教科版（2019） 必修 第三册 2.4 电路及其应用实验二：测金属的电阻率（共24张PPT）

(共24张PPT)
1)实验目的：
①掌握电流表、电压表的使用原则和读数方法,以及滑动变阻器的使用方法
②学会正确地使用螺旋测微器,掌握螺旋测微器的读数规则．
③掌握测定金属电阻率的方法、步骤
实验二：测定金属的电阻率
欧姆定律和电阻定律,用毫米刻度尺测一段金属丝的长度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,由R=ρL/s,所以金属丝的电阻率
3)实验器材:
被测金属丝、毫米刻度尺、螺旋测微器、电压表、电流表、直流电源、电键、滑动变阻器、导线等.
2)实验原理:
①用螺旋测微器在被测金属导线三个不同位置各测一次直径,求出其平均值d.
②依照电路图用导线将器材连好,将滑动变阻器的阻值调至最大.
4)实验步骤:
③用毫米刻度尺测量接入电路中的被测金属导线的长度,即有效长度,反复测量3次,求出其平均值l.
④电路经检查确认无误后,闭合电键S,改变滑动变阻器滑动片的位置,读出几组相应的电流值和电压值,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、l、d值代入电阻率计算
公式,计算出金属导线的电阻率.
⑥拆去实验线路,整理好实验器材.
注：①在求Rx的平均值时可用两种方法:
第一种是用Rx=U/I,算出各次的数值,再取平均值.
第二种是用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,代入电阻率计算公式
5)注意事项:
①用螺旋测微器测金属导线的直径应在三个不同位置各测一次，求其平均值．
②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，应至少测量3次，求其平均值．
例1　在“测定金属的电阻率”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.
典例精析
(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).
解析　螺旋测微器的读数为0 mm＋39.8×0.01 mm＝0.398 mm.
0.398(0.395～0.399均正确)
(2)用伏安法测金属丝的电阻Rx.实验所用器材为电池组(3 V)、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：
次数 1 2 3 4 5 6 7
U/V 0.10 0.30 0.70 1.00 1.50 1.70 2.30
I/A 0.020 0.060 0.160 0.220 0.340 0.460 0.520
由以上实验数据可知，他们测量Rx是采用图5中的________图(选填“甲”或“乙”).
图5
解析　由实验记录的数据可知Rx的阻值大约为5 Ω.由题知Rx RV，故电流表 外接.若滑动变阻器接为限流式接法，则Rx两端的电压最小值Umin＝　　　　　U≈0.6 V，而从实验数据可知Rx两端电压为0.10 V，因此滑动变阻器应采用分压式接法，因此选甲图.
甲
(3)图6是测量Rx的实验器材实物图，图中已连接了部分导线，滑动变阻器的滑片P置于变阻器的一端.请根据(2)所选的电路图，补充完成图中实物间的连线，并使闭合开关的瞬间，电压表或电流表不至于被烧坏.
图6
解析　如图甲所示
甲
答案　见解析图甲　
(4)这个小组的同学在坐标纸上建立U、I坐标系，如图7所示，图中已标出了与测量数据对应的4个坐标点.请在图中标出第2、4、6次测量数据的坐标点，并描绘出U－I图线.由图线得到金属丝的阻值Rx＝________ Ω(保留两位有效数字).
图7
解析　选尽可能多的点连成一条直线，不在直线上的点均匀分布在直线两侧，如图乙所示.
乙
图线的斜率反映了金属丝的电阻，因此金属丝的电阻值Rx≈4.5 Ω.
答案　见解析图乙　4.5(4.3～4.7均正确)　
(5)根据以上数据可以估算出金属丝电阻率约为________(填选项前的符号).
A.1×10－2 Ω·m B.1×10－3 Ω·m
C.1×10－6 Ω·m D.1×10－8 Ω·m
C
总结提升
(1)实物连接时，注意导线不能相交叉，并且要注意闭合开关时，分压电路的输出端电压要为零.
(2)对螺旋测微器进行读数时要注意：①以毫米为单位时，小数点后面要有三位有效数字，特别是最后一位估读数字为零时，不能省略.②在读数时注意半毫米刻度线是否已露出.
[针对训练]
1．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所示，用米尺测量金属丝的长度l＝1.000 m．金属丝的电阻大约为5.0 Ω，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)从图中读出金属丝的直径为________mm.
(2)在用伏安法测定金属丝的电阻时，除被测电阻丝外，还有以下供选择的实验器材：
A．直流电源(电压约4.5 V)
B．直流电压表V(量程0～3 V，内阻约3 kΩ)
C．直流电流表A1(量程0～0.6 A，内阻约0.125 Ω)
D．直流电流表A2(量程0～3.0 A，内阻约0.025 Ω)
E．滑动变阻器R1(最大阻值10 Ω)
F．滑动变阻器R2(最大阻值50 Ω)
G．开关，导线若干
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)根据所选的器材和实验电路图，用细线代替导线将下边的实物连接成实验电路．
2.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(4V)、滑动变阻器(0～50 Ω，额定电流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0.025 Ω)
B.电流表(0～0.6 A，内阻约0.125 Ω)
C.电压表(0～3 V，内阻约3 kΩ)
D.电压表(0～15 V，内阻约15 kΩ)
解析答案
为减小测量误差，在实验中，电流表应选用________，电压表应选用________(选填器材前的字母)；实验电路应采用图12中的________(选填“甲”或“乙”).
图12
答案　B　C　甲　
解析答案
(2)图13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，补充完成图中实物间的连线.
图13
解析　如图所示
答案　见解析图　
解析答案
(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14所示，可得该电阻的测量值Rx＝ ＝________Ω(保留两位有效数字).
图14
解析　电流表、电压表的读数分别为I＝0.50 A，U＝2.60 V，所以Rx＝
Ω＝5.2 Ω.
5.2　
解析答案
(4)若在(1)问中选用甲电路，产生误差的主要原因是______；若在(1)问中选用乙电路，产生误差的主要原因是________.(选填选项前的字母)
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
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解析　甲电路中产生误差的主要原因是电压表的分流作用，电流表测量的电流大于通过被测电阻Rx的电流，选项B正确.
乙电路中产生误差的主要原因是电流表的分压作用，使电压表测量的电压大于被测电阻Rx两端的电压，故选项D正确.
D
B