2019-2020年高中物理第3章恒定电流实验：测定金属的电阻率教学案鲁科版选修3

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1、2019-2020年高中物理第3章恒定电流实验：测定金属的电阻率教学案鲁科版选修3一、实验目的1．掌握螺旋测微器的原理及读数方法。2．练习使用电流表、电压表及伏安法测电阻。3．测定金属的电阻率。二、实验原理1．电阻率的测定原理(1)把金属丝接入电路中，用伏安法测金属丝的电阻R。电路原理图如图1所示。图1(2)用毫米刻度尺测出金属丝的长度l，用螺旋测微器测出金属丝的直径d，算出横截面积S。(3)由电阻定律R＝，得ρ＝＝＝，求出电阻率。2．伏安法测电阻的两种电路类别电流表内接法电流表外接法电路图误差分析电压表示数UV＝UR

2、＋UA＞UR电流表示数IA＝IRR测＝＞＝R真电压表示数UV＝UR误差来源于电流表的分压作用电流表示数IA＝IR＋IV＞IRR测＝＜＝R真误差来源于电压表的分流作用适用条件R≫RAR≪RV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。四、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拉直，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2中所示的电路图用导线把器材连好，并把滑动变阻

3、器的阻值调至最大。图24．电路经检查无误后，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．整理好实验器材，实验结束。五、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。六、误差分析1．金属丝直径、长度的测量带来偶然误差。2．电流表外接法，R测

4、导致电阻率发生变化(系统误差)。七、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平均值，应采用UI图像法求电阻。附：螺旋测微器的构造、使用和读数1．构造如图3所示为螺旋测微器的结构图。它的小砧A和固定刻度B固定在框架C上，旋钮D、微调旋钮D′和可动刻度E、测微螺杆F连在一起，通过精密螺纹套在B上。图32．测量原理螺旋测微器的螺距是0.5mm，螺栓上可动刻度一周

5、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。图4螺旋测微器的读数可用下式表示：螺旋测微器的读数＝固定尺上的读数＋

6、可动尺上的读数×精确度。如图4所示，读数为6.5mm＋0.01×20.3mm＝6.703mm。[例1]　在测量金属丝电阻率的实验中，可供选用的器材如下。待测金属丝：Rx(阻值约为4Ω，额定电流约0.5A)；电压表：V(量程3V，内阻约3kΩ)；电流表：A1(量程0.6A，内阻约0.2Ω)；A2(量程3A，内阻约为0.05Ω)；电源：E1(电动势3V，内阻不计)；E2(电动势12V，内阻不计)；滑动变阻器：R(最大阻值约20Ω)；螺旋测微器；毫米刻度尺；开关S；导线。图5(1)用螺旋测微器测量金属丝的直径，示数如图5所示

7、，读数为________mm。(2)若滑动变阻器采用限流接法，为使测量尽量精确，电流表应选________、电源应选________(均填器材代号)，请画出电路原理图。[解析]　(1)螺旋测微器固定刻度上的读数为1.5mm，可动刻度上的读数为27.3×0.01mm＝0.273mm，故螺旋测微器的读数应为1.5mm＋0.273mm＝1.773mm。(2)由于待测电阻Rx的阻值约为4Ω，额定电流约为0.5A，故电流表选A1，电源选E1。实验电路原理图如图所示。[答案]　(1)1.773(1.771～1.775均正确)(2)

8、A1　E1　见解析图[例2]　在测定金属的电阻率的实验中，金属导线长约0.8m，直径小于1mm，电阻在5Ω左右，实验步骤如下：(1)用米尺测量金属导线的长度，测三次，求出平均值l，在金属导线的不同位置用________测量直径，求出平均值d。(2)用伏安法测量金属导线的电阻R。试把图6中所给的器材连接成测量R的合适的电路。图中电流