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1、课时2实验2金属丝电阻率的测量定位学习目标.理解测量电阻率的实验原理及实验方法。1 .通过分组实验,学会测量导体的电阻率,并能进行误差分析。2 .通过使用游标卡尺或螺旋测微器测量长度，以及测量电阻等过程，进一步形成自觉遵守实验操作规程和谨慎操作的习惯。一、实验目的.学会使用伏安法测量电阻。1 .会测量金属导体的电阻率。二、实验器材金属电阻丝,直流电源，电流表，电压表,滑动变阻器,开关,导线若干,螺旋测微器,毫米刻度尺。三、实验原理与设计设计实验电路如图所示。取一段金属电阻丝连接到电路中，只要测出电阻丝的电阻R、长度1和直径d（S=嗜），就可计算出该电阻丝所用 4材料的电阻率,即P丹二等。I 4
2、1四、实验步骤1 .电阻的测量:按实验电路图连接实物电路。改变滑动变阻器滑片的位置,读取多组电压、电流值,通过U-I图像求得电阻Ro2 .电阻丝有效长度的测量:用毫米刻度尺测量接入电路中的电阻丝的有效长度1,反复测量多次,得到有效长度的平均值。3 .电阻丝直径的测量:用累积的方法测量或用螺旋测微器在电阻丝的不同位置测量3次直径,求直径的平均值d,计算出电阻丝的横截面积五、数据处理.在求电阻R的平均值时可用两种方法公式法:测量多组电压、电流值,求出对应的电阻后取平均值,不能 对电流、电压取平均值。图像法:作出U-I图像，由图像的斜率求出电阻值。连线时要让各 点均匀分布在直线两侧,个别偏离较远的点
3、可以不予考虑。1 .计算电阻率:将记录的数据R、1、d的值代入电阻率计算式p六、误差分析1 .电阻丝的横截面积是利用直径计算而得,直径的测量是产生误差的 主要来源之一。2 .采用伏安法测量电阻丝的电阻时，由于采用的是电流表外接法,测 量值小于真实值，使电阻率的测量值偏小。3 .电阻丝的长度测量、电流表和电压表的读数等会带来偶然误差。4 .由于电阻丝通电后发热升温,会使电阻丝的电阻率变大,造成测量 误差。要点一实验原理和数据处理例1在“金属丝电阻率的测量”的实验中，待测金属丝的电阻R,约为3 Q,实验室备有下列实验器材：A.电压表V （量程03 V,内阻约为3 k Q）B.电流表A（量程00.6
4、 A,内阻约为1 Q）C.滑动变阻器R（010。，额定电流0.5 A）D.电源E（电动势为3 V,内阻约为0.3 Q）E.开关S,导线若干（1）为减小实验误差,应选用图中（选填“甲”或“乙”）为该实验的电 路原理图。现用刻度尺测得金属丝长度为60. 00 cm,用螺旋测微器测得其直 径示数如图丙，则直径为mmo图丁为两电表的示数，电压表的读数为 V,电流表的读数为Ao则该金属丝的电阻为Qo （结果保留3位有效 数字）解析：（1）由于瓯,所以电流表外接，图乙符合题意。螺旋测微器读数为d=0. 5 mm+10.8X0.01 mm=0. 608 mm;电压表量 程为03 V,分度值为0. 1 V,示
5、数为1. 20 V;电流表量程为00. 6 A, 分度值为0. 02 A,示数为0. 50 A,根据欧姆定律得丹。=2. 40 J J OQ o答案：（1）乙 （2）0. 608 （0. 607-0. 609 均可）1.20 0.50 2.40即时训练1在“金属丝电阻率的测量”的实验中。用螺旋测微器测量金属丝的直径，示数如图甲所示,读数为mmo用游标卡尺测量金属丝的长度,示数如图乙所示,读数为emo为了减少实验误差，并要求在实验中获得较大的电压调节范围，请 在虚线框中画出电路原理图。(4)请根据(3)中设计的电路图,连接实物图。两电表的示数分别如图丁所示(电压表量程。3 V,电流表量程 0-0
6、.6 A),电压表读数为V,电流表读数为Ao根据以上实验数据， 则该金属丝的电阻率为。m(结果保留2位有效数字)。解析：(1)金属丝的直径为 d=6. 5 mm+36. 0X0. 01 mm=6. 860 mm。(2)金属丝的长度为 1=10 mm+10X0. 05 mm=10. 50 mm=l. 050 cm。金属丝阻值较小,在伏安法测电阻时应用电流表外接法;实验中要 求有较大的电压调节范围，所以滑动变阻器应用分压式接法,如图1 所示。(4)连接实物图如图2所示。根据电表读数规则可知，电压表读数为1.20 V;电流表示数为0. 50 Ao由欧姆定律和电阻定律可知叶 P g代入数据可得该金属丝
7、的电 阻率 p 8. 4X10 3 Q mo答案：(1) 6. 860 (2) 1. 050 (3)图见解析(4)图见解析(5) 1.20 0. 50 8. 4X 10 3要点二创新实验例2某同学为了测量一根铅笔芯的电阻率，设计了如图甲所示的电 路测量该铅笔芯的电阻值。所用器材有电流表A、A2,电阻箱匕,滑动 变阻器R2,待测铅笔芯R”电源E,开关S及导线等。操作步骤如下：调 节滑动变阻器和电阻箱的阻值达到最大；闭合开关，适当调节滑动变 阻器和电阻箱的阻值;记录两个电流表4、A2的示数分别为L、b。 请回答以下问题：若电流表的内阻可忽略,则电流表示数12二L时，电阻箱的阻值等 于待测铅笔芯的电
8、阻值。(2)用螺旋测微器测量该铅笔芯的直径，螺旋测微器的示数如图乙所示， 则该铅笔芯的直径为mm。(3)已测得该铅笔芯的长度1=20. 00 cm,电阻箱的读数为5. 00 Q,根 据测量的数据可计算出铅笔芯的电阻率P二。 m(结果保留2位小 数)。若电流表A2的内阻不能忽略,仍利用(1)中方法,则铅笔芯电阻的 测量值(选填“大于”“小于”或“等于)真实值。解析：(1)由并联电路特点可知，当时，电阻箱的阻值与待测铅笔 芯的阻值相等。(2)螺旋测微器的读数为1.000 mmo由公式R二可计算，铅笔芯的电阻率为1.96X10$。(4)电流表A?的内阻不能忽略时, 电流表A?与电阻箱的电阻之和等于
9、待测铅笔芯的电阻，即电阻的测量值小于真实值。答案：(2) 1.000 (3) 1.96X 10 5小于即时训练2现有一导电橡胶制成的圆柱体R,约12 kQ,用螺旋测 微器测其直径D,示数如图甲所示,用游标卡尺测得其长度为L,要测 量该材料的电阻率,实验室提供的器材如下：A.学生电源(020 V)B.电流表A1(03 A)C.电流表Az(00.6 A)D.电压表(03 V,内阻3 kQ)E.电压表(015 V,内阻15 kQ)F.滑动变阻器R (020 Q)G.滑动变阻器R2(0200 Q)H.开关、导线若干(1)圆柱体的直径D为mine请根据提供的器材,在虚线框内画出实验电路图。用测量量和已知
10、量计算电阻率的表达式，式中各符号的意义是。解析：(1)由题图甲可知，圆柱体的直径为1. 5 mm+47. 5X0. 01mm=l. 975 mm。流过待测圆柱体的最大电流约为1二品含浮C1. 67 mA,最大电流 R 12X103太小,远小于电流表量程,不能用电流表测电流,可以用已知内阻的电 压表V,测电流,把电压表V1与待测圆柱体R串联，电压表V2测电压;为 方便实验操作,滑动变阻器应选R.;由于待测圆柱体R阻值远大于滑动 变阻器最大阻值,为测多组实验数据,滑动变阻器应采用分压式接法， 实验电路图如图所示。(3)由欧姆定律可知，圆柱体电阻R二与鲁二仞由电阻定律得R二 而 1p 9 P整下解得电阻率p w 女色所,各符号的意义是：电压表匕的示数是儿电压表口内阻为即，电压表5的示数是U2。L、D分别为待测圆柱体的长度和横截面的直径。答案：(1) 1.975 (2)图见解析(3)见解析