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1、3.63.6 科学测量：金属丝的电阻率科学测量：金属丝的电阻率想 一 想1.测量金属丝的电阻率依据的物理规律是什么？测量金属丝的电阻率依据的物理规律是什么？2.需要测定哪些物理量？需要测定哪些物理量？测量测量金属丝电阻率金属丝电阻率1 1、实验目的实验目的2、实验原理测量电阻丝的电阻测量电阻丝的电阻R R、直径、直径d d和电阻丝有效长度和电阻丝有效长度l测量工具测量工具：螺旋测微器或游标卡尺、：螺旋测微器或游标卡尺、毫米刻度尺毫米刻度尺。直流直流电源电源电流表电流表电压表电压表滑动变阻器滑动变阻器开关开关、导线若干导线若干。3、实验器材被测金属丝被测金属丝伏安法测电阻伏安法测电阻一一外接法内
2、接法测量电阻时，电流表与电压表接入的位置不同对实验结果会不会有影响呢？如果视为理想电表。电流表内阻：0伏安法测电阻伏安法测电阻一一外接法电压表示数：电流表示数：测量值偏小。外接法的误差来源外接法的误差来源于于电压表的分流电压表的分流。内接法 内接法的误差来内接法的误差来源于源于电流表的分压电流表的分压。说明说明外接法相对误差较小，所以选择电流表外接法外接法相对误差较小，所以选择电流表外接法电压表电压表V1：03V量程，内阻约为量程，内阻约为1k；电流表电流表A1：00.6A量程，内阻约为量程，内阻约为1；待测金属丝的总电阻约为待测金属丝的总电阻约为10；电流表内、外接的选择方法电流表内、外接的
3、选择方法2.2.电阻丝电阻的测量电阻丝电阻的测量直接比较法：直接比较法：当当R Rx xR RA A时，采用内接法，测量值偏大时，采用内接法，测量值偏大 当当R Rx xR RV V时，采用外接法，测量值偏小时，采用外接法，测量值偏小公式计算法公式计算法“大内偏大，小外偏小大内偏大，小外偏小”.试试触触法法：如如图图，把把电电压压表表的的可可动动接接线线端端分分别别试试接接b、c两两点点，观观察两电表的示数变化。察两电表的示数变化。电流表内、外接的选择方法电流表内、外接的选择方法若若电电压压表表的的示示数数变变化化明明显显，说说明明电电流流表表的的分分压压作作用用对对电电路路影影响响大大，所以
4、应选所以应选外接法外接法.若若电电流流表表的的示示数数变变化化明明显显，说说明明电电压压表表的的分分流流作作用用对对电电路路影影响响大大，应选用应选用内接法内接法；2.2.电阻丝电阻的测量电阻丝电阻的测量（3 3）为调节方便，尽可能测量多组数据，滑动变阻器采用限流式接为调节方便，尽可能测量多组数据，滑动变阻器采用限流式接法，还是分压式接法？法，还是分压式接法？RxURxU限流式限流式分压式分压式限流式：限流式：滑动变阻器主要作用为滑动变阻器主要作用为限制电流限制电流。在此电路中，滑动变阻器通过在此电路中，滑动变阻器通过改变自身改变自身接入电接入电路的路的阻值阻值，进而，进而影响影响电路的总电路
5、的总电流电流。从而达到改变测量电阻电流和电压的目的，得从而达到改变测量电阻电流和电压的目的，得到多组数据。到多组数据。分压式：分压式：滑动变阻器的主要作用为滑动变阻器的主要作用为分压分压 此此电电路路中中，滑滑变变通通过过改改变变自自身身与与并并联联电电路路串串联联部分的电阻部分的电阻，达到，达到改变改变待测电阻分得待测电阻分得电压电压 从从而而达达到到改改变变测测量量电电阻阻电电流流和和电电压压的的目目的的，得得到多组数据。到多组数据。测测量量电电路路限流式限流式分压式分压式电压范围：电压范围：分压式调压范围稍大分压式调压范围稍大，数据点可以更分散一些，选择分压式接法，数据点可以更分散一些，
6、选择分压式接法以下以下3 3种情况必须用种情况必须用分压式分压式接法：接法：A.A.要求要求电压电压或或电流电流从从0 0开始变化时；（开始变化时；（0 0起必分起必分）B B.当滑动变阻器的总阻值当滑动变阻器的总阻值远小于远小于待测电阻阻值；（待测电阻阻值；（滑小滑小必分必分）C.C.采用限流接法时，无论怎样调节，不能保证电路安全；（采用限流接法时，无论怎样调节，不能保证电路安全；（烧表必分烧表必分）电路简单，能耗小。电路复杂，能耗大。连接电路连接电路电路原理图电路原理图根据原理图连接实物图根据原理图连接实物图电路连接好后，滑动变阻器滑动触头置于电路连接好后，滑动变阻器滑动触头置于使接入电路
7、中使接入电路中滑变电阻最大滑变电阻最大的位置，使开的位置，使开关闭合时，待测电阻两端电压为关闭合时，待测电阻两端电压为0 0+-+-实验：测量金属丝电阻率实验：测量金属丝电阻率三三改变滑动变阻器的阻值（阻值由大到小），测出多组电压和电流。改变滑动变阻器的阻值（阻值由大到小），测出多组电压和电流。改变滑动变阻器的阻值（阻值由大到小），测出多组电压和电流。改变滑动变阻器的阻值（阻值由大到小），测出多组电压和电流。123456电压电压/V/V0.450.701.091.401.742.19电流电流/A/A0.060.100.150.200.250.32用图象法求电阻用图象法求电阻用图象法求电阻用图象
8、法求电阻R R R RA(0.13 A,0.90 V)B(0.29 A,2.00 V)数据分析测量电阻丝的测量电阻丝的有效长度有效长度l123平均值平均值l/cm56.5056.4556.4656.47测量电阻丝直径测量电阻丝直径d123平均值平均值d/mm0.3950.3960.3990.397数据分析注意事项应应在在金金属属导导线线连连入入电电路路前前测测导导线线直直径径，为为了了准准确确，应应测测量量拉拉直直悬悬空的连入电路的导线的空的连入电路的导线的有效长度有效长度，且各测量三次，取平均值。，且各测量三次，取平均值。测测量量电电路路应应选选用用电电流流表表外外接接法法，且且测测电电阻阻
9、时时，电电流流不不宜宜过过大大，通通电时间不宜太长，因为电阻率随温度而改变。电时间不宜太长，因为电阻率随温度而改变。注意事项实物图连接的注意事项实物图连接的注意事项(1)(1)画画线线连连接接各各元元件件,一一般般先先从从电电源源正正极极开开始始,按按照照电电路路原原理理图图依依次次到到开开关关,再再到到滑滑动动变变阻阻器器,按按顺顺序序以以单单线线连连接接方方式式将将主主电电路路中中串串联联的的元元件依次串联起来件依次串联起来;其次将要并联的元件再并联到电路中去。其次将要并联的元件再并联到电路中去。(2)(2)连连线时要将导线接在接线柱上线时要将导线接在接线柱上,两条两条导线不能交叉导线不能
10、交叉。(3)(3)要要注注意意电电表表的的量量程程和和正正、负负接接线线柱柱,要要使使电电流流从从电电表表的的正正接接线线柱柱流入流入,从负接线柱流出。从负接线柱流出。【例【例1 1】在在“测定金属定金属丝的的电阻率阻率”的的实验中：中：(1)(1)用用螺螺旋旋测微微器器测量量金金属属丝的的直直径径，其其示示数数如如图3 3甲甲所所示示，则该金金属属丝直直径径的的测量量值d d_ mm._ mm.0+38.40.01 0.384 mm(2)按按如如图乙乙所所示示的的电路路图测量量金金属属丝的的电阻阻Rx(阻阻值约为15)实验中除开关、若干中除开关、若干导线之外之外还提供下列器材：提供下列器材：
11、电压表表V(量程量程03 V，内阻，内阻约3 k)；电流表流表A1(量程量程0200 mA，内阻，内阻约3)；电流表流表A2(量程量程03 A，内阻，内阻约0.1)；滑滑动变阻器阻器R1(050)；滑滑动变阻器阻器R2(0200)；电源源E(3 V，内阻不，内阻不计)为了了调节方方便便，测量量准准确确，实验中中电流流表表应选_，滑滑动变阻阻器器应选_(填器材的名称符号填器材的名称符号)A1R1(3)(3)请根据如根据如图乙所示乙所示电路路图，用笔画，用笔画线代替代替导线将将图4 4中的中的实验器材器材连接起来接起来(4)若若通通过测量量可可知知，金金属属丝的的长度度为l，直直径径为d，通通过金
12、金属属丝的的电流流为I，对应金金属属丝两两端端的的电压为U，由由此此可可计算算得得出出金金属属丝的的电阻阻率率_.(用用题目所目所给字母和通用数学符号表示字母和通用数学符号表示)【例例2 2】在在“测定定金金属属丝的的电阻阻率率”实验中中，所所用用测量量仪器器均均已已校校准准待待测金金属属丝接入接入电路部分的路部分的长度度约为50 cm.(1)用用螺螺旋旋测微微器器测量量金金属属丝的的直直径径，其其中中某某一一次次测量量结果果如如图5所所示示，其其读数数应为_ mm(该值接近多次接近多次测量的平均量的平均值)0 39.80.01 0.398 mm次数次数1234567U/V0.100.300.
13、701.001.501.702.30I/A0.0200.0600.1600.2200.3400.4600.520(2)用伏安法用伏安法测金属金属丝的的电阻阻Rx.实验所用器材所用器材为电池池组(3 V)、电流表流表(内阻内阻约0.1)、电压表表(内阻内阻约3 k)、滑、滑动变阻器阻器R(020，额定定电流流2 A)、开关、开关、导线若干若干某小某小组同学利用以上器材按照同学利用以上器材按照图6正确正确连接好接好电路，路，进行行实验测量，量，记录数据如数据如下：下：(3)下下图是是测量量Rx的的实验器器材材实物物图，图中中已已连接接了了部部分分导线，滑滑动变阻阻器器的的滑滑片片P置置于于滑滑动变
14、阻阻器器的的一一端端请根根据据电路路图，补充充完完成成图中中实物物间的的连线，并并使使闭合开关的瞬合开关的瞬间，电压表或表或电流表不至于被流表不至于被烧坏坏(4)这个个小小组的的同同学学在在坐坐标纸上上建建立立UI坐坐标系系，如如图8所所示示，图中中已已标出出了了与与测量量数数据据对应的的4个个坐坐标点点请在在图中中标出出第第2、4、6次次测量量数数据据的的坐坐标点点，并并描描绘出出UI图线由由图线得到金属得到金属丝的阻的阻值Rx_(保留两位有效数字保留两位有效数字)次次数数1234567U/V0.100.300.701.001.501.702.30I/A 0.020 0.060 0.160
15、0.220 0.340 0.460 0.5204.4(5)根据以上数据可以估算出金属根据以上数据可以估算出金属丝电阻率阻率约为_A1102 m B1103 mC1106 m D1108 mC伏安法测电阻伏安法测电阻一一电表的读数量程为量程为3A或或3V时：时：两刻度之间有10小格，每小格代表0.1。要估读到最小刻度下一位。电压电压表表：1.88V电电流表：流表：0.83V量程为量程为0.6A时：时：若指针恰好在“2”，其最小分度为0.02 A不足半格0.16A超半格0.17A量程为量程为15V15V时：时：其最小分度为0.5 A9.4V或9.3V指针在中央也不能读成活指针在中央也不能读成活9.25V9.25V则读为：2.00 V或2.00 A某同学做“测量金属丝的电阻率”实验。（1)需要通过实验直接测量的物理量有 （写出名称和符号）。（2)这位同学在一次测量时，电流表、电压表的示数分别如图（a)(b)所示。由图可知，电流表、电压表的示数分别为 A和 V,由此可计算出金属丝的电阻为 .(电流表和电压表分别用0.6A和15V的量程）(1)长度l，直径d，电压U，电流I(2)0.46A，12.0V，26.1