鲁科版（2019）高中物理必修第三册3.6科学测量：金属丝的电阻率-课件

科学测量：金属丝的电阻率
核心素养
科学探究
科学态度与责任
1.能提出并准确表述在实验中可能遇到的物理问题；
2.能在他人指导下制订实验方案，能选用电流表和电压表进行实验，能考虑实验中的安全问题；
3.能分析实验数据，测得金属丝的电阻率；
4.能撰写完整的实验报告，在报告中能呈现设计实验表格，以及数据分析过程和实验结论，能进行反思与交流；
5.注意提升实验设计能力、实验器材的选用能力和误差分析能力。
有主动应用科学知识帮助他人解决问题的意识。
2.伏安法测电阻的两种电路形式
二、测量金属丝的电阻率
1.实验目的
(1)测量金属丝的电阻率。
(2)学习伏安法测电阻的方法。
2.实验器材
刻度尺、_____________、学生电源、____________、电压表、电流表、开关、金属丝、导线。
螺旋测微器
滑动变阻器
3.实验原理
外
限流式
毫米刻度尺
螺旋测微器
4.实验步骤
(1)用_____________在不同位置多次测量金属丝的直径，算出其平均值。
(2)把金属丝两端固定在接线柱上使其拉直，用_______多次测量接入电路部分的金属丝的长度，算出其平均值。
(3)按设计的电路图连接电路，并将滑动变阻器的滑片置于阻值最大端。
(4)闭合开关，改变滑片位置，测出若干组电流、电压值，填入设计的表格中。
(5)测量结束后打开开关，拆除电路，整理实验器材。
螺旋测微器
刻度尺
5.数据分析
6.注意事项
(1)因一般金属丝电阻较小，为了减小实验的系统误差，必须选择电流表______法。
(2)本实验若用限流式接法，在接通电源之前应将滑动变阻器调到阻值最_____状态。
(3)测量l时应测接入电路中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____________测量直径d。
(4)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。
外接
大
螺旋测微器
[试题案例]
一、伏安法测电阻误差分析
[例1] 在伏安法测电阻的实验中，待测电阻Rx约为200 Ω，电压表V的内阻约为2 kΩ，电流表A的内阻约为10 Ω，测量电路中电流表的连接方式如图甲或图乙所示。
答案　Rx1　大于　小于
二、仪器读数和实验原理
[例2] 在“测定金属的电阻率”的实验中，某同学进行了如下测量：
(1)用毫米刻度尺测量接入电路中的被测金属丝的有效长度。测量3次，求出其平均值l。其中一次测量结果如图甲所示，金属丝的另一端与刻度尺的零刻度线对齐，图中读数为________cm。用螺旋测微器测量金属丝的直径，选不同的位置测量3次，求出其平均值d。其中一次测量结果如图乙所示，图中读数为________mm。
(2)采用如图所示的电路测量金属丝AB的电阻。调节滑动变阻器，若其中一次测量两表读数分别如图中(a)、(b)所示，则电压表读数为________V，电流表读数为________A，AB电阻的测量值大小为________Ω(保留1位小数)，根据所连接的电路可知，该电阻的测量值比真实值________(填“偏大”或“偏小”)。
(3)根据以上测量值，求出电阻率ρ＝________Ω·m。(答案保留两位有效数字)
解析　
(1)刻度尺的最小分度是1 mm，故金属丝的测量长度为24.13 cm。螺旋测微器中主尺半毫米刻度线已露出，故金属丝的直径为0.518 mm。
答案　
(1)24.13(24.11～24.15 cm之间均对)　
0.518(0.515～0.519 mm之间均对)
(2)2.17(2.15～2.19 V之间均对)　0.16　13.6(13.4～13.7 Ω之间均对)　偏小
(3)1.2×10－5
三、实验过程和数据处理
[例3] 在“测定金属的电阻率”的实验中，所用金属电阻丝的电阻约为30 Ω。现通过以下实验测量该金属材料的电阻率。
(1)用螺旋测微器测量电阻丝直径，其示数如图甲所示，则该电阻丝直径的测量值d＝________ mm。
(2)实验中能提供的器材有开关、若干导线及下列器材：
电压表V1(量程0～3 V，内阻约3 kΩ)；
电压表V2(量程0～15 V，内阻约15 kΩ)；
电流表A1(量程0～100 mA，内阻约5 Ω)；
电流表A2(量程0～0.6 A，内阻约0.1 Ω)；
滑动变阻器R1(0～10 Ω)；
滑动变阻器R2(0～1 kΩ)；
电源E(电压为4.5 V)。
为了便于调节电路并能较准确地测出电阻丝的阻值，电压表应选________，电流表应选________，滑动变阻器应选________。

(3)在图乙框中画出该实验的实验原理图，要求：能改变电阻丝的测量长度和进行多次测量。
(4)利用测量数据画出U－L图线，如图丙所示，其中(L0，U0)是U－L图线上的一个点的坐标。根据U－L图线，用电阻丝的直径d、电流I和坐标(L0，U0)可计算出电阻丝的电阻率ρ＝________。(用所给字母表示)
解析　
(1)螺旋测微器的固定刻度的读数为0，可动刻度的刻度为18.3×0.01 mm＝0.183 mm。所以螺旋测微器的读数为0.183 mm。
谢 谢