2.4实验：测量金属的电阻率课件 (共21张PPT) 高二上学期物理教科版（2019）必修第三册

(共21张PPT)
第4节 实验：测量金属的电阻率
第二章 电路及其应用
教学目标
根据电阻定律R=ρl/S，可得ρ=RS/l
实验设计
因此，测出金属丝的横截面积S、长度l和电阻R，就可求得该种金属的电阻率。
原理：
（1）如何选择待测金属材料？
实验设计
铜和铝的电阻率很小，要得到几欧姆到几十欧姆之间的电阻，需要很细或很长的导线，不方便
探究：
合金材料的电阻率较大，常用的有康铜、镍铬合金等
镍铬合金是电炉丝的常用材料，把它作为测量对象不必很长或很细，比较方便
（2）金属丝的长度l可以用刻度尺测量，金属丝的横截面直径d可以用螺旋测微器（千分尺测量），根据测得数据可以计算横截面积S。
螺旋测微器的测量原理是什么？如何操作测量？
实验设计
探究：
测量螺杆
测砧
旋钮
锁紧螺母
最小分度
固定刻度
微调旋钮
可动刻度
尺架
（1）结构
附录：螺旋测微器
精密螺纹的螺距为0.5mm，即D每旋转一周， F前进或后退0.5mm。
可动刻度 E上的刻度为50等份，每一小格表示0.01mm。
D
F
E
B
（2）原理
(3)读数方法
①由固定刻度上读出毫米数（注意半毫米线有没有出来）;
②由可动刻度读对齐的格数,并估读,再乘以0.01;
③待测长度为两者之和.
（4）螺旋测微器的使用方法
①使用前应先检查零点，方法是缓缓转动保护旋钮，使测杆和测砧（固定小砧）接触，此时可动尺上的零刻线应当和固定刻度的零刻线对正。
②左手持曲柄（U型框架），右手转动大旋钮使测杆与测砧间距稍大于被测物，放入被测物，转动保护旋钮K′到夹住被测物，听到“喀喀” 声时停止。
③拨固定旋钮使测杆固定后读数。
15
20
5
10
0
10
15
5
1mm+0.5mm+
10.1×0.01mm
=1.601mm
（3）金属丝的电阻可以使用多用电表直接测量，但是测量精确程度较低，一般只适合大致估测其数量级。
中学实验室较精确的测量通常采用伏安法R=U/I，如图为采用伏安法测量金属丝电阻的两种电路图。
实验设计
探究：
电流表外接
电流表内接
1.如果电流表和电压表都是理想电表，即电流表的内阻RA为零，电压表的内阻RV为无穷大，电流表内接法和外接法两种电路的测量结果有区别吗
实验设计
交流讨论：
电流表外接
电流表内接
答案：没有区别，都为R=U/I
2.因为电流表和电压表都不是理想电表，测量电阻时要产生误差。
（1）电流表外接法引起测量误差的原因是什么 电流表内接法引起测量误差的原因是什么
实验设计
交流讨论：
电流表外接
电流表内接
电流表外接误差：电流表测得的电流包括流过V表的电流
电流表内接误差：电压表测得的电压包括A表分到的电压
IV
UA
2.因为电流表和电压表都不是理想电表，测量电阻时要产生误差。
（2）两种电路的测量结果，比电阻的真实值偏大还是偏小？
（3）实际的电流表和电压表，内阻越大还是内阻越小越精确
实验设计
交流讨论：
电流表外接
电流表内接
R
电流表内阻越小越精确，电压表内阻越大越精确
IV
UA
R
<
R
R
>
实际测量时，要根据电阻大小与电流表和电压表内阻比较再选择接法
实验设计
内外接法的选择：
当待测电阻Rx远小于电压表本身电阻RV时，采用电流表外接
当待测电阻Rx远大于电流表本身电阻RA时，采用电流表内接
更准确的标准：
电流表外接
电流表内接
口诀：大内小外
如果希望在尽可能大的范围内改变待测电阻两端的电压，滑动变阻器的接法应该采用限流电路还是分压电路。
实验设计
讨论交流：
测电阻的限流式电路
测电阻的分压式电路
电压变化范围小
电压变化范围大
实验操作
1.用螺旋测微器测出金属丝的直径d，用S=πd2/4，计算出金属丝的横截面积S.
如果使用柔软的铜导线，测量其直径可以采用初中所学的累积法.
2.用刻度尺测量导体的长度l
注意：测量时要先把金属丝接入电路并拉直，然后用刻度尺量出它接入电路的长度
实验操作
3.用伏安法测量导体电阻R（如果条件允许，可以先用欧姆表粗略测量，然后跟据测量值选择外接法或内接法），选择限流电路或分压电压。
测量金属丝两端电压U和通过的电流I，并计算出金属丝的电阻R。
U-I 数据处理：
多组数据求平均值
作出U-I图像，通过图像的斜率求出电阻R的值
测量完毕后，断开开关并拆下器材回归原位
4.用ρ=RS/l计算出金属丝的电阻率
注意：电流不能太大，通电时间不能过长，以免温度升高影响测量的准确度
本课小结
2、实验设计
1、实验原理
3、实验操作
实验： 测量金属的电阻率
谢谢
大家