11.3 实验：导体电阻率的测量 第2课时（17张PPT）课件 2024-2025学年高一物理人教版（2019）必修第三册

(共17张PPT)
第十一章 电路及其应用
第3节 实验：导体电阻率的测量
1、上节课的学习中学到，一段导体的电阻如何确定？
2、根据电阻定律，如何来测量导体的电阻率？
测量电阻、导体的长度、导体的横截面积
1.实验目的：测定金属丝的电阻率
2.实验原理：用电压表测金属丝两端的电压，用电流表测通过金属丝的电流，根据计算金属丝的电阻Rx，然后用毫米刻度尺测量金属丝的有效长度l，用螺旋测微器测量金属丝的直径d，计算出金属丝的横截面积S；根据电阻定律，得出计算金属电阻率的公式。
实验电路图如图所示
金属丝电阻率的测量
测量工具：毫米刻度尺（电阻丝总长度约几十厘米，可选用毫米刻度尺）；分度值1mm，可估读到0.1mm；
测量思路：测量接入电路的电阻丝有效长度，多测几次求取平均值。
有效长度
测金属丝的长度
测量思路：测量金属丝的直径d，间接得出金属丝的横截面积。
测量方法：（1）选刻度尺，利用累积法测直径；
测金属丝的直径
（2）选螺旋测微器或游标卡尺直接测量直径，在电阻丝的不同位置测量3次，求得直径的平均值。
为减小误差，尽量选用螺旋测微器。
又该如何测导体的电阻呢？
误差分析
电流表外接
电压表的示数：
电流表的示数：
测量值偏小，测量小电阻，减小电压表的分流作用
测导体的电阻
测量方法：伏安法
电流表内接
电压表的示数：
电流表的示数：
测量值偏大，测量大电阻，减小电流表的分压作用
U测＞U真
I测=I真
3.实验器材
待测金属丝，直流电源(4 V)，电流表(0～0.6A)，电压表(0~3V)，滑动变阻器(50Ω)，开关，导线若干，螺旋测微器，毫米刻度尺。
4.实验步骤
(1) 测直径:用螺旋测微器在被测金属丝的三个不同位置
各测一次直径，求出直径平均值d。
(2) 连电路:按实验原理图连接好用伏安法测电阻的实验电路。
(3) 量长度:用毫米刻度尺测量接入电路中的被测金属丝的有效长度，反复测量3次，求出其平均值l。
(4) 求电阻:把滑动变阻器的滑片调节到使接入电路中的电阻值最小的位置(限流式接法时调至最大位置)，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，填入表格内，断开开关S，求出导线电阻Rx的平均值。
(5)拆除实验电路,整理好实验器材。
5.数据处理
(1)求Rx的平均值的两种方法：
①第一种是用 算出各次测量的数值，再取平均值。
②第二种是描点作图，作出的U—I图线，求出图线的斜率，即为。
(2)计算电阻率：将测得的数据、l、d的值代入电阻率计算公式。
6.误差分析
(1)金属丝直径、长度的测量带来误差。
(2)若为内接法，电流表分压造成误差；若为外接法，电压表分流带来误差。
(3)通电电流大小、时间长短、致使电阻丝发热,电阻率随之变化。
7.注意事项
(1)测量直径应在导线连入电路前进行，测量金属丝的长度，应在导线连入电路后拉直的情况下进行。测量有效长度(即两接线柱之间的长度)。
(2)本实验中被测金属丝的阻值较小，故采用电流表外接法。
(3)电流不宜太大(电流表用0～0.6A量程)，通电时间不宜太长，以免金属丝温度升高，导致电阻率在实验过程中变大。
1.在“测定金属的电阻率”的实验中，
(1)某同学用螺旋测微器测金属丝直径时，
测得结果如图3-14甲所示，则该金属丝的
直径为________mm。
(2)用量程为3V的电压表和量程为0.6A的电流表测金属丝的电压和电流时的读数如图3-14乙所示，则电压表的读数为_______V，电流表的读数为_________A。
(3)用米尺测量金属丝的长度L=0.810 m。利用以上测量数据，可得这种材料的电阻率为_________Ω·m(保留两位有效数字)。
2.935
2.60
0.52
4.2×105
2.某同学测量一个圆柱体的电阻率，需要测量圆柱体的尺寸和电阻。
(1)分别使用游标卡尺和螺旋测微器测量圆柱体的长度和直径，某次测量的示数如图甲和乙所示，长度为_______cm，直径为_______mm。
(2)按图3-17丙连接电路后，实验操作如下：
①将滑动变阻器R1的滑片置于阻值最______
(选填“大”或“小”)处；将S2拨向接点1，
闭合S1，调节R1，使电流表示数为I0。
②将电阻箱R2的阻值调至最_____(选填“大”或“小”)，S2拨向接点2；保持R1不变，调节R2，使电流表示数仍为I0，此时R阻值为1280Ω。
(3)由此可知，圆柱体的电阻为______。
5.01
5.316
大
大
1280
3.在“测定金属的电阻率”的实验中:
(1)某同学用螺旋测微器测金属丝直径时,测得结果如图1所示,则该金属丝的直径为 mm。
(2)用量程为3 V的电压表和量程为0.6 A的电流表测金属丝的电压和电流时的读数如图2所示,则电压表的示数为 V,电流表的示数为 A。
(3)用米尺测得金属丝的长度L=0.810 m。利用以上测量数据,可得这种材料的电阻率为 Ω·m(保留2位有效数字)。
【答案】(1)2.938(合理范围均可) (2)2.60 0.52 (3)4.2×10-5