分度
a．b.

20分度



50分度
a.

b.


参考答案：一、螺旋测微器
a．0.483mm(最后一位估读数为2～4均算对，下同b．0.532mm(1～3c．4.078mm(7～9d．5.666mm(5～7e．0.048mm(7～9
f．0.989mm(8～0g．1.025mm(4～6h．3.374mm(3～5i．2.988mm(7～9二、游标卡尺
10分度a.20.3mmb.108.8mm20分度42.45mm
50分度a.5.74mmb.48.34mm
1

高二物理选修3-1实验----测定金属的电阻率
1、伏安法测电阻
伏安法测电阻有a、b两种接法，a叫(安培表外接V
V法，b叫（安培表）内接法。外接法的系统误差是由电压表的分流引起的，测量值总小于真实值，小电阻应采aA
bA
用外接法；内接法的系统误差是由电流表的分压引起的，测量值总大于真实值，大电阻应采用内接法。
如果被测电阻阻值为Rx，伏特表和安培表的内阻分别为RV、RA，若RxRVRA，则采用外接法。若RxRVRA，则采用内接法。
如果无法估计被测电阻的阻值大小，可以利用试触法：如图V
将电压表的左端接a点，而将右端第一次接b点，第二次接c点，A观察电流表和电压表示数的变化。若电流表示数变化大，说明被
abc
测电阻是大电阻，应该用内接法测量；若电压表读数变化大，说明被测电阻是小电阻，应该用外接法测量。（这里所说的变化大，是指相对变化，即ΔI/I和ΔU/U）。2、滑动变阻器的两种接法

⑴限流式接法
⑵分压式接法
两种电路的比较：
⑴分压电路的电流和电压调节范围都大于限流电路的调节范围。
限流式接法:
R
RRU~U分压式接法:0~Up
⑵在电源滑动变阻器和用电器一定的条件下，限流电路消耗的电能小于分压电路消耗的电能。选择原则：
由于限流式电路能节约能源，一般情况下优先选择限流式接法（以提高电路效率）。但在下列几种情况下，必须选择分压式连接方式：
①当滑动变阻器全电阻远小于被测电阻时，且实验要求电压（电流）的变化范围较大；


②明确要求某部分电路的电压从零开始变化；
③若采用限流接法，电路中的最小电流仍超过用电器的额定电流。
Δ若两种接法皆可，采用分压接法时，应该选用总阻值较小的滑动变阻器；采用限流接法时，应该选用总阻值和被测电阻接近的滑动变阻器。3、测定金属的电阻率【实验目的】
①练习使用螺旋测微器．②学会用伏安法测量电阻的阻值．③测定金属的电阻率．【实验原理】
根据电阻定律公式R
l
s
，只要测出金属导线的长度l和它的直径d，计算出导线的横截面积s，并用伏安法测出金属导线的电阻R，即可计算出金属导线的电阻率．【实验步骤】
①用螺旋测微器在被测金属导线上三个不同位置各测一次直径，求出其平均值d，计算出导线的横截面积S．②按电路图连接实验电路．
③用毫米刻度尺测量接人电路中的被测金属导线的有效长度，反复测量3次，求出其平均值l．
④把滑动变阻器的滑动触头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．改变滑动变阻器滑动触头的位置，读出几组相应的电流表、

电压表的示数I和U的值，记入记录表格内，断开开关S．求出导线电阻R的平均值．
⑤将测得R、l、d的值，代人电阻率计算公式RSld2U
4lI
中所算出金属导线的电阻率．
⑥拆去实验线路，整理好实验器材．【注意事项】
①由于该实验中选用的被测电阻丝的电阻较小，所以测量电路应该选用伏安法中的电流表外接法。本实验对电压的调节范围没有特殊要求，被测电阻又较小，因此供电电路可以选用限流电路。
②实验连线时，应先从电源的正极出发，依次将电源、开关、电流表、待测金属导线、滑动变阻器连成主干线路(闭合电路，然后再把电压表并联在待测金属导线的两端．③测量被测金属导线的有效长度，是指测量待测导线接入电路的两个端点之间的长度，亦即电压表两并入点间的那部分待测导线长度．测量时应将导线拉直．
1

④在用伏安法测电阻时，通过待测导线的电流I的值不宜过大(电流表用0一0.6A量程，通电时间不宜过长，以免金属导线的温度明显升高，造成其电阻率在实验过程中逐渐增大．
⑤求R的平均值可用两种方法：第一种是用R=U／I算出各次的测量值，再取平均值；第二种是用图象(U—I图线的斜率来求出．【数据处理和结论】1、测电阻丝的长度
次数123平均值l
l（m）



2、测电阻丝的直径
次数123平均值D
l（mm）



3、测电阻
次数U（v）
I（A）
R（Ω）
平均值R（Ω）
1
23



电阻率ρ=___________________(公式=___________________(数据
=___________________(结论
百分误差=___________________(公式=___________________(结论【思考与练习】1：读出下列读数
a
bcd



a。mm，b。mm，c。cmd.cm2.在测定金属的电阻率的实验中，待测金属导线的长约0.8m，直径小于1mm，电阻在5Ω左右。实验主要步骤如下：
⑴用______测量金属导线的长度l，测3次，求出平均值；
⑵在金属导线的3个不同位置上用______________测量直径d，求出平均值；⑶用伏安法测量该金属导线的电阻R。在左边方框中画出实验电路图，并把右图中所

给的器材连接成测量电路。安培计要求用0-0.6A量程，内阻约1Ω；伏特计要求用0-3V量程，内阻约几kΩ；电源电动势为6V；滑动变阻器最大阻值20Ω。在闭合电键前，滑动变阻器的滑动触点应处于正确位置。根据以上测量值，得到该种金属电阻率的表达式为ρ=__________。

1．答案：a。0.485mm，b。0.532mm，c。0.5077cmd.0.5665cm
2．答案：⑴米尺；⑵螺旋测微器；⑶测量部分用安培表外接法，电源部分用限流
电路或分压电路都可以，电阻率d2U
4LI
。
1

高二物理选修3-1实验----描绘小灯泡伏安特性曲线
实验原理
实验电路如图6—1所示，通过调节变阻器的滑片位置，利用电流表和电压表测出多组小灯泡的电流和电压值。在坐标纸上以电流I为纵轴，以电压U为横轴画出I一U曲线。
在纯电阻电路里，根据部分电路欧姆定律I
U
R
可知：当电阻阻值恒定时，通过电阻的电流I和电阻两端的电压U呈线性关系，也就是I—U曲线是一条过原点的直线。由电阻定律知道，导体的电阻会随着温度的变化而变
化，如果温度变化不大，一般导体电阻改变很小，可以认为导体的电阻是没有改变的。但是，在本实验中，小灯泡由暗逐渐变到正常发光，温度发生了很大的变化，所以灯丝电阻也就发生了较大的变化。这样，在灯炮两端电压由小变化到额定电压时，描绘出的伏安特性曲线就不是一条直线，而是一条曲线。
为了使曲线画得较准确，实验中必须读取大约12组不同的电压值和电流值，同时要求小灯泡两端的电压变化范围尽可能大一些，所以滑动变阻器必须如右图所示连接成分压电路。
由于小灯泡的电阻和安培表的内阻都比较小，伏特表的内阻却较大，所以伏特表应当如图所示外接法直接并联在小灯泡两端。否则，实验将产生很大的误差。
I—U曲线画出后，我们可以读出曲线上任一点的横坐标U和纵坐标I的数值，然后根据R
U
I
，计算出该点的电阻值R。实验器材
“4V，0.7A”或“3.8V，0.3A”的小灯泡、4～6V学生电源、滑动变阻器、电流表、电压表、开关及导线实验步骤
(1按如图6—2所示的电路连接电路，使变阻器的滑片C靠近A端。
(2闭合电键，记下此时的电流值I、电压值U。(3使滑动变阻器的滑片C由A向B逐渐移动，在0～4V或0～3.8V范围内记录12组左右的I、U值。


(4在坐标系中，以电流I值为纵坐标，电压U值为横坐标，将12组I、U值的点描绘出来。
(5用平滑曲线将12个点连接起来，便是我们得到的伏安特性曲线。实验结论
(1将步骤3中12组I、U值记录在下列表格中：实验次数
123456UI实验次数
789101112UI





(2以电流I为纵坐标，电压U为横坐标，根据上表中的相关数据在坐标纸上作出I—U
图象。

注意事项
(1本实验中，因被测小灯泡电阻较小，因此实验电路必须采用安培表的外接法，如图6—3所示。
(2因本实验要作出I—U图象，要求测出一组包括零在内的电压、电流值，因此变阻器要采用分压接法。(3电键闭合前变阻器滑片移到图中A端。
(4电键闭合后，调节变阻器滑片的位置，使灯泡的电压逐渐增大，可在伏特表读数每增加一个定值(如0.5V时，读取一次电流值，并将数据(要求两位有效数字记录在表中，调节滑片时应注意伏特表的示数不要超过小灯泡的额定电压。
1

(5在坐标纸上建立一个直角坐标系，纵轴表示电流，横轴表示电压，两坐标轴选取的标度要合理，使得根据测量数据画出的图线尽量占满坐标纸；要用平滑曲线将各数据点连接起来，不要连接成折线。练习与评价
1．一个标有“200V，60W”的白炽灯泡，加上的电压U由零逐渐增大到220V，在此过程中，电压U和电流I的关系可用图象表示，如下图所示。其中肯定不符合实际的是(

2．关于测小灯泡伏安特性曲线的实验中，电路应采用(A．电流表内接B.电流表外接
C.滑动变阻器起限流作用D．滑动变阻器起分压作用
3．在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验中，使用的小灯泡为“6V3W”，其他供选择的器材有：
电压表V1(量程6V，内阻20kn电流表A1(量程3A，内阻0.2Ω．电流表A2(量程0.6A，内阻1Ω变阻器R1(0～1000Ω，0.5A变阻器R2(0～20Ω，2A学生电源E(6～8V开关S及导线若干
(1实验中要求在电压表0～6V范围内读取并记录下12组左右不同的电压值U和对应的电流值I，以便作出伏安特性曲线，则在上述器材中，电流表应选___________，变阻器应选_______________。
(2在下边方框中画出此实验的原理图。



(3小灯泡的U—I图线是否是直线?为什么?
(4测量小灯泡电压时，调节小灯泡电压的顺序是从低到高还是从高到低?原因是什么?
4．图6—4甲表示加在某灯泡上的电压与通过它的电流之间的关系，看起来两者之间好像不成正比关系，其实这是由焦耳热引起灯丝温度改变而引起的，试参考该图线回答问题。假定电路中的电池和电流表的内阻都很小可以忽略不计。
(1把3个这样相同的灯泡串联起来接到电动势为12V的电池上，试求这时电路中的电流I以及各个灯泡的阻值R；
(2把两个灯泡和10n的固定电阻以及电动势为8V的电池按图6—4乙连接起来，写出灯两端电压与流经各个灯丝的电流I之间的关系式。


5．如图6—5所示为某灯泡的Ι—U曲钱，该灯泡的额定功率为10W，额定电压为20V，现在要使灯泡的实际功率为4．8W，则可串联一个多大的电阻?(电路总电压恒定为20V

参考答案：1．ACD2。BD3。⑴A2R2⑵略⑶略⑷略4。⑴0.5A8Ω⑵U=8-20I5。20Ω
1

本文来源：https://www.2haoxitong.net/k/doc/2ad971580e22590102020740be1e650e53eacf24.html

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