2022屆高考物理一輪復(fù)習(xí)-第5課時(shí)實(shí)驗(yàn)十二測(cè)定金屬的電阻率課件-人教大綱版2

1．學(xué)會(huì)正確使用螺旋測(cè)微器及正確讀數(shù)方法．2．測(cè)定金屬的電阻率．3．進(jìn)一步熟練電流表、電壓表的使用及伏安法測(cè)電阻．第5課時(shí)實(shí)驗(yàn)十二測(cè)定金屬的電阻率第一頁，編輯于星期一：十四點(diǎn)五分。第一頁，編輯于星期四：二十點(diǎn)三十六分。測(cè)出金屬導(dǎo)線的長度l和它的直徑d，計(jì)算出導(dǎo)線的橫截面積S，再用伏安法測(cè)出金屬導(dǎo)線的電阻R＝由電阻定律得金屬導(dǎo)線的電阻率ρ＝

被測(cè)金屬導(dǎo)線、螺旋測(cè)微器、米尺、電壓表、電流表、直流電源、開關(guān)、滑動(dòng)變阻器、導(dǎo)線若干

第二頁，編輯于星期一：十四點(diǎn)五分。第二頁，編輯于星期四：二十點(diǎn)三十六分。一、測(cè)量直徑1．用螺旋測(cè)微器在被測(cè)金屬導(dǎo)線上三個(gè)不同的位置各測(cè)一次直徑，求出其平均值d.二、連接電路及測(cè)量2．按圖10－5－1所示電路圖連結(jié)好用伏安法測(cè)電阻的實(shí)驗(yàn)電路．3．用毫米刻度尺測(cè)量接入電路中的被測(cè)金屬導(dǎo)線的有效長度，反復(fù)測(cè)量3次，求出其平均值l.

第三頁，編輯于星期一：十四點(diǎn)五分。第三頁，編輯于星期四：二十點(diǎn)三十六分。4．把滑動(dòng)變阻器的滑片調(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(rèn)無誤后，閉合開關(guān)S.改變滑動(dòng)變阻器滑片的位置，讀出幾組相應(yīng)的電流表、電壓表的示數(shù)I和U的值，填入記錄表格內(nèi)，斷開開關(guān)S.求出導(dǎo)線電阻R的平均值．

三、數(shù)據(jù)處理、整理器材5．將測(cè)得R、l、d的值，代入電阻率計(jì)算公式ρ＝

中，計(jì)算出金屬導(dǎo)線的電阻率．6．拆去實(shí)驗(yàn)電路，整理好實(shí)驗(yàn)器材．

第四頁，編輯于星期一：十四點(diǎn)五分。第四頁，編輯于星期四：二十點(diǎn)三十六分。1．本實(shí)驗(yàn)中被測(cè)金屬導(dǎo)線的電阻值較小，因此實(shí)驗(yàn)電路必須用電流表外接法．2．實(shí)驗(yàn)連線時(shí)，應(yīng)先從電源的正極出發(fā)，依次將電源、開關(guān)、電流表、待測(cè)金屬導(dǎo)線、滑動(dòng)變阻器連成主干線路(閉合電路)，然后再把電壓表并聯(lián)在待測(cè)金屬導(dǎo)線的兩端．3．測(cè)量被測(cè)金屬導(dǎo)線的有效長度，是指測(cè)量待測(cè)導(dǎo)線接入電路的兩個(gè)端點(diǎn)之間的長度，亦即電壓表兩端點(diǎn)間的待測(cè)導(dǎo)線長度，測(cè)量時(shí)應(yīng)將導(dǎo)線拉直．第五頁，編輯于星期一：十四點(diǎn)五分。第五頁，編輯于星期四：二十點(diǎn)三十六分。4．在用伏安法測(cè)電阻時(shí)，通過待測(cè)導(dǎo)線的電流強(qiáng)度I不宜過大(電流表用0～0.6A量程)，通電時(shí)間不宜過長，以免金屬導(dǎo)線的溫度明顯升高，造成其電阻率在實(shí)驗(yàn)過程中逐漸增大．5．求R的平均值可用兩種方法：第一種是用R＝U/I算出各次的測(cè)量值，再取平均值；第二種是用圖象(U-I圖線)來求出．若采用圖象法，在描點(diǎn)時(shí)，要盡量使各點(diǎn)間的距離拉大一些，連線時(shí)要盡可能的讓各點(diǎn)均勻分布在直線的兩側(cè)，個(gè)別明顯偏離較遠(yuǎn)的點(diǎn)可以不予考慮．

第六頁，編輯于星期一：十四點(diǎn)五分。第六頁，編輯于星期四：二十點(diǎn)三十六分。1．測(cè)量金屬絲直徑時(shí)出現(xiàn)誤差：(1)金屬絲本身直徑并不嚴(yán)格均勻；(2)螺旋測(cè)微器本身有誤差；(3)讀數(shù)時(shí)觀測(cè)有誤差．因此測(cè)量時(shí)要在金屬絲的不同部位，且不同方向上多測(cè)幾次．2．測(cè)量金屬絲長度時(shí)出現(xiàn)誤差：(1)長度為接入電路的有效長度；(2)讀數(shù)時(shí)觀測(cè)有誤差，因此要把金屬絲拉緊拉直，測(cè)量時(shí)在接線柱壓線處測(cè)，多測(cè)幾次．3．電阻R測(cè)量本身有誤差，因用外接法R測(cè)＜R真．因此ρ測(cè)＜ρ真．4．通電電流過大，時(shí)間過長，金屬絲發(fā)熱、電阻率變化．測(cè)量時(shí)要迅速果斷，避免其發(fā)熱．第七頁，編輯于星期一：十四點(diǎn)五分。第七頁，編輯于星期四：二十點(diǎn)三十六分?！纠?】實(shí)驗(yàn)室中有以下實(shí)驗(yàn)器材： A．金屬絲(L)，長度為L0，直徑為D B．電流表(A1)，量程10mA，內(nèi)阻r1＝40Ω C．電流表(A2)，量程500μA，內(nèi)阻r2＝750Ω D．電壓表(V)，量程10V，內(nèi)阻10kΩ E．電阻(R1)，阻值為100Ω，起保護(hù)作用 F．滑動(dòng)變阻器(R2)，總阻值約20ΩG．電池(E)，電動(dòng)勢(shì)1.5V，內(nèi)阻很小H．開關(guān)(S)I．導(dǎo)線若干

第八頁，編輯于星期一：十四點(diǎn)五分。第八頁，編輯于星期四：二十點(diǎn)三十六分。從提供的器材中選出適當(dāng)?shù)膶?shí)驗(yàn)器材，設(shè)計(jì)一電路來測(cè)量“金屬絲的電阻率”．要求方法簡(jiǎn)捷，有盡可能高的測(cè)量精度，并能得到多組數(shù)據(jù)．

(1)在方框中畫出你所設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)電路圖，并標(biāo)明所用器材的代號(hào)．

(2)若選測(cè)量數(shù)據(jù)中的一組數(shù)據(jù)計(jì)算電阻率ρ，則所用的表達(dá)式ρ＝________，式中各符號(hào)的意義是_______________________.第九頁，編輯于星期一：十四點(diǎn)五分。第九頁，編輯于星期四：二十點(diǎn)三十六分。解析：(1)因?yàn)殡娫措妱?dòng)勢(shì)E＝1.5V，而電壓表量程為10V，讀數(shù)不明顯，所以不選電壓表．已知內(nèi)阻的電流表可測(cè)電壓，所以選用A1或A2測(cè)電壓，R2的總電阻約為20Ω，題中要求測(cè)多組數(shù)據(jù)，故采用分壓接法，電路圖如圖所示．(2)因?yàn)镽L＝ 所以

得ρ＝ 式中I1為A1的讀數(shù)，I2為A2的讀數(shù)，r1為A1的內(nèi)阻，r2為A2的內(nèi)阻，L0為金屬絲的長度，D為金屬絲的直徑．

第十頁，編輯于星期一：十四點(diǎn)五分。第十頁，編輯于星期四：二十點(diǎn)三十六分。對(duì)電學(xué)實(shí)驗(yàn)器材的選擇一般分兩步考慮，首先要根據(jù)實(shí)驗(yàn)的要求設(shè)計(jì)好測(cè)量電路，選擇必要的相應(yīng)的器材時(shí)要著重考慮準(zhǔn)確性；然后設(shè)計(jì)供電電路，此時(shí)選擇相應(yīng)的器材時(shí)要著重考慮安全性．

第十一頁，編輯于星期一：十四點(diǎn)五分。第十一頁，編輯于星期四：二十點(diǎn)三十六分?！纠?】某同學(xué)想測(cè)量某導(dǎo)電溶液的電阻率，先在一根均勻的長玻璃管兩端各裝了一個(gè)電極(接觸電阻不計(jì))，兩電極相距L＝0.700m，其間充滿待測(cè)的導(dǎo)電溶液． 用如下器材進(jìn)行測(cè)量：電壓表(量程15V，內(nèi)阻約30kΩ)、電流表(量程300μA，內(nèi)阻約50Ω)、滑動(dòng)變阻器(100Ω，1A)、電池組(電動(dòng)勢(shì)E＝12V，內(nèi)阻r＝6Ω)、單刀單擲開關(guān)一個(gè)、導(dǎo)線若干．

第十二頁，編輯于星期一：十四點(diǎn)五分。第十二頁，編輯于星期四：二十點(diǎn)三十六分。下表是他測(cè)量通過管中導(dǎo)電液柱的電流及兩端電壓的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)．實(shí)驗(yàn)中他還用20分度的游標(biāo)卡尺測(cè)量了玻璃管的內(nèi)徑，結(jié)果如圖10－5－3所示

U/V01.03.05.07.09.011.0I/μA02265109155175240第十三頁，編輯于星期一：十四點(diǎn)五分。第十三頁，編輯于星期四：二十點(diǎn)三十六分。根據(jù)以上所述請(qǐng)回答下面的問題：(1)玻璃管內(nèi)徑d的測(cè)量值為________cm；(2)根據(jù)表中數(shù)據(jù)在圖10－5－4坐標(biāo)中已描點(diǎn)，請(qǐng)作出U—I圖象，根據(jù)圖象求出電阻R＝________Ω(保留兩位有效數(shù)字)； (3)計(jì)算導(dǎo)電溶液的電阻率表達(dá)式是ρ＝________(用R、d、L表示)，測(cè)量值為________Ω·m(保留兩位有效數(shù)字)；

第十四頁，編輯于星期一：十四點(diǎn)五分。第十四頁，編輯于星期四：二十點(diǎn)三十六分。(4)請(qǐng)?jiān)谔摼€框內(nèi)畫出測(cè)量導(dǎo)電溶液電阻的電路圖，并在圖10－5－2中補(bǔ)畫出未連接的導(dǎo)線．第十五頁，編輯于星期一：十四點(diǎn)五分。第十五頁，編輯于星期四：二十點(diǎn)三十六分。解析：(1)3.075±0.005(2)作出圖象如右圖所示由圖象的斜率求得電阻R為4.4×104～4.8×104. (3)玻璃管的橫截面積S＝

πd2，由R＝ρ

代入數(shù)據(jù)得電阻率為(49±3)Ω·m.

第十六頁，編輯于星期一：十四點(diǎn)五分。第十六頁，編輯于星期四：二十點(diǎn)三十六分。(4)這里主要有兩個(gè)主要問題，一是滑動(dòng)變阻器的接法，二是電流表的接法．由前面的測(cè)量結(jié)果可知，電阻較大，所以電流表用內(nèi)接法；由表一中的數(shù)據(jù)可知，電壓的測(cè)量范圍是0～11V，所以滑動(dòng)變阻器要用分壓接法． 電路圖和連線圖如下圖

第十七頁，編輯于星期一：十四點(diǎn)五分。第十七頁，編輯于星期四：二十點(diǎn)三十六分。實(shí)物連線應(yīng)注意的問題1．畫出實(shí)驗(yàn)電路圖；2．分析各元件連接方式，明確電表量程；3．畫線連接各元件，一般先從電源正極開始，到開關(guān)，再到滑動(dòng)變阻器等，按順序以單線連接方式將主電路中要串聯(lián)的元件依次串聯(lián)起來，然后再將要并聯(lián)的元件并聯(lián)到電路中，即“先串后并”；4．電壓表應(yīng)并聯(lián)，電流表應(yīng)串聯(lián)，且電流應(yīng)由正接線柱流入，負(fù)接線柱流出；

第十八頁，編輯于星期一：十四點(diǎn)五分。第十八頁，編輯于星期四：二十點(diǎn)三十六分。5．變阻器觸頭的位置應(yīng)保證電路中用電器安全為原則，即保證加在用電器兩端電壓合適；6．連線過程中盡量不交叉．所有連線必須連接到接線柱上；7．開關(guān)必須能控制整個(gè)電路，即開關(guān)斷開后，電源便無電流輸出，電路中電壓表和電流表指針均應(yīng)指零；8．連好實(shí)物圖后，再與原電路圖進(jìn)行對(duì)照，檢查是否有誤．第十九頁，編輯于星期一：十四點(diǎn)五分。第十九頁，編輯于星期四：二十點(diǎn)三十六分。【例3】(2010·浙大附中)有一根細(xì)長而均勻的金屬管線樣品，橫截面如圖10－5－5(甲)所示．此金屬管線長約30cm，電阻約10Ω.已知這種金屬的電阻率為ρ，因管內(nèi)中空部分截面積無法直接測(cè)量，請(qǐng)你設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)方案，測(cè)量中空部分的截面積S0，現(xiàn)有如下器材可選： 第二十頁，編輯于星期一：十四點(diǎn)五分。第二十頁，編輯于星期四：二十點(diǎn)三十六分。A．毫米刻度尺B．螺旋測(cè)微器C．電流表A1(600mA,1.0Ω)D．電流表A2(3A,0.1Ω)E．電壓表V(3V,6kΩ)F．滑動(dòng)變阻器R1(2kΩ，0.5A)G．滑動(dòng)變阻器R2(10Ω，2A)H．蓄電池E(6V,0.05Ω)I．開關(guān)一個(gè)，帶夾子的導(dǎo)線若干第二十一頁，編輯于星期一：十四點(diǎn)五分。第二十一頁，編輯于星期四：二十點(diǎn)三十六分。(2)在下面虛線框中畫出你所設(shè)計(jì)的電路圖，并把圖10－5－5(乙)的實(shí)物連成實(shí)際測(cè)量電路，要求盡可能測(cè)出多組有關(guān)數(shù)值．(3)實(shí)驗(yàn)中要測(cè)量的物理量有：___________________________________(4)計(jì)算金屬管線內(nèi)部空間截面積S0的表達(dá)式為：S0＝________.(1)以上器材中，應(yīng)選用的器材有________(只填代號(hào)字母)．

第二十二頁，編輯于星期一：十四點(diǎn)五分。第二十二頁，編輯于星期四：二十點(diǎn)三十六分。解析：(1)電壓表只能選量程3V的E，因此流過此金屬管線最大電流約為3V÷10Ω＝0.3A，故電流表選量程600mA的A1；滑動(dòng)變阻器R1最大阻值太大，不便于調(diào)節(jié)，故應(yīng)選滑動(dòng)變阻器R2.(2)由于Rx＝10Ω＜

Ω，故采用電流表外接法；要求盡可能測(cè)出多組有關(guān)數(shù)值，故應(yīng)采用滑動(dòng)變阻器的分壓式接法．

(4)金屬管線截面積S＝ρL/R，R＝