3.6 科学测量：金属丝的电阻率 课件（23张PPT）

(共23张PPT)
科学测量：金属丝的电阻率
第3章 恒定电流
鲁科版 （2019版） 必修3
一、伏安法测电阻
A
V
Rx
电流表内接法
A
V
Rx
电流表外接法
测量电路（工作电路）
一、伏安法测电阻
电流表内接法
电流表外接法
误差分析
测量结果
适用条件
结论
电流表 电压表不是理想的
减小实验误差
电流表内阻RA的分压导致
电压表内阻RV的分流导致
测量大电阻
测量小电阻
大内偏大 小外偏小
一、伏安法测电阻
定量比较法
试触比较法
三个电阻比较RX 、RV、 RA
待测电阻较大，采用内接法
一、伏安法测电阻
讨论：
如果在用伏安法测电阻时，已知电流表内阻，为了提高测量精度，采用电流表的什么接法呢？
如果已知电压表内阻，为了提高测量精度，采用电流表的什么接法呢？
一、伏安法测电阻
1、假设某次测量某定值电阻阻值时，已知电流表内阻大约为30Ω，电压表内阻大约是3000Ω，那么某测量待测电阻阻值大约分别为10Ω、100Ω、500Ω时，为了减小实验误差分别采用电流表的 、 、 （以上三空都选填“内接法”、“外接法”）。分别采用该接法的测量值相比真实值是 、 、 （以上三空都选填“偏大”、“偏小”、“不变”）。
2、假设某次测量某定值电阻阻值时，已知电流表内阻为30Ω，电压表内阻大约是3000Ω，那么某测量待测电阻阻值大约分别为10Ω、100Ω、500Ω时，为了减小实验误差分别采用电流表的 、 、 （以上三空都选填“内接法”、“外接法”）。分别采用该接法的真实值是 、 、 （以上三空都选填“可得出”、“不可得出”）。
一、伏安法测电阻
3、在伏安法测电阻的实验中，待测电阻Rx约为200Ω，电压表V的内阻约为2kΩ，电流表A的内阻约为10Ω，测量电路中电流表的连接方式如图（a）或图（b）所示，计算结果由Rx=U/I计算得出，式中U与I分别为电压表和电流表的读数；若将图（a）和图（b）中电路测得的电阻值分别记为Rx1和Rx2，则 （填“Rx1”或“Rx2”）更接近待测电阻的真实值，且测量值Rx1 （填“大于”、“等于”或“小于”）真实值，测量值Rx2③ （填“大于”、“等于”或“小于”）真实值。
一、伏安法测电阻
4、如图所示是伏安法测电阻的部分电路图，开关先后接通a和b时，观察电压表和电流表示数的变化，那么（ ）
A、若电压表示数有显著变化，测量R的值时，S应接a，测量值偏小；
B、若电压表示数有显著变化，测量R的值时，S应接b，测量值偏大；
C、若电流表示数有显著变化，测量R的值时，S应接a，测量值偏小；
D、若电流表示数有显著变化，测量R的值时，S应接b，测量值偏大；
一、伏安法测电阻
5、用电流表和电压表测量电阻Rx的阻值，分别如图（a）和（b）两种电路测量用电流表和电压表测量电阻Rx的阻值．如图所示，分别将图（a）和（b）两种测量电路连接到电路中，按照（a）图时，电流表示数为4.60mA，电压表示数为2.50V；按照（b）图时，电流表示数为5.00mA，电压表示数为2.30V，比较这两次结果，正确的是（ ）
A、电阻的真实值更接近543Ω，且大于543Ω；
B、电阻的真实值更接近543Ω，且小于543Ω；
C、电阻的真实值更接近460Ω，且大于460Ω；
D、电阻的真实值更接近460Ω，且小于460Ω；
U
U
电流调节范围
电流调节范围
使用条件
原则：安全性、精确性、节能性、方便性；
可从零开始；
可从零开始；
节能
滑动变阻器总阻值时待测的2-5倍
1、待测电压（电流）从零开始
2、待测电阻远大于滑动变阻器最大阻值
3、使用限流时实际电流还是 大于待测电阻的电流
“限流”选大电阻；
“分压”选小电阻；
限流式
分压式
控制电路
二、实验题的处理思路
电源电路
测量电路（工作电路）
控制电路---滑动变阻器的接法
电路原理图
1、仪器的选择
包括：电流表 电压表 滑动变阻器 定值电阻等
2、测量电路的选择
3、控制电路的“滑动变阻器”的接法选择
4、电路原理图的设计
二、实验题的处理思路
6、制定表格收集数据
7、图像处理数据
8、误差分析
二、实验题的处理思路
5、实物图的连接
待测电阻的电流从最小开始；即滑片位置
多测机组几组数据
表的接线柱的正负极
例1 某同学通过实验测定一个阻值约为5 Ω的电阻Rx的阻值.　　　　　　　　　　　　　　　　　　
(1)现有电源(4 V,内阻可不计)、滑动变阻器(0~50 Ω,额定电流为2 A)、开关和导线若干,以及下列电表:
A.电流表(0~3 A,内阻约为0.025 Ω); B.电流表(0~0.6 A,内阻约为0.125 Ω);
C.电压表(0~3 V,内阻约为3 kΩ); D.电压表(0~15 V,内阻约为15 kΩ).
为减小测量误差,在实验中,电流表应选用　　　　,电压表应选用　　　　(以上两空均填器材前的字母);实验电路应采用图中的　　(选填“甲”或“乙”).
B
C
甲
例题讲解
例题讲解
(2)图是测量Rx的实验器材实物图,图中已连接了部分导线.请根据在(1)问中所选的电路图,用笔画线代替导线补画图中实物间的连线.
(3)接通开关,改变滑动变阻器滑片P的位置,并记录对应的电流表示数I、电压表示数U.某次电表示数如图所示,可得该电阻的测量值Rx==　　　　Ω(保留两位有效数字).
5.2
例题讲解
(4)若在(1)问中选用甲电路,则产生误差的主要原因是　　　　;若在(1)问中选用乙电路,则产生误差的主要原因是　　　　.(均填选项前的字母)
A.电流表测量值小于流经Rx的电流值
B.电流表测量值大于流经Rx的电流值
C.电压表测量值小于Rx两端的电压值
D.电压表测量值大于Rx两端的电压值
　　B
　　D
例题讲解
三、测金属丝的电阻率
【实验目的】
1.测量金属丝的电阻率.
2.学习伏安法测电阻的方法.
【实验器材】
刻度尺、螺旋测微器、学生电源、滑动变阻器、
电压表、电流表、开关、金属丝、导线.
【实验原理与设计】
根据电阻公式R=ρ,可得ρ=R.用伏安法测量金属丝的电阻,由于金属丝电阻通常较小(长度有限),一般选用外接法.用螺旋测微器测量金属丝的直径,用刻度尺测出金属丝的长度.根据电阻公式,计算出金属丝的电阻率.
三、测金属丝的电阻率
【实验步骤】
1.用螺旋测微器多次测量金属丝的直径,算出其平均值.
2.把金属丝两端固定在接线柱上,使其拉直,用刻度尺多次测量接入电路部分的金属丝的长度,算出其平均值.
3.按设计的电路图连接电路,并将滑动变阻器的滑片置于阻值最大端.
4.闭合开关,改变滑片位置,测出若干组电流、电压值,填入你设计的表格中.
5.测量结束后打开开关,拆除电路,整理实验器材.
【数据分析】
将测量的数据记入你设计的表格中,并计算出金属丝的电阻值、横截面积和长度,将以上计算出的数据代入ρ=R中,求出电阻率.
三、测金属丝的电阻率
例1 在“测定金属丝的电阻率”实验中,所用测量仪器均已校准.待测金属丝接入电路部分的长度约为50 cm.
(1)用螺旋测微器测量金属丝的直径,其中某一次测量结果如图所示,其读数应为 　mm.(该值接近多次测量的平均值)
0.397(0.395~0.399均可)
三、测金属丝的电阻率
(2)用伏安法测金属丝的电阻Rx.实验所用器材为::
电池组(电动势为3 V,内阻约1 Ω)、
电流表(内阻约0.1 Ω)、
电压表(内阻约3 kΩ)、
滑动变阻器R(0~20 Ω,额定电流为2 A)、
开关、导线若干.
某小组同学利用以上器材正确连接好电路,进行实验测量,记录数据如下表:
三、测金属丝的电阻率
甲
由以上数据可知测量Rx是采用图中的　　　　(选填“甲”或“乙”)图.
三、测金属丝的电阻率
3.现有一合金制成的圆柱体,为测量该合金的电阻率,现用“伏安法”测圆柱体两端之间的电阻,用螺旋测微器测量该圆柱体的直径,用游标卡尺测量该圆柱体的长度.螺旋测微器和游标卡尺的示数如图甲和乙所示.
(1)由图读得圆柱体的直径为　　　　mm,长度为　　　　cm.
(2)若流经圆柱体的电流为I,圆柱体两端的电压为U,圆柱体的直径和长度分别用d、l表示,则用测得的d、l、I、U表示的电阻率的关系式为ρ=　　　　.
4.240
1.847