实验：导体电阻率的测量 导学案--高一下学期物理人教版（2019）必修第三册.docx

11.3实验：导体电阻率的测量【学习目标】1掌握电流表、电压表和滑动变阻器的使用方法。2掌握螺旋测微器的使用方法和读数方法。3学会利用伏安法测电阻，进一步测出金属丝的电阻率。【学习重难点】1掌握螺旋测微器的使用方法和读数方法。2学会利用伏安法测电阻，进一步测出金属丝的电阻率。【学习过程】一、新课学习（一）长度的测量及测量工具的选用1游标卡尺（1）游标卡尺结构及使用方法测外径：_侧内径：_测深度：_（2）原理：利用主尺的最小分度与游标尺的最小分度的差值制成。不管游标尺上有多少个小等分刻度，它的刻度部分的总长度比主尺上的同样多的小等分刻度少_mm。（3）精度：对应关系为10分度_mm，20分度_mm，50分度_mm。（4）读数方法：若用?表示由主尺上读出的整毫米数，?表示从游标尺上读出与主尺上某一刻线对齐的游标的格数，则记录结果表达为：_mm。2游标卡尺的使用读数=_（1）首先要弄清该尺的精度。（2）接着从主尺上读出整毫米数。（3）再从游标尺上读出不足1毫米的长度值。（4）最后确定测量结果。注意：不需估读！【练习】1.游标卡尺的主尺最小分度为_，图1尺的精度是_mm，读数是_mm；图2中的精度是_mm，读数是_mm。2.读出以下各游标尺的测量值3.游标卡尺读数练习3螺旋测微器（1）螺旋测微器结构及使用方法写出各部分结构的名称：A：_B：_C：_D：_D：_E：_F：_（2）原理：测微螺杆?与固定刻度?之间的精密螺纹的螺距为_mm，即旋钮?每旋转一周，?前进或后退_mm，而可动刻度?上的刻度为_等份，每转动一小格，?前进或后退_mm，即螺旋测微器的精确度为_mm。读数时，估读到毫米的_上，因此，螺旋测微器又叫千分尺。（3）读数方法：_。（4）使用方法测量时，在测微螺杆快靠近被测物体时应停止使用旋钮，而改用_，避免产生过大的压力，既可使测量结果精确，又能保护螺旋测微器。在读数时，要注意固定刻度尺上表示_的刻线是否已经露出。读数时，千分位有一位估读数字，不能随便扔掉，即使固定刻度的零点正好与可动刻度的某一刻度线对齐，千分位上也应读取为“0”。当小砧和测微螺杆并拢时，可动刻度的零点与固定刻度的零点不相重合，将出现起点误差，应加以修正，即在最后测长度的读数上去掉起点误差的数值。4螺旋测微器读数练习【练习】1.某同学利用游标卡尺和螺旋测微器分别测量一圆柱体工件的直径和高度，测量结果如图(a)和(b)所示。该工件的直径为_cm，高度为_mm。2某同学测定一金属杆的长度和直径，示数如图甲、乙所示，则该金属杆的长度和直径分别为_cm和_mm。（二）金属丝电阻率的测量1实验原理：_2物理量的测量（1）总结出需要的实验器材：_（2）实验步骤：直径测定用螺旋测微器在被测金属导线上的三个不同位置各测一次直径，求出其平均值d，计算出导线的横截面积_。电路连接按如图所示的原理电路图连接好用伏安法测电阻的实验电路。在下面的方框中画出实验电路长度测量用毫米刻度尺测量接入电路中的被测金属导线的_，反复测量3次，求出其平均值l。U、I测量把滑动变阻器的滑动片调节到使接入电路中的电阻值最大的位置，电路经检查确认无误后，闭合开关S，改变滑动变阻器滑动片的位置，读出几组相应的电流表、电压表的示数I和U的值，记入表格内，断开开关S。_。3数据处理（1）在求Rx的平均值时可用两种方法用Rx=UI分别算出各次的数值，再取平均值。用U­I图线的_求出。（2）计算电阻率将记录的数据Rx、l、d的值代入电阻率计算式=_。4误差分析（1）金属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）采用伏安法测量金属丝的电阻时，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）金属丝的长度测量、电流表和电压表的读数等会带来偶然误差。（4）由于金属丝通电后发热升温，会使金属丝的电阻率变大，造成测量误差。5注意事项（1）本实验中被测金属导线的电阻值较小，因此实验电路一般采用_。（2）实验连线时，应先从电源的正极出发，依次将电源、开关、电流表、待测金属导线、滑动变阻器连成主干线路，然后再把电压表并联在待测金属导线的两端。（3）测量被测金属导线的有效长度，是指测量待测导线接入电路的两个端点之间的长度，亦即电压表两端点间的待测导线长度，测量时应将导线拉直，反复测量三次，求其平均值。（4）测金属导线直径一定要选三个不同部位进行测量，求其平均值。（5）闭合开关S之前，一定要使滑动变阻器的滑片处在有效电阻值最大的位置。（6）在用伏安法测电阻时，通过待测导线的电流强度I不宜过大（电流表用_量程），通电时间不宜过长，以免金属导线的温度明显升高，造成其电阻率在实验过程中逐渐增大。（7）求Rx的平均值时可用两种方法：第一种是用RxUI算出各次的测量值，再取平均值；第二种是用图象（U­I图线）来求出。若采用图象法，在描点时，要尽量使各点间的距离拉大一些，连线时要尽可能地让各点均匀分布在直线的两侧，个别明显偏离较远的点可以不予考虑。三、课堂练习一、单选题1在“测定金属丝的电阻率”的实验中，以下操作中错误的是（）A用米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外接法，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2在“测定金属的电阻率”的实验中，由=可知，对实验结果的准确性影响最大的是（）A导线直径d的测量B电压U的测量C电流I的测量D导线长度的测量3在“测定金属的电阻率”的实验中，下列说法中正确的是（）A用伏安法测金属丝的电阻时，可采用电流表内接法B实验中应调节滑动变阻器，取得多组U和I的值，然后求出电阻平均值C应选用毫米刻度尺测整根金属丝的长度三次，然后求出长度平均值D实验中电流强度大小可不加要求4在测量阻值较小的金属的电阻率的实验中，为了减小实验误差，并要求在实验中获得较大的电压调节范围，在测量其电阻时应选择的电路是()ABCD5在“测定金属的电阻率”实验中，下列关于误差的说法中错误的是（）A电流表采用外接法，将会使 测< 真B电流表采用外接法，由于电压表的并联引起了电阻丝分压的减小而引起测量误差C由 可知，I、d、U、l 中每一个物理量的测量都会引起 的测量误差D由 可知，对实验结果准确性影响最大的是直径 d 的测量6某同学要测量一均匀新材料制成的圆柱体的电阻率，步骤如下：用游标为20分度的卡尺测量其长度如图所示，由图可知其长度L为（）A50.30mmB50.15mmC50.25mmD50.2mm二、多选题7某同学对一物体长度进行测量，正确记录的数据为1.68cm，该同学可能使用的测量工具是（）A最小刻度为1mm的刻度尺B游标卡尺甲（10分度）C游标卡尺乙（20分度）D螺旋测微器8某同学对一物体长度进行测量，正确记录的数据为1.68cm，该同学可能使用的测量工具是（）A最小刻度为1mm的刻度尺B游标卡尺甲（10分度）C游标卡尺乙（20分度）D螺旋测微器三、实验题9在“测定金属的电阻率”实验中，所用测量仪器均已校准。待测金属丝接入电路部分的长度约为50cm。（1）用螺旋测微器测量金属丝的直径，其中某一次测量结果如图1所示，其读数应为_mm（该值接近多次测量的平均值）。（2）用伏安法测金属丝的电阻Rx。实验所用器材为：电池组（电动势3V，内阻约1）、电流表（内阻约0.1）、电压表（内阻约3k）、滑动变阻器R（02额定电流2A）、开关、导线若干。某小组同学利用以上器材正确连接好电路，进行实验测量，记录数据如下：次数1234567U/V0.100.300.701.001.501.702.30I/A0.0200.0600.1600.2200.3400.4600.520由以上实验数据可知，他们测量Rx是采用图2中的_（填“甲”或“乙”）。（3）如图3是测量Rx的实验器材实物图，图中已连接了部分导线，滑动变阻器的滑片P置于变阻器的一端。请根据（2）中所选的电路图，补充完成图3中实物间的连线，并使闭合开关的瞬间，电压表或电流表不致被烧坏_。（4）这个小组的同学在坐标纸上建立U、I坐标，如图4所示，图中已标出了与测量数据对应的4个坐标点。请在图4中标出第2、4、6次测量数据的坐标点，并描绘出UI图线_。由图线得到金属丝的阻值Rx_。（保留两位有效数字）（5）根据以上数据可以估算出该金属丝的电阻率约为_。A1×102·m       B1×103·m        C1×106·m       D1×108·m10一根细长而均匀的金属管线样品，长约60 cm，电阻大约6 ，截面图如图甲所示。（1）用螺旋测微器测量金属管线的外径，示数如图乙所示，金属管线的外径为_mm。（2）实验室有如下器材：A电流表（量程0.6 A，内阻约0.2 ）B电流表（量程3 A，内阻约0.02 ）C电压表（量程3 V，内阻约5 k）D滑动变阻器（1750 ，0.3 A）E.滑动变阻器（15 ，3 A）F.蓄电池（6 V，内阻很小）G.开关一个，带夹子的导线若干要进一步精确测量金属管线样品的阻值，电流表应选_，滑动变阻器应选_。（只填代号字母）。（3）将如图所示的实物电路补充完整_。（4）金属管线样品材料的电阻率为，通过多次测量得出金属管线的电阻为R，金属管线的外径为d，要想求得金属管线内形状不规则的中空部分的截面积S，在前面实验的基础上，还需要测量的物理量是_。计算中空部分截面积的表达式为S_。11某实验小组要测量一根金属丝的电阻率，设计如图（a）所示的实验电路。请填写空格处相关内容。（1）将P移到金属丝a位置，开启电源，合上开关S，调节电阻箱的阻值到_（填“最大”或“零”），并读出此时电流表的示数I0，断开开关S；（2）适当向b端滑动P，闭合开关S，调节电阻箱使电流表示数为_，记录电阻丝aP部分的长度L和电阻箱对应的阻值R，断开开关S；（3）重复步骤，直到记录9组L和R值并画出R-L的关系图线如图（b）所示；（4）根据R-L图线，求得斜率为_/m。（5）用螺旋测微器测量金属丝的直径如图（c），其示数为_ mm，可算得金属丝的电阻率为_ ·m。（要求（4）（5）的计算结果保留三位有效数字）12某同学用如图甲所示的电路测量一段总阻值约为10的均匀电阻丝的电阻率。在a和b之间接入该电阻丝，并紧靠电阻丝放一刻度尺，金属夹P夹在电阻丝上，沿电阻丝移动金属夹，从而可改变接入电路的电阻丝长度。实验提供的器材有：电池组E（电动势为3.0V，内阻约1）；电流表A1（量程0 0.6A）；电流表A2（量程0 100mA）；电阻箱R（0 99.99）；开关、导线若干。实验操作步骤如下：用螺旋测微器测出电阻丝的直径d；根据所提供的实验器材，设计如图甲所示的实验电路并连接电路；调节电阻箱使其接入电路中的阻值最大，将金属夹夹在电阻丝某位置上；闭合开关，调整电阻箱接入电路中的阻值，使电流表满偏，记录电阻箱的阻值R和接入电路的电阻丝长度l；改变P的位置，调整_，使电流表再次满偏；重复多次，记录每一次的R和l数据。（1）电流表应选择_（选填“A1”或“A2”）。（2）步骤中应完善的内容是_。（3）用记录的多组R和l的数据，绘出了如图乙所示图线，截距分别为r和l0，则电阻丝的电阻率表达式为 = _（用给定的字母表示）。（4）电流表的内阻对本实验结果_（选填“有”或“无”）影响。试卷第12页，共12页学科网（北京）股份有限公司学科网（北京）股份有限公司参考答案：1A2A3B4D5B6B7AB8AB9     0.397     甲        4.4     C10     1.125     A     E        金属管线的长度     11     零     I0     31.1     0.200     9.77×10-712     A2     电阻箱R的阻值          无13 / 13