《3實驗導體電阻率的測量》設計

《3實驗：導體電阻率的測量》教學設計教學目標知識與技能1.通過實驗探究，培養(yǎng)學生實驗能力；通過理論探究，培養(yǎng)學生邏輯推理能力；2.通過探究過程，培養(yǎng)學生獲取知識、發(fā)展思維的能力。過程與方法通過從猜想→研究方法→實驗操作等一系列探究過程，使學生經(jīng)歷探究過程，了解科學研究的一般程序。情感、態(tài)度與價值觀通過動手合作調(diào)動學生的學習主動性，培養(yǎng)他們的探究意識，激發(fā)學生學習的熱情，體會研究的樂趣。教學重點掌握螺旋測微器的使用方法和讀數(shù)方法。教學難點學會利用伏安法測電阻，進一步測出金屬絲的電阻率。教學過程導入同學們在初中學過，電阻是導體本身的一種性質(zhì)，導體電阻的大小決定于哪些因素？其定性關(guān)系是什么？導體電阻的大小決定于導體的長度、橫截面積和材料。同種材料制成的導體，長度越長，橫截面積越小，電阻越大。同學們已經(jīng)知道了導體的電阻與材料、長度、橫截面積的定性關(guān)系，這節(jié)課讓我們用實驗定量地研究這個問題。一、游標卡尺和螺旋測微器的讀數(shù)1．游標卡尺(1)原理：利用主尺的最小分度與游標尺的最小分度的差值制成．不管游標尺上有多少個小等分刻度，它的刻度部分的總長度比主尺上的同樣多的小等分刻度少1mm。(2)精度：對應關(guān)系為10分度0.1mm,20分度0.05mm,50分度0.02mm。(3)讀數(shù)：若用x表示由主尺上讀出的整毫米數(shù)，K表示從游標尺上讀出與主尺上某一刻線對齊的游標的格數(shù)，則記錄結(jié)果表達為(x＋K×精度)mm。2．螺旋測微器(1)原理：測微螺桿F與固定刻度B之間的精密螺紋的螺距為0.5mm，即旋鈕D每旋轉(zhuǎn)一周，F(xiàn)前進或后退0.5mm，而可動刻度E上的刻度為50等份，每轉(zhuǎn)動一小格，F(xiàn)前進或后退0.01mm，即螺旋測微器的精確度為0.01mm。讀數(shù)時估讀到毫米的千分位上，因此，螺旋測微器又叫千分尺。(2)讀數(shù)：測量時被測物體長度的整毫米數(shù)由固定刻度讀出，小數(shù)部分由可動刻度讀出．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)×0.01(mm)。二、導體電阻率的測量1.實驗原理和方法由R＝ρl/S得ρ＝RS/l，因此，只要測出金屬絲的長度l、橫截面積S和金屬絲的電阻R，即可求出金屬絲的電阻率ρ。(1)把金屬絲接入電路中，用伏安法測金屬絲的電阻R電路原理如圖所示．(2)用毫米刻度尺測量金屬絲的長度l，用螺旋測微器量得金屬絲的直徑，算出橫截面積S。(3)將測量的數(shù)據(jù)代入公式求金屬絲的電阻率。2.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)、導線若干。3.實驗步驟(1)直徑測定用螺旋測微器在被測金屬導線上的三個不同位置各測一次直徑，求出其平均值d，計算出導線的橫截面積。(2)電路連接按電路圖連接好用伏安法測電阻的實驗電路。(3)長度測量用毫米刻度尺測量接入電路中的被測金屬導線的有效長度，反復測量3次，求出其平均值。(4)U、I測量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)檢查確認無誤后，閉合開關(guān)S，改變滑動變阻器滑動片的位置，讀出幾組相應的電流表、電壓表的示數(shù)I和U的值，記入表格內(nèi)，斷開開關(guān)S。(5)拆去實驗線路，整理好實驗器材。4.數(shù)據(jù)處理(1)在求Rx的平均值時可用兩種方法A用Rx＝U/I分別算出各次的數(shù)值，再取平均值。B用U-I圖線的斜率求出．(2)計算電阻率將記錄的數(shù)據(jù)Rx、l、d的值代入電阻率計算式。5.誤差分析(1)金屬絲的橫截面積是利用直徑計算而得，直徑的測量是產(chǎn)生誤差的主要來源之一。(2)采用伏安法測量金屬絲的電阻時，由于采用的是電流表外接法，測量值小于真實值，使電阻率的測量值偏小。(3)金屬絲的長度測量、電流表和電壓表的讀數(shù)等會帶來偶然誤差。(4)由于金屬絲通電后發(fā)熱升溫，會使金屬絲的電阻率變大，造成測量誤差。6.注意事項本實驗中被測金屬導線的電阻值較小，因此實驗電路一般采用電流表外接法．實驗連線時，應先從電源的正極出發(fā)，依次將電源、開關(guān)、電流表、待測金屬導線、滑動變阻器連成主干線路，然后再把電壓表并聯(lián)在待測金屬導線的兩端．測量被測金屬導線的有效長度，是指測量待測導線接入電路的兩個端點之間的長度，亦即電壓表兩端點間的待測導線長度，測量時應將導線拉直，反復測量三次，求其平均值。測金屬導線直徑一定要選三個不同部位進行測量，求其平均值。閉合開關(guān)S之前，一定要使滑動變阻器的滑片處在有效電阻值最大的位置。在用伏安法測電阻時，通過待測導線的電流強度I不宜過大(電流表用0～0。6A量程)，通電時間不宜過長，以免金屬導線的溫度明顯升高，造成其電阻率在實驗過程中逐漸增大。求Rx的平均值時可用兩種方法：第一種是用Rx＝U