《学霸笔记 同步精讲》第11章 电路及其应用 3.第2课时　实验：金属丝电阻率的测量（课件）高中物理人教版必修三

(共28张PPT)
第2课时　实验:金属丝电阻率的测量
实验探究·新知导学
典例精讲·释疑解惑
随 堂 练 习
实验探究·新知导学
一、实验原理
1.把金属丝接入电路中,用伏安法测金属丝的电阻R( )。电路原理图如图所示。
二、实验器材
游标卡尺或螺旋测微器、刻度尺、电压表、电流表、定值电阻、开关及导线、被测金属导线、电池、滑动变阻器。
三、实验步骤
1.测直径:用螺旋测微器在被测金属导线上三个不同位置各测一次直径,并记录。
2.连电路:按如图所示的电路图连接实验电路。
3.量长度:用刻度尺测量接入电路中的被测金属导线的有效长度,重复测量3次,并记录。
4.求电阻: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,读取多组相应的电流值、电压值,记入表格内,断开开关S。
5.拆除实验电路,整理好实验器材。
四、数据处理
电阻R的数值可用以下两种方法确定:
1.计算法:利用每次测量的U、I值分别计算出电阻,再求出电阻的平均值作为测量结果。
2.图像法:可建立坐标系,将测量的U、I值描点作出U-I图像,利用图像的斜率来求出电阻值R。
五、注意事项
1.因一般金属丝电阻较小,为了减少实验的系统误差,必须选择电流表外接法。
2.测量l时应测接入电路的金属丝的有效长度(即两接线柱之间的长度);在金属丝的3个不同位置上用螺旋测微器测量直径d。
3.电流不宜过大(电流表用0~0.6 A量程),通电时间不宜太长,以免电阻率因温度升高而变化。
典例精讲·释疑解惑
知识点一
知识点二
实验原理与操作
【例题1】 在测量金属的电阻率的实验中,金属丝长为l、直径为d、阻值约为4 Ω,额定电流约0.5 A,可供选择的实验器材如下:
电压表:V(量程0~3 V,内阻约3 kΩ);
电流表:A1(量程0~0.6 A,内阻约0.2 Ω);
A2(量程0~3 A,内阻约0.05 Ω);
电源:E1(输出电压3 V,内阻不计);
E2(输出电压12 V,内阻不计);
滑动变阻器:R(最大阻值约20 Ω);
开关S;导线。
(1)若滑动变阻器采用限流式接法,为使测量得到的电阻R尽量精确,电流表应选　　　　,电源应选　　　　(均填器材代号),在虚线框中完成电路原理图。











(2)用上面测得的电阻R和已知的金属丝长度l、直径d,可根据电阻率的表达式ρ=　　　　算出所测金属的电阻率。
答案:(1)A1　E1　电路原理图见解析图　
解析:(1)在用伏安法测电阻的实验时,为使测量尽量精确,电流表、电压表指针需达到量程的 以上,又因待测电阻丝的额定电流为0.5 A,所以电流表选A1,电源选E1即可。因为金属丝电阻较小,应选择电流表外接法,电路原理图如图所示。
实物连线与数据处理
【例题2】 在金属丝电阻率的测量的实验中,待测金属丝的电阻Rx约为5 Ω,实验室备有下列实验器材:
A.电压表V1(量程0~3 V,内阻约为15 kΩ);
B.电压表V2(量程0~15 V,内阻约为75 kΩ);
C.电流表A1(量程0~3 A,内阻约为0.2 Ω);
D.电流表A2(量程0~0.6 A,内阻约为1 Ω);
E.滑动变阻器R1(0~10 Ω,0.6 A);
F.滑动变阻器R2(0~2 000 Ω,0.1 A);
G.电池组E(3 V);
H.开关S,导线若干。
(1)为减小实验误差,应选用的实验器材有　　　　(填器材前面的序号)。
(2)为减小实验误差,本实验采用的电路图如图所示,请把实物图用线连接起来。
(3)若用毫米刻度尺测得金属丝长度为60.00 cm,用螺旋测微器测得金属丝的直径及两电表的示数如图所示,则金属丝的直径为　 　　mm,电阻值为　 　　Ω。
答案:(1)ADEGH
(2)见解析图
(3)0.636　2.4
解析:(1)由于电源电动势为3 V,所以电压表应选A;被测电阻约为5 Ω,电路中的最大电流约为I=0.6 A,电流表应选D;根据滑动变阻器允许通过的最大电流可知,滑动变阻器应选E;还要选用电池组、开关和导线,故应选用的实验器材有ADEGH。
(2)实物连接如图所示。
(3)从螺旋测微器可以读出金属丝的直径为0.636 mm,从电压表可以读出电阻两端电压为1.20 V,从电流表可以读出通过电阻的电流为0.50 A,被测金属丝的阻值为Rx= Ω=2.4 Ω。
随 堂 练 习
1.(实验器材)(多选)做测量金属的电阻率的实验时,除待测的金属丝、电流表、电压表、滑动变阻器、开关和足够的导线外,还需要下列哪些实验器材(　　)
A.螺旋测微器 B.停表
C.刻度尺 D.直流电源
答案:ACD
解析:测量金属丝的长度用刻度尺,测量金属丝的直径用螺旋测微器,还需直流电源,故A、C、D正确。
2.(实验步骤)(多选)测量金属的电阻率的实验中,以下操作错误的是(　　)
A.用刻度尺测量金属丝的全长,且测量三次,算出其平均值,然后再将金属丝接入电路中
B.用螺旋测微器在金属丝三个不同部位各测量一次直径,算出其平均值
C.用伏安法测电阻时采用电流表内接法,多次测量后算出平均值
D.实验中应保持金属丝的温度不变
答案:AC
解析:实验中应测量出金属丝接入电路中的有效长度,而不是全长;金属丝的电阻很小,与电压表内阻相差很大,使金属丝与电压表并联,电压表对它分流作用很小,应采用电流表外接法。故A、C操作错误。
3.(实验原理及误差分析)(1)某实验小组在测量导体电阻率的实验过程中,正确操作获得金属丝的直径以及电流表、电压表的读数如图甲、乙、丙所示,已知电流表选0~0.6 A量程,电压表选0~3 V量程,则它们的读数值依次是　 　　mm、
　 　　A、　　 　V。
甲
(2)已知实验中所用的电流表内阻约几欧,电压表内阻约20 kΩ,则本实验电路应当采用图丁中的　　　　(选填“A”或“B”),用此电路测量的金属丝电阻比真实值偏　 　(选填“大”或“小”)。
(3)若测得电流为I、电压为U,金属丝的长度为l,直径为d,则该金属丝的电阻率ρ=　　　　(用题中字母代号表示)。
答案:(1)0.526　0.42　2.2
(2)A　小
解析:(1)螺旋测微器的读数为d=0.5 mm+2.6×0.01 mm=0.526 mm,
电流表的读数为I=0.42 A,
电压表的读数为U=2.2 V。
(2)根据题意,待测电阻阻值远小于电压表内阻,故电流表应用外接法,故电路图A为应当采用的最佳电路。此电路中,由于电压表的分流作用,故测量的金属丝电阻比真实值偏小。