高中物理第二章恒定電流實(shí)驗(yàn)測(cè)定金屬的電阻率課件新人教版

第二章

恒定電流實(shí)驗(yàn)：測(cè)定金屬的電阻率學(xué)習(xí)目標(biāo)

1.進(jìn)一步掌握用伏安法測(cè)電阻的電路的設(shè)計(jì)思想.2.掌握螺旋測(cè)微器的讀數(shù)方法.3.掌握測(cè)定金屬電阻率的實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)過程及數(shù)據(jù)處理方法.內(nèi)容索引知識(shí)探究題型探究達(dá)標(biāo)檢測(cè)知識(shí)探究1一、螺旋測(cè)微器的讀數(shù)原理導(dǎo)學(xué)探究1.構(gòu)造及原理如圖1所示，它的測(cè)砧A和固定刻度B固定在尺架C上，可動(dòng)刻度E、旋鈕D、微調(diào)旋鈕D′是與測(cè)微螺桿F連在一起的，并通過精密螺紋套在B上，精密螺紋的螺距是0.5mm，即旋鈕D每轉(zhuǎn)一周，測(cè)微螺桿F前進(jìn)或后退

mm，可動(dòng)刻度分成50等份，每一等份表示

.0.50.01mm圖12.使用方法當(dāng)A與F并攏時(shí)，可動(dòng)刻度E的零點(diǎn)恰好跟固定刻度B的零點(diǎn)重合，逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)旋鈕D，將測(cè)微螺桿F旋出，把被測(cè)物體放入A、F之間的夾縫中，再順時(shí)針旋轉(zhuǎn)旋鈕D，F(xiàn)快要接觸被測(cè)物時(shí)，要停止使用旋鈕D，改用微調(diào)旋鈕D′，直到聽到“咔、咔”聲.3.讀數(shù)方法L＝固定刻度示數(shù)＋可動(dòng)刻度示數(shù)(估讀一位)×分度值.注意：(1)以毫米為單位時(shí)，小數(shù)點(diǎn)后面要有三位有效數(shù)字，特別是最后一位估讀數(shù)字為零時(shí)，不能省略.(2)在讀數(shù)時(shí)注意半毫米刻度線是否已露出.(2)用

測(cè)出金屬絲的長(zhǎng)度l，用____________測(cè)出金屬絲的直徑d，算出橫截面積S(S＝).(3)由電阻定律R＝______，得

，求出電阻率.二、測(cè)定金屬的電阻率1.實(shí)驗(yàn)原理(1)把金屬絲接入電路中，用伏安法測(cè)金屬絲的電阻R(R＝

).電路原理圖如圖2所示.圖2毫米刻度尺螺旋測(cè)微器2.實(shí)驗(yàn)器材螺旋測(cè)微器、

、電壓表、電流表、定值電阻、開關(guān)及導(dǎo)線、被測(cè)金屬導(dǎo)線、電池、

.3.實(shí)驗(yàn)步驟(1)測(cè)直徑：用螺旋測(cè)微器在被測(cè)金屬導(dǎo)線上三個(gè)不同位置各測(cè)一次直徑，并記錄.(2)連電路：按如圖2所示的電路圖連接實(shí)驗(yàn)電路.(3)量長(zhǎng)度：用

測(cè)量接入電路中的被測(cè)金屬導(dǎo)線的有效長(zhǎng)度，重復(fù)測(cè)量3次，并記錄.毫米刻度尺滑動(dòng)變阻器毫米刻度尺(4)求電阻：把滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭調(diào)節(jié)到使接入電路中的電阻值_____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)變阻器滑動(dòng)觸頭的位置，讀出幾組相應(yīng)的電流表、電壓表的示數(shù)I和U的值，記入表格內(nèi)，斷開開關(guān)S.(5)拆除實(shí)驗(yàn)電路，整理好實(shí)驗(yàn)器材.最大4.數(shù)據(jù)處理電阻R的數(shù)值可用以下兩種方法確定：(1)計(jì)算法：利用每次測(cè)量的U、I值分別計(jì)算出電阻，再求出電阻的

作為測(cè)量結(jié)果.(2)圖象法：可建立I－U坐標(biāo)系，將測(cè)量的U、I值描點(diǎn)作出圖象，利用圖象的

來求出電阻值R.平均值斜率5.實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)(1)因一般金屬絲電阻較小，為了減少實(shí)驗(yàn)的系統(tǒng)誤差，必須選擇電流表

法；(2)本實(shí)驗(yàn)若用限流式接法，在接通電源之前應(yīng)將滑動(dòng)變阻器調(diào)到阻值_____狀態(tài).(3)測(cè)量l時(shí)應(yīng)測(cè)接入電路的金屬絲的

長(zhǎng)度(即兩接線柱之間的長(zhǎng)度)；在金屬絲的3個(gè)不同位置上用螺旋測(cè)微器測(cè)量直徑d.(4)電流不宜過

(電流表用0～0.6A量程)，通電時(shí)間不宜

，以免電阻率因溫度升高而變化.最大太長(zhǎng)外接有效大2題型探究例1在“探究電阻與長(zhǎng)度、橫截面積的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中，用刻度尺測(cè)量金屬絲直徑時(shí)的刻度位置如圖3所示，金屬絲的匝數(shù)為36，用米尺測(cè)出金屬絲的長(zhǎng)度L，金屬絲的電阻大約為5Ω，先用伏安法測(cè)出金屬絲的電阻R，然后用控制變量法探究電阻與導(dǎo)體長(zhǎng)度、橫截面積的關(guān)系.圖3一、實(shí)驗(yàn)原理與操作(1)從圖中讀出金屬絲的直徑為________mm.0.703答案解析從圖中可讀出緊密繞制的金屬絲的寬度為2.53cm，故直徑為≈0.0703cm＝0.703mm(0.701mm～0.705mm均可).(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0～3V，內(nèi)阻約10kΩB.電壓表0～15V，內(nèi)阻約50kΩC.電流表0～0.6A，內(nèi)阻約0.05ΩD.電流表0～3A，內(nèi)阻約0.01ΩE.滑動(dòng)變阻器，0～10ΩF.滑動(dòng)變阻器，0～100Ω①要求較準(zhǔn)確地測(cè)出其阻值，電壓表應(yīng)選____，電流表應(yīng)選____，滑動(dòng)變阻器應(yīng)選____.(填序號(hào))答案解析圖3ACE①因?yàn)閮晒?jié)干電池的電動(dòng)勢(shì)是3V，用3V量程的電壓表A；因?yàn)榻饘俳z的電阻大約為5Ω，如果把3V的電動(dòng)勢(shì)全加在金屬絲上，電流才是0.6A，因此用量程是0.6A的電流表C；此題中金屬絲的電阻大約為5Ω，為了減小實(shí)驗(yàn)誤差，應(yīng)選10Ω的滑動(dòng)變阻器E.②實(shí)驗(yàn)中某同學(xué)的實(shí)物接線如圖4所示，請(qǐng)指出該同學(xué)實(shí)物接線中的兩處明顯錯(cuò)誤.錯(cuò)誤a：_____________________________；錯(cuò)誤b：_____________________.答案圖4導(dǎo)線連接在滑動(dòng)變阻器的滑片上采用了電流表內(nèi)接法例2利用螺旋測(cè)微器、米尺和如圖5所示的器材(其中電流表的內(nèi)阻為1Ω，電壓表的內(nèi)阻為5kΩ)測(cè)量一根粗細(xì)均勻的阻值約為5Ω的金屬絲的電阻率.(1)用筆畫線代替導(dǎo)線，將圖中的器材連接成實(shí)物電路，要求連線不能交叉，電流表、電壓表應(yīng)該選擇合適的量程(已知電源的電動(dòng)勢(shì)為6V，滑動(dòng)變阻器的阻值為0～20Ω).二、儀器的讀數(shù)及數(shù)據(jù)處理圖5圖6圖7答案解析見解析圖由于金屬絲的電阻比電壓表的內(nèi)阻小得多，因此采用電流表外接法；由于金屬絲的電阻比滑動(dòng)變阻器的總電阻要小，因此采用限流式接法，為了保證滑動(dòng)變阻器起限流作用，滑動(dòng)變阻器應(yīng)該連接“B、C”或“A、D”接線柱；由題圖可以看出電流表應(yīng)該連接“－”接線柱和“0.6”接線柱，具體連線如圖所示.(2)實(shí)驗(yàn)時(shí)，用螺旋測(cè)微器測(cè)量金屬絲的直徑和用米尺測(cè)量金屬絲的長(zhǎng)度示數(shù)如圖6所示，電流表、電壓表的讀數(shù)如圖7所示.則金屬絲兩端的電壓U＝_______，電流I＝________，金屬絲的長(zhǎng)度l＝_________，直徑d＝______________.答案解析2.20V圖6圖70.44A30.50cm1.850×10－3m電壓表的量程是3V，所以讀數(shù)是2.20V；電流表的量程是0.6A，所以讀數(shù)是0.44A；由于螺旋測(cè)微器的半毫米刻度線已經(jīng)露出，因此讀數(shù)是1.850×10－3m；米尺的讀數(shù)是40.50cm－10.00cm＝30.50cm.(3)該金屬絲的電阻率是_______________.(保留兩位有效數(shù)字)答案解析4.4×10－5

Ω·m達(dá)標(biāo)檢測(cè)31.某同學(xué)探究電阻絲的電阻與哪些因素有關(guān).有如下器材：A.電源E(電動(dòng)勢(shì)為4V)；B.電流表A1(量程5mA，內(nèi)阻約為10Ω)；C.電流表A2(量程0.6A，內(nèi)阻約為1Ω)；D.電壓表V1(量程3V，內(nèi)阻約為1kΩ)；E.電壓表V2(量程15V，內(nèi)阻約為3kΩ)；F.滑動(dòng)變阻器R1(阻值0～2Ω)；G.滑動(dòng)變阻器R2(阻值0～20Ω)；H.開關(guān)及導(dǎo)線若干.12他對(duì)電阻絲做了有關(guān)測(cè)量，數(shù)據(jù)如下表所示.12編號(hào)金屬絲直徑D/mm金屬絲直徑的平方D2/mm2金屬絲長(zhǎng)度L/cm電阻R/Ω10.300.09100.0014.2020.300.0950.007.1530.600.36100.003.60(1)圖8是測(cè)量編號(hào)為2的電阻絲電阻時(shí)的備選原理圖，則該同學(xué)應(yīng)選擇電路_____(選填“甲”或“乙”)進(jìn)行測(cè)量.選用的器材代號(hào)為__________.12圖8答案甲ACDGH(2)請(qǐng)寫出電阻R與L、D間的關(guān)系式R＝_______(比例系數(shù)用ρ表示).根據(jù)表中數(shù)據(jù)，求出比例系數(shù)ρ＝___________Ω·m(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字).12圖8答案1.0×10－62.在“測(cè)定金屬的電阻率”的實(shí)驗(yàn)中需要測(cè)出其長(zhǎng)度L、直徑d和電阻R.(1)用螺旋測(cè)微器測(cè)金屬絲直徑時(shí)讀數(shù)如圖9甲，則金屬絲的直徑為_____________________mm.12答案解析0.697(0.696,0.698也對(duì))圖912螺旋測(cè)微器的讀數(shù)為(0＋0.5＋0.01×19.7)mm＝0.697mm.(0.696mm,0.698mm也對(duì))(2)若用圖乙測(cè)金屬絲的電阻，則測(cè)量結(jié)果將比真實(shí)值_