3.6科学测量：金属丝的电阻率 学案

2021-2022学年高二物理学案（鲁科版2019必修三） 班级 姓名 学号
实验二 测定金属丝的电阻率
【知识链接】
一、测量电路：测量待测电阻两端 与流过 的电路
电流表内接：电压表接 两点，此时有
电压表外接：电压表接 两点，此时有
规律与方法： 时选用内接法，
时选用外接法。
二、控制电路（虚线框内）：控制电路中电流或电压大小
（1）滑动变阻器限流接法
电源电动势（内阻不计）滑动变阻器最大阻值，待测电阻阻值，待测电阻两端的电压变化范围是
（2）滑动变阻器分压接法
电源电动势（内阻不计）滑动变阻器最大阻值，待测电阻阻值，待测电阻两端的电压变化范围是
规律与方法：
(1)要求回路中某部分电路的电流或电压实现从零开始可连续调节时必须采用分压接法。
(2)当被测电阻阻值Rx远大于滑动变阻器的最大值R，且实验要求的电压变化范围较大(或要求测量多组数据)时，必须采用分压接法。
(3)若采用限流接法，电路中实际电压(电流)总是超过实验仪器的量程时，只能采用分压接法。
【学习过程】
一、实验目的
1、学会使用各种常用电学仪器以及正确读数。
2、学会使用螺旋测微器以及正确读数。
3、学会用伏安法测量电阻的阻值，从而测出金属的电阻率。
二、实验原理
1、把金属丝接入电路中，用伏安法测导线的电阻R（R= ）。
2、用刻度尺测一段金属导线的长度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，根据电阻定律（ ），金属的电阻率
3、实验电路图：
三、实验器材
被测电阻丝，米尺， ，电压表， ，直流电源，开关， ，导线若干。
四、实验步骤
（1）用螺旋测微器在被测金属丝上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）按上图所示的电路原理图连接好用伏安法测电阻的实验电路。
（3）用毫米刻度尺测量接入电路中被测金属导线的有效长度，反复测量3次，求出其平均值。
（4）把滑动变阻器的滑片调节到使接入电路中的电阻值 的位置，如上图中 ，电路经检查确认无误后，闭合电键S。改变滑动变阻器滑片的位置，分别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，断开电键S。求出导线电阻R的平均值。
（5）将测得的R、、d的值，代入电阻率计算公式 中，计算出金属丝的电阻率。
（6）拆去实验线路，整理好实验器材。
五、注意事项
（1）测量金属导线的直径时要用螺旋测微器，其精度为 mm，直接测量的结果要估读到下一位数字。
（2）金属导线的电阻和电流表的内阻相差不是很大，因此在用伏安法测电阻时应该采用电流表的 法，
（3）为保证仪器安全，开始实验时滑动变阻器在电路中的阻值应调至 。
（4）实验过程中通过金属导线的电流不宜过大，通电时间不宜过长，以防止温度升高电阻率发生变化。
（3）为了减少电阻的计算误差，可以作U-I图象求出电阻的平均值。
（4）误差来源：
①直径测量，长度测量
②采用外接法则由于伏特表的分流影响，造成电阻测量值 ，即 。
③通电电流大小，时间长短。若通电时间长导致电阻丝发热，则电阻率变 。
（注：易错的是：测量电路（内、外接法）、控制电路（限流式和分压式）、量程的选择及有效数字、电阻R平均值的计算等。
易忘的是：金属丝未接入电路就测量其长度，测D时未按三个不同位置测量取平均值。）
例题1、在“测定金属丝的电阻率”的实验中，需要用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，用电流表和电压表测出金属丝的电阻R。
（1）实验中测量金属丝的长度和直径时，刻度尺和螺旋测微器的示数分别如图所示，则金属丝长度的测量值l= cm，金属丝直径的测量值为d= mm。
(
10
15
5
20
)
(
0
) (
60
)
(
b
a
乙
b
A
V
a
甲
V
A
)
(
0
)
(
0.5
1
1.5
2
2.5
U/v
I/mA
0
5
10
15
20
25
)（2）实验中给定电压表（内电阻为50kΩ）、电流表（内电阻为40Ω）、滑动变阻器（最大阻值为10Ω）、待测金属丝（电阻约为100Ω）、电源、开关及导线若干。
两位同学想用伏安法多次测量做出I-U图线求出待测金属丝的阻值，他们设计了甲、乙两个电路，你认为采用 图更合理（填“甲”或“乙”），电压表的右端应接在 点（填“a”或“b”）。
（3）用正确的方法测出了多组电流和电压值，并标在I-U坐标系中，如图中“×”所示。请你根据测量值画出图线，并求出金属丝的阻值Rx= Ω。则这种金属的电阻率约为
Ω m（该结果保留一位有效数字）。
例题2、在“测定金属的电阻率”的实验中，用螺旋测微器测量金属丝直径时的刻度位置如图5所示，用米尺测量金属丝的长度。金属丝的电阻大约为4Ω。先用伏安法测出金属丝的电阻，然后根据电阻定律计算出该金属材料的电阻率。
（1）从图5中读出金属丝的直径为______________。
（2）在用伏安法测定金属丝的电阻时，除被测的电阻丝外，还有如下供选择的实验器材：
直流电源：电动势约4.5V，内阻很小；
电流表：量程0～0.6A，内阻0.125Ω；
电流表：量程0～3.0A，内阻0.025Ω；
电压表V：量程0～3V，内阻3kΩ；
滑动变阻器：最大阻值10Ω；
滑动变阻器：最大阻值50Ω；
开关、导线等。
在可供选择的器材中，应该选用的电流表是_______________，应该选用的滑动变阻器是____________________。
（3）根据所选的器材，画出实验电路图。
（4）若根据伏安法测出电阻丝的电阻为＝4.1Ω，则这种金属材料的电阻率为___________Ω·m。（保留二位有效数字）
【巩固检测】
1、图中，用刻度尺测量物体的长度是______cm；
用螺旋测微器测金属丝直径结果分别是 mm、 cm、 cm。
2、在“测定金属的电阻率”的实验中，待测金属导线的电阻Rx约为5 Ω.实验室备有下列实验器材：
A．电压表V1(量程3 V，内阻约为15 kΩ)
B．电压表V2(量程15 V，内阻约为75 kΩ)
C．电流表A1(量程3 A，内阻约为0.2 Ω)
D．电流表A2(量程600 mA，内阻约为1 Ω)
E．变阻器R1(0～100 Ω，0.6 A)
F．变阻器R2(0～2000 Ω，0.1 A)
G．电池E(电动势为3 V，内阻约为0.3 Ω)
H．开关S，导线若干
(1)为提高实验精确度，减小实验误差，应选用的实验器材有____________________．
(2)为减小实验误差，应选用图实－8－16中________(填“(a)”或“(b)”)为该实验
的电路图，并按所选择的电路图把实物图用导线连接起来．
(3)若用刻度尺测得金属丝长度为60.00 cm，用螺旋测微器测得导线的直径为0.635 mm，两电表的示数分别如下图所示，则电阻值为________Ω，电阻率为_________Ωm
读数：
参考答案：
例1（1）62.7cm 0.128mm
（2）乙 a
（3）88Ω 2X0-6Ω m
例2 （1）0.521mm
（2）A1 R1
（3）
（4）4.3X0-6Ω m
巩固：
9.8cm 2.250mm 0.0185cm 0.2150cm
(1)ADEGH
(2)b
(3)2.4Ω 1.26X10-6Ω m
2