“探究导体电阻与其影响因素之间的关系”实验探析

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1、“探究导体电阻与其影响因素之间的关系”实验探析探究导体的电阻与它的长度、横截面积、材料三因素的定量关系，在高中物理教学中非常重要，也是学生学习的重点和难点，下面我们就一起探究对此实验的突破.1实验设计思路1.1实验器材设计AB接线柱间是一根粗细均匀长约80cm的金属丝（鎳珞丝），触片C与导体相连且可以沿金属丝自山移动，刻度尺测导体的长度.将六根材料相同、横截面积不同的金属丝（康铜丝）以“Z”字形连接，接线柱12、23、34、45、56、67间金属丝的长度相等（60cm）・1.2实验思想设计定量研究选用控制变量法：①保持导体的材料、横截面积不变，测出导体电阻与导体长度的定量关系；②保持导体

2、的材料、长度不变，测出导体电阻与横截面积的定量关系；③保持导体的长度、横截面积不变，测出导体电阻与导体材料的定量关系.1.3实验操作思路（1）探究导体电阻与其长度的定量关系实验操作：将器材中AB两接线柱接入电路（图2）,滑动变阻器调到适当位置，将触片C移到金屈丝的某一位置1,闭合电键，记录下此时电流表的示数I、AC间电压Ul、AC间长度L1；将触片C移到金属丝的另一位置2,记录下此时AC间的电压U2、AC间长度L2；逐渐移动触片位置并依此记录下电压表示数U3、U4、U5……以及分别对应AC间长度L3、L4、L5……数据处理：方法一通过金属丝AB的电流不变，所以AC两端的电压与它的电阻成正

3、比•用纵坐标表示电压U,横坐标表示导体长度L,这样画出U-L图象，通过图象就得出导体两端的电压与长度的定量关系，即导体电阻R与长度L的定量关系.方法二将记录的电压表示数U,导体AC间长度L,电流表示数I输入到Excel表中，利用公式，可以直接得到电阻值.Excel表会根据电阻R和长度L的儿组数据生成R与L的函数图象.实验结论：导体电阻R与导体长度L成正比.（2）探究导体电阻和横截面积的定量关系实验器材：将六根材料相同、横截面积不同的金属丝（康铜丝）以字形连接，接线柱12、23、34、45、56、67间金属丝的长度相等（60cm）・实验操作：将器材的两接线柱17接入电路（图3）,滑动变阻器

4、调至适当位置，闭合电键，记录下此时电流表的示数I,用电压表分别测量12,23,34……接线柱间的电压Ul、U2、U3……•用游标卡尺或螺旋测微器分别测量各金属丝的直径，并计算出各金属丝的横截面积SI,S2,S3……数据处理：方法一通过字形金屈丝的电流不变，所以金属丝两端的电压与它的电阻成正比•用纵坐标表示电压U,横坐标表示导体横截面积的倒数1/S,这样画出U-1/S图象，通过图象就得出导体两端的电压与横截面积的定量关系，即导体电阻R与横截面积S的定量关系.方法二将记录的康铜丝直径、电压表示数U、导体横截面积S、电流表示数I输入到Excel表中，利用公式，可以直接得到横截面积、横截面积的倒

5、数以及电阻值.Excel表会根据电阻R和横截面积S、横截面积的倒数1/S的几组数据生成R与S以及R与1/S的函数图象.实验结论导体电阻R与导体横截面积的倒数1/S成正比，即导体电阻R与导体横截面积S成反比.（3）探究导体电阻与导体材料的关系通过上面两个探究实验得岀导体电阻与导体长度成正比、与导体横截面积成反比，即R二kLS.数据处理：方法一将以上实验数据R、L、S代入上述公式，分别求出（1）屮和（2）中的比例系数k,对比得k值仅与导体的材料有关.方法二将记录的电压表示数U,电流表示数I,导体长度L,导体的横截面积S输入到Excel表中，利用公式，可以直接得到电阻R和比值L/S.Excel

6、表会根据电阻R和比值L/S的几组数据生成R与L/S的函数图象•通过比较图象的斜率可以得出k值仅与导体的材料冇关，是表征材料性质的一个重耍的物理量，叫做这种材料的电阻率，用符号P表示.2实验的解题突破近几年各地高考题中，对此实验模型的考查较多，有的是直接考查原理，有的是应用实验的基木模型探究类似问题•下面我们就来体验一下.(2011年浙江高考)在“探究导体电阻与其影响因素的定量关系”实验中，为了探究3根材料未知、横截面积均为S=0.20mm2的金属丝a、b、c的电阻率，采用如图4所示的实验电路・M为金属丝c的左端点，0为金属丝的a的右端点，P是金属丝上可移动的接触点•在实验过程中，电流表读

7、数始终为1=1.25A.电压表读数U随OP间距离的变化如表1.表lx/A60080010001400180021002300U/V3.955.106.506.827.027.859.05x/A70090012001600200022002400U/V4.505.906.656.937.158.509.75(1)绘出电压表读数U随0P间距离x变化的图线；(2)求出金属丝的电阻率P,并进行比较.分析解答本题目应把握以下三个关键点：(1)