2018版高中物理第3章恒定电流第5节实验：测定金属的电阻率学案鲁科版选修3

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1、第5节　实验：测定金属的电阻率一、实验目的(1)学会使用螺旋测微器及正确读数．(2)学会用伏安法测电阻．(3)测定金属的电阻率．二、实验原理1．用毫米刻度尺测一段金属丝导线的长度l，用螺旋测微器测导线的直径d，用伏安法测导线的电阻R，由R＝ρ，得ρ＝＝.2．用伏安法测电阻，其原理为I＝，则R＝，即测出导体两端的电压和通过的电流，便可计算出导体的电阻．但在测量中通常有两种方式，即电流表的内接法与外接法．(1)电流表内、外接法的比较内接法外接法电路图误差原因电流表分压U测＝Ux＋UA电压表分流I测＝Ix＋IV电阻测量值R测＝＝Rx

2、＋RA>Rx测量值大于真实值R测＝＝，应选用电流表内接法；(ⅱ)若<，应选用电流表外接法；(ⅲ)若＝，两种方法均可．3．螺旋测微器的原理及应用(1)结构：如图351所示，测砧A和固定刻度B固定在尺架C上，可动刻度E、旋钮D、微调旋钮D′、测微螺杆F是连在一起的，通过精密螺纹套在B上．图351(2)测量原理：螺

3、旋测微器的螺距是0.5mm，螺栓上可动刻度一周为50格，当螺栓每转一周时，前进(或后退)一个螺距0.5mm.若螺栓每转过1格，前进(或后退)0.01mm，因此螺旋测微器的精确度为0.01mm.(3)操作与读数：使用螺旋测微器时，将被测物体放在小砧A和测微螺杆F之间，先使用粗调旋钮D，在测微螺杆F快靠近被测物体时，改用微调旋钮D′，听到咔咔声音停止转动，并用止动旋钮止动，然后读数．读数时，在固定刻度尺上读出大于0.5mm的部分，在可动刻度上读出不足0.5mm的部分，读可动刻度示数时还要注意估读一位数字．螺旋测微器的读数可用下式表

4、示：螺旋测微器的读数＝固定尺上的读数＋可动尺上的读数×精确度．如图352所示，读数为6.5mm＋0.01×20.3mm＝6.703mm.图352三、实验器材被测金属丝、米尺、螺旋测微器、电压表、电流表、直流电源、开关、滑动变阻器和导线若干.一、实验步骤1．用螺旋测微器在导线的三个不同位置上各测一次，并记录．2．将金属丝两端固定在接线柱上悬空挂直，用毫米刻度尺测量接入电路的金属丝长度l(即有效长度)，反复测量三次，并记录．3．依照图353中所示的电路图用导线把器材连好，并把滑动变阻器的阻值调至最大．图3534．电路经检查无误后，

5、闭合开关S，改变滑动变阻器滑动片的位置，读出几组相应的电流表、电压表的示数I和U的值；记入记录表格内，断开开关S.5．拆去实验线路，整理好实验器材．二、数据处理1．根据记录结果，计算出金属丝的直径d和长度l的平均值．2．根据记录的I、U值，计算出金属丝的平均电阻值R.3．将测得的R、l、d的值，代入电阻率计算公式ρ＝＝中，计算出金属丝的电阻率．三、误差分析1．直径和长度的测量造成偶然误差，应采取多次测量取平均值的方法减小误差．2．电压表、电流表读数造成偶然误差．读数时，视线垂直于表盘，可减小误差．3．测量电路中电压表、电流表的

6、接法对金属丝电阻测量造成系统误差，由于电路采用电流表外接法，造成电阻的测量值偏小．4．通过电流过大，时间过长，使金属丝发热导致电阻率变大而引起误差．四、注意事项1．导线的长度是连入电路的导线的有效长度(而不是金属丝的总长度)．2．由于被测金属导线的阻值较小，为了减小测量误差，应选用电流表外接法．3．测电阻时，电流不宜过大，通电时间不宜太长．4．为准确求出R的平均值，应采用UI图象法求电阻．实验探究1　实验器材的选择　某学习小组为测量一铜芯电线的电阻率，他们截取了一段电线，用米尺测出其长度为l，用螺旋测微器测得其直径为D，用多用

7、电表测得其电阻值约为2Ω，为提高测量的精度，该小组的人员从下列器材中挑选了一些元件，设计了一个电路，重新测量这段导线(用Rx表示)的电阻．A．学生电源(直流电压3V)B．电压表V1(量程为0～3.0V，内阻约为2kΩ)C．电压表V2(量程为0～15.0V，内阻约为6kΩ)D．电流表A1(量程为0～0.6A，内阻约为1Ω)E．电流表A2(量程为0～3.0A，内阻约为0.1Ω)F．滑动变阻器R1(最大阻值10Ω，额定电流2.0A)G．滑动变阻器R2(最大阻值1kΩ，额定电流0.5A)H．定值电阻R0(阻值为3Ω)I．开关S一个，导

8、线若干(1)为提高实验的精确度，请你为该实验小组设计电路图，并画在方框中．(2)实验时电压表选________，电流表选________，滑动变阻器选________(只填代号)．(3)某次测量时，电压表示数为U，电流表示数为I，则该铜芯电线材料的电阻率的表达式为ρ＝____