2020_2021学年高中物理第二章恒定电流实验：测定金属的电阻率课件新人教版选修3_1202103181205.ppt

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1、实验:测定金属的电阻率实验必备·自主学习一、实验目的1.掌握电流表、电压表和___________的使用方法及电流表和电压表的_____方法。2.掌握___________的原理及读数方法。3.会用_______测电阻,进一步测定金属的电阻率。二、实验器材被测金属丝、螺旋测微器、___________、电池组、电流表、电压表、___________、开关、导线若干。滑动变阻器读数螺旋测微器伏安法毫米刻度尺滑动变阻器【思考·讨论】因为螺旋测微器精度很高,所以在直径测量时,只进行一次测量就可以吗?提示:由于待测导线粗细可能不均

2、匀,要在不同位置测量三次求平均值。三、实验原理与设计1.电阻率的测量原理(1)把金属丝接入电路中,用伏安法测金属丝的电阻R(R=)。电路原理如图所示。(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(S=)。(3)由电阻定律R=,得ρ=,求出电阻率。2.螺旋测微器(1)构造:如图,S为_____刻度,H为_____刻度。(2)原理:可动刻度H上的刻度为___等份,则螺旋测微器的精确度为_____mm。(3)读数①测量时被测物体长度的半毫米数由固定刻度读出,不足半毫米部分由________

3、_读出。②测量值(mm)=___________(mm)(注意半毫米刻度线是否露出)+___________(估读一位)×0.01(mm)。固定可动500.01可动刻度固定刻度数可动刻度数③如图所示,固定刻度示数为2.0mm,而从可动刻度上读的示数为15.0,最后的读数为2.0mm+15.0×0.01mm=______mm。2.1503.游标卡尺(1)构造:_____、游标尺(主尺和游标尺上各有一个内、外测量爪),游标尺上还有一个_______(如图所示)。(2)用途:测量厚度、长度、深度、_____、_____。主尺深度

4、尺内径外径(3)原理:利用主尺的最小分度与游标尺的最小分度的差值制成。不管游标尺上有多少个小等分刻度,它的刻度部分的总长度比主尺上的同样多的小等分刻度少1mm。常见的游标卡尺的游标尺上小等分刻度有10格的、20格的、50格的,其读数如表:(4)读数:若用x表示从主尺上读出的______数,K表示从游标尺上读出与主尺上某一刻线对齐的游标的_____,则记录结果表示为(x+K×精确度)mm。整毫米格数实验过程·合作学习【实验步骤】1.直径测定:用螺旋测微器在被测金属导线上的三个不同位置各测一次直径,求出其平均值d,计算出导线的

5、横截面积S=。2.电路连接:按如图所示的原理电路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导线的有效长度,反复测量3次,求出其平均值l。4.U、I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,记录下来,并填入表格,断开开关S。5.拆去实验线路,整理好实验器材。【思考·讨论】(1)电流表为什么采用外接法?提示:本实验中被测金属导线的电阻值较小,因此实验电路一般采用

6、电流表外接法。(2)闭合开关前,滑动变阻器电阻位置?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。【数据收集与分析】1.金属丝直径的读数:(1)利用螺旋测微器测金属丝直径,读数时应特别小心半刻度是否露出。(2)因螺旋测微器的精确度为0.01mm,可动刻度上对齐的格数需要估读。所以,若以毫米为单位的话,最后一位应出现在小数点后的第三位上。(3)把三个不同位置的测量值求平均值作为直径d。2.金属丝长度的测量:(1)应测量接入电路中的有效长度。(2)因为用的是毫米刻度尺,读数时要读到毫米的下一位(别忘记

7、估读)。(3)把三次测量值求平均值作为长度l。3.电阻R的测量值的确定:方法一、平均值法:可以将每次测量的U、I分别计算出电阻,再求出电阻的平均值,作为测量结果。方法二、图象法:可建立U-I坐标系,将测量的对应U、I值描点作出图象,利用图象斜率来求出电阻值R。4.计算出金属丝的电阻率:将测得的R、l、d的值,代入电阻率计算公式ρ=。【思考·讨论】有效长度是指的什么?怎样测量更准确?提示:是指测量待测导线接入电路的两个端点之间的长度,亦即电压表两端点间的待测导线长度,测量时应将导线拉直,反复测量三次,求其平均值。【误差分析】

8、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,会使金属丝的电阻率变大,造成测量误差。