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《2020_2021学年新教材高中物理第三章恒定电流第三节实验2金属丝电阻率的测量课件粤教版必修3202103222158.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、实验2金属丝电阻率的测量一、实验目的1.学会使用伏安法测量电阻。2.会测量金属导体的电阻率。二、实验器材被测金属丝,直流电源(4V),电流表(0～0.6A),电压表(0～3V),滑动变阻器(50Ω),开关,导线若干,螺旋测微器,毫米刻度尺。实验必备·自主学习三、实验原理与设计1.实验原理:设金属导线长度为l,导线直径为d,电阻率为ρ,则:由R=,得:ρ=。2.实验设计:按伏安法测电阻的电路原理图连接好实验电路。实验过程·探究学习【实验步骤】1.直径测定:用螺旋测微器在被测金属丝上的三个不同位置各测一次直径,求出其平均值d,计算出金属丝的横截面积S=。2.电路连接:按图甲或乙所示的电路原
2、理图连接好用伏安法测电阻的实验电路。3.长度测量:用毫米刻度尺测量接入电路中的被测金属丝的有效长度,反复测量3次,求出其平均值l。4.电阻测量:把滑动变阻器的滑片调节到使接入电路中的电阻值最大的位置,电路经检查确认无误后,闭合开关S,改变滑动变阻器滑片位置,读出几组相应的电流表和电压表示数I和U的值,填入表格中,断开开关S,求出电阻Rx的平均值。5.拆除实验线路,整理好实验器材。【数据收集与分析】1.在求Rx的平均值时可用两种方法:(1)用Rx=分别算出各次的数值,再取平均值。(2)用U-I图线的斜率求出。2.计算电阻率:将记录的数据Rx、l、d的值代入电阻率计算式ρ=RxRx。【思考
3、·讨论】1.怎样测量被测金属导线的有效长度?提示:测量被测金属导线的有效长度,是指测量待测导线接入电路的两个端点之间的长度,亦即电压表两并入点间的部分待测导线长度。测量时应将导线拉直。2.闭合开关S之前,滑动变阻器的滑片处在什么位置?提示:闭合开关S之前,一定要使滑动变阻器的滑片处在有效电阻值最大的位置。【误差分析】(1)金属丝的横截面积是利用直径计算而得,直径的测量是产生误差的主要来源之一。(2)采用伏安法测量金属丝的电阻时,由于采用的是电流表外接法,测量值小于真实值,使电阻率的测量值偏小。(3)金属丝的长度测量、电流表和电压表的读数等会带来偶然误差。(4)由于金属丝通电后发热升温,
4、会使金属丝的电阻率变大,造成测量误差。【思考·讨论】测量金属丝直径,是在连入电路之前还是之后?提示:为了方便,测量直径时应在金属丝连入电路之前测量。实验研析·创新学习类型一 教材原型实验角度1实验原理和实验操作【典例1】某兴趣小组在做“测定金属丝的电阻率”的实验中,通过粗测电阻丝的电阻约为5Ω,为了使测量结果尽量准确,从实验室找出以下供选择的器材:A.电池组(3V,内阻约1Ω);B.电流表A1(0～3A,内阻0.0125Ω);C.电流表A2(0～0.6A,内阻0.125Ω);D.电压表V1(0～3V,内阻4kΩ);E.电压表V2(0～15V,内阻15kΩ);F.滑动变阻器R1(0～20
5、Ω,额定电流1A);G.滑动变阻器R2(0～2000Ω,额定电流0.3A);H.开关、导线若干。(1)上述器材中,电流表应选______________,电压表应选____________,滑动变阻器应选__________(填写器材前的字母)。为使通过待测金属丝的电流能从0～0.5A范围内改变,电路应选__________(填写甲、乙、丙、丁)。(2)若用L表示金属丝接入电路中的长度,d表示直径,U表示金属丝上的电压。I表示金属丝中的电流,请用以上字母写出计算金属丝电阻率的表达式ρ=__________。【解析】(1)由于电源电动势为3V,由I=A=0.5A,可知电路中最大电流约为0
6、.5A,则电流表选C;电表读数要达到半偏,则电压表选D;为了操作方便,应选择和被测电阻阻值相差不大的滑动变阻器,故选F;要求电流从零变化,故选用滑动变阻器的分压接法,又,故采用电流表的外接法,所以电路图甲符合。(2)根据欧姆定律可得Rx=,根据电阻定律可得Rx=,解得ρ=,即被测电阻的电阻率为ρ=。答案:(1)CDF甲(2)角度2实验数据处理【典例2】某学生用如图甲所示电路测金属导线的电阻率,可供使用的器材有:被测金属导线ab,电阻约为10Ω,允许流过的最大电流为0.8A;稳恒电源E,电源输出电压恒为E=12V;电压表V,量程为3V,内阻约5kΩ;保护电阻:R1=10Ω,R2=30Ω,
7、R3=200Ω;刻度尺、螺旋测微器,开关S,导线若干等。实验时的主要步骤如下:①用刻度尺量出导线ab的长度l,用螺旋测微器测出导线的直径d。②按如图甲所示电路将实验所需器材用导线连接好。③闭合开关S,移动接线触片P,测出aP长度x,读出电压表的示数U。④描点作出U-x图线求出金属导线的电阻率ρ。完成下列填空:(1)用螺旋测微器测量金属导线的直径d,其示数如图乙所示,该金属导线的直径d=__________mm。(2)如果实验时既要保证安全,又要
