新人教版物理選修3-1同步教學(xué)案：實驗：測定金屬的電阻率

1、第2課時實驗：測定金屬的電阻率學(xué)習(xí)目標定位1 學(xué)會使用螺旋測微器.2 理解該實驗的原理.3 掌握實驗操作，會處理數(shù)據(jù).jitiIE,jjd1課前預(yù)習(xí)自主學(xué)習(xí)一、實驗?zāi)康? 掌握螺旋測微器和游標卡尺的原理和讀數(shù)方法.2 .掌握電流表、電壓表和滑動變阻器的使用方法.3 禾U用伏安法測電阻，進一步測出金屬絲的電阻率.二、實驗原理由R=pS得尸RS，因此，只要測出金屬絲的長度|、直徑d和金屬絲的電阻R,即可求出金屬絲的電阻率p=r.4l三、實驗器材被測金屬絲、螺旋測微器、毫米刻度尺、電池組、電流表、電壓表、滑動變阻器、開關(guān)、導(dǎo)線若干.四、實驗步驟1直徑的測量用螺旋測微器在被測金屬絲上的三個不同位置各測

2、一次nd直徑，求出平均值d,計算出導(dǎo)線的橫截面積S=-.2電路的連接把金屬絲接入電路中，電路原理如圖所示:（Y）3. 長度的測量用毫米刻度尺測量金屬絲接入電路的有效長度，反復(fù)測3次，求出平均值I.4. U、I測量調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑片使其接入電路的電阻最大，電路檢查無誤情況下，閉合開關(guān)S,改變滑動變阻器滑片的位置，讀出幾組相應(yīng)的電流和電壓值I、U，計入表格，斷開開關(guān)S.5拆除實驗線路，整理好實驗器材.五、數(shù)據(jù)處理將測量的數(shù)據(jù)R、S、I值代入公式p=罕求金屬絲的電阻率要點1|螺旋測微器的使用規(guī)則1.構(gòu)造原理如圖所示：小砧測微螺桿定刻度框架可動刻度旋鈕測微螺桿與固定刻度之間的精密螺紋的螺距為0.5m

3、m，即旋鈕每旋轉(zhuǎn)一周，測微螺桿前進或后退0.5mm，而可動刻度上的刻度為50等份，每轉(zhuǎn)動一小格，測微螺桿前進或后退0.01mm，即螺旋測微器的精度值為0.01mm，讀數(shù)時估讀到毫米的千分位上，因此，螺旋測微器又稱為千分尺.2.讀數(shù)大于半毫米的整數(shù)由固定刻度讀出，不足半毫米的整數(shù)由可動刻度讀出，螺旋測微器的精度為0.01mm,可動刻度上第n個刻度與固定刻度的中心軸線對齊，則可動刻度讀數(shù)為nx0.01mm，即螺旋測微器的讀數(shù)是固定刻度讀數(shù)加上可動刻度讀數(shù).測量值（mm）=固定刻度數(shù)（mm）（注意半毫米刻度線是否露出）+可動刻度數(shù)（估讀一位）x0.01（mm）.注意螺旋測微器讀數(shù)時需要估讀一位，以m

4、m為單位，讀數(shù)結(jié)果為小數(shù)點后保留3位有效數(shù)字，即估讀到0.001mm.如圖所示：35.5mm，固定刻度在測量金屬絲電阻率的實驗中,量程:螺旋測微器固定刻度上的半毫米刻度線已露出，則固定刻度讀數(shù)為的中心軸線對準可動刻度上1920刻度線之間，估讀為19.5,可動刻度讀數(shù)為0.01X佃.5mm=0.195mm，被測物的讀數(shù)為5.5mm+0.195mm=5.695mm.mm.(2) 已知電壓表內(nèi)阻約3k0,電流表內(nèi)阻約量值比真實值(選填“偏大”或“偏小”“甲”或“乙”)的電路，誤差會比較小.(3) 某次測量時，電壓表和電流表的示數(shù)如圖壓表示數(shù)為V.10若采用圖2甲電路測量，貝yRx的測)若Rx約為10

5、0應(yīng)采用(選填3所示，則電流表示數(shù)為A,電【解析】(1)螺旋測微器可以精確到0.01mm，固定刻度與可動刻度示數(shù)之和是螺旋測微器的示數(shù)，圖1中固定刻度示數(shù)為4.5mm，可動刻度示數(shù)為26.2X0.01mm=0.262mm,螺旋測微器的示數(shù)為4.5mm+0.262mm=4.762mm.采用圖2甲電路測量，電壓表準確，電流表偏大，所以Rx的測量值比真實值偏小,4電壓表內(nèi)阻約為3kQ,電流表內(nèi)阻約為1Q,若所測電阻為10Q,則電流表應(yīng)采用外接法,應(yīng)選圖2甲所示電路圖.(3)電流表的量程為03A,示數(shù)為0.70A;電壓表的量程為015V,分度值為0.5V,示數(shù)為11.8V.【答案】(1)0.014.7

6、62偏小甲(3)0.7011.8用螺旋測微器測量其直徑如圖，由圖可知其直徑為m.12在讀可動刻度讀數(shù)時解析：螺旋測微器的讀數(shù)方法是固定刻度讀數(shù)加上可動刻度讀數(shù),m.需估讀.最終讀數(shù)為4.700mm=4.700X103答案：4.700X103要點2|儀器選擇和數(shù)據(jù)處理1.實驗儀器的選擇(1)選擇原則安全性原則、精確性原則、簡便性原則.(2) 電表量程的選擇：要滿足安全、準確.安全指的是測量過程中，不會因為電流過大而燒毀電表，即測量值不能超過電表的量程.準確指的是指針應(yīng)該偏轉(zhuǎn)到滿偏刻度的13之間，這樣測量誤差較小，讀數(shù)準確.(3) 滑動變阻器的選擇：要滿足安全、可操作.滑動變阻器的安全同樣指的是工

7、作過程中，流過變阻器的電流不能超出自身的額定電流.可操作性指的是根據(jù)題干信息，選取適合阻值的滑動變阻器，阻值過大操作時，不易把握，阻值過小，易燒毀儀器，比如用分壓法連入電路時，應(yīng)選用小阻值的滑動變阻器，只有這樣，在移動滑片過程中，相應(yīng)的用電器上的電壓變化才會明顯，如果選用大量程的滑動變阻器，就會出現(xiàn)在移動滑片時，開始時用電器上電壓變化不明顯，到某一位置時電壓突然增大的現(xiàn)象，無法操作.2. 數(shù)據(jù)處理(1) 金屬導(dǎo)線直徑的讀數(shù) 特別小心半刻度是否露出. 因螺旋測微器的精確度為0.01mm，可動刻度上對齊的格數(shù)需要估讀，所以，若以毫米為單位的話，最后一位應(yīng)出現(xiàn)在小數(shù)點后的第三位上. 把三個不同位置的

8、測量值求平均值作為直徑d.(2) 金屬絲長度的測量 應(yīng)測量接入電路中的有效長度. 因為用的是毫米刻度尺，讀數(shù)時要讀到毫米的下一位(別忘記估讀) 把3次測量值求平均值作為長度I.(3) 電阻R的測量值確定方法一、平均值法：可以將每次測量的U、I分別計算出電阻，再求出電阻的平均值，作為測量結(jié)果.方法二、圖象法：可建立U-I坐標系，將測量的對應(yīng)U、I值描點作出圖象，利用圖象斜率來求出電阻值R.(4) 將測得的R、I、d的值，代入電阻率計算公式p=RS=n4jR中，計算出金屬導(dǎo)線的電阻率.3. 注意事項(1) 為了方便，應(yīng)在金屬導(dǎo)線連入電路前測導(dǎo)線直徑，為了準確，應(yīng)測量拉直懸空的連入電路的導(dǎo)線的有效長

9、度，且各測量三次，取平均值.測量電路應(yīng)選用電流表外接法，且測電阻時，電流不宜過大，通電時間不宜太長，因為電阻率隨溫度而改變.(3) 為準確求出R的平均值，應(yīng)多測幾組U、I數(shù)值，然后采用U-I圖象法求出電阻.(4) 滑動變阻器用限流式接法就可以滿足該實驗的要求.4. 誤差分析(1) 測量誤差：測量金屬絲的直徑、長度以及電流、電壓時出現(xiàn)讀數(shù)誤差.(2) 由于采用電流表外接法，電壓表的分流，造成電阻測量值偏小(若誤用內(nèi)接法，則電流表分壓影響更大).(3) 通電電流太大，或時間太長，致使金屬絲發(fā)熱，電阻率隨之變化.(2018石家莊模擬)利用如圖(a)所示電路，可以測量金屬絲的電阻率P,所用的實驗器材有

10、：待測的粗細均勻的電阻絲、電流表(量程0.6A,內(nèi)阻忽略不計)電源(電動勢3.0V，內(nèi)阻r未知)保護電阻(R=4.0Q)刻度尺、開關(guān)S、導(dǎo)線若干、滑片P.實驗步驟如下： 用螺旋測微器測得電阻絲的直徑d如圖(b)所示； 閉合開關(guān)，調(diào)節(jié)滑片P的位置，分別記錄每次實驗中aP的長度x及對應(yīng)的電流值I;11 以1為縱坐標，x為橫坐標，作y-x圖線(用直線擬合)； 求出直線的斜率k和在縱軸上的截距b.454035(b)回答下列問題:4.003.002.00LOO000,2030.40.50,6x/m(d)(1)螺旋測微器示數(shù)為d=mm.(2)實驗得到的部分數(shù)據(jù)如表所示，其中aP的長度x=0.30m時電流表

11、的示數(shù)如圖(c)所示，讀出數(shù)據(jù)完成下表，:.x(m)0.100.200.300.400.500.60I(A)0.490.430.330.310.281-1(A)2.042.333.033.233.57(3)在圖(d)的坐標紙上將所缺數(shù)據(jù)點補充完整并作圖，根據(jù)圖線求得斜率k=A小數(shù)點后1位小數(shù))【解析】(1)根據(jù)螺旋測微器的讀數(shù)規(guī)則可知，固定刻度為0,可動刻度為0.01X40.0mm=0.400mm，最終讀數(shù)為0.400mm.(2)根據(jù)電流表的讀數(shù)規(guī)則可知，量程為0.6A，格數(shù)為30,精度為0.02A,電流表讀數(shù)為0.38A,表格中應(yīng)為0.38，表格中通過計算可知，應(yīng)該為2.63.在圖(d)中描

12、點作圖，如圖所示:00J020304(150.6x/m斜率為k=2.97A一1m一1,縱截距為b=1.77A一1.根據(jù)閉合電路歐姆定律,E=IR0斜率k=nEp2，截距b=Re，解得P=1.1X10_6Qmr=1.3Q.【答案】(1)0.400(0.400001)(2)0.382.63(3)見解析3.00(2.923.10)1.77(1.761.78)(4)1.1X10_6(1.0X101.2X106)1.3(1.21.4)名師方法總結(jié)對器材選擇的一般步驟：(1)先找出實驗中唯一性器材.(2) 畫出實驗原理圖.(3) 估算待測電路中的I、U的最大值.(4) 考慮能否使電流表和電壓表有較大角度的

13、偏轉(zhuǎn).(5) 選擇合適量程的電壓表和電流表，合適阻值的滑動變阻器，電動勢合適的電源.II練2-1/(2018伊春市模擬)在“測定金屬的電阻率”的實驗中，用螺旋測微器測量金屬絲直徑時的刻度位置如圖甲所示，用米尺測出金屬絲的長度L,金屬絲的電阻大約為5Q,先用伏安法測出金屬絲的電阻R,然后根據(jù)電阻定律計算出該金屬材料的電阻率.20(1) 從圖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03V，內(nèi)阻10kQB. 電壓表015V，內(nèi)阻50kQC.電流表00.6A,內(nèi)阻0.05QD.電流表03A,內(nèi)阻0.01QE.滑動變阻器，010QF.滑動變阻器，0100Q 要求較準確地測出其阻值，電壓表應(yīng)選,電流表應(yīng)選,滑動變阻器應(yīng)選.（填序號） 實驗中某同學(xué)的實物接線如圖乙所示，請指出該同學(xué)實物接線中的兩處明顯錯誤.錯誤1:錯誤2:若測得金屬絲的直徑用d表示，電阻用R表示，則該金屬材料的電阻率p=.解析：（1）根據(jù)螺旋測微器讀數(shù)規(guī)則可知，其示數(shù)為0.5mm+18.0X0.01mm=0.680mm.（2）兩節(jié)新的干電池，電源電動勢為3V，若選取電壓表15V，測量讀數(shù)誤差較大，因此電壓表選A.電路最大電流1=r=0.6A，電流表應(yīng)選