【物理】2023-2024学年人教版必修第三册 实验 金属丝电阻率的测量 课件.pptx

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1、第十一章电路及其应用11.3.2金属丝电阻率的测量典型电路图限流器电路，安培表内接法限流器电路，安培表内接法RXAV限流器电路，安培表外接法限流器电路，安培表外接法RXAV分压器电路，安培表内接法分压器电路，安培表内接法分压器电路，安培表外接法分压器电路，安培表外接法RXAVRXVAR RX X R RV VR RX X R RV VR RX XR RA AR RX XR RA A目录contents测定金属丝的电阻率0101010102020202测电阻的五种方法03030303典例分析 不同不同导体导体的导电性能不同，的导电性能不同，电阻率电阻率是反映导体材料导电性能的重要物是反映导体材料

2、导电性能的重要物理量。通过上一节的学习，我们找到了测量导体长度和直径的工具和理量。通过上一节的学习，我们找到了测量导体长度和直径的工具和方法，那么，要测导体的电阻率我们又该如何操作呢？。方法，那么，要测导体的电阻率我们又该如何操作呢？。新课导入测定金属丝的电阻率011、实验目的：测定金属丝的电阻率、实验目的：测定金属丝的电阻率测测量量工工具具：毫毫米米刻刻度度尺尺（电电阻阻丝丝总总长长度度约约几几十十厘厘米米，可可选选用用毫毫米米刻刻度度尺尺）；分度值分度值1mm1mm，可估读到，可估读到0.1mm0.1mm；测量思路：测量思路：测量接入电路的电阻丝测量接入电路的电阻丝有效长度有效长度，多测几

3、次求取平均值。，多测几次求取平均值。有有效效长长度度测金属丝的长度练一练：练一练：毫米刻度尺的使用毫米刻度尺的使用毫米刻度尺的最小分度值为毫米刻度尺的最小分度值为 ,测量时应精确到测量时应精确到 mm,mm,估读到估读到 mm.mm.请读出下图中物块的长度请读出下图中物块的长度1mm10.1【65.5mm】测量思路：测量思路：测量金属丝的测量金属丝的直径直径d d，间接得出金属丝的横截面积。，间接得出金属丝的横截面积。测量方法：测量方法：（1 1）选刻度尺，利用）选刻度尺，利用累积法累积法测直径；测直径；（2 2）选选螺螺旋旋测测微微器器或或游游标标卡卡尺尺直直接接测测量量直直径径，在在电电阻

4、阻丝丝的的不不同同位位置置测测量量3 3次次，求得直径的，求得直径的平均值平均值。为减小误差，尽量为减小误差，尽量选用选用螺旋测微器螺旋测微器。测金属丝的直径又该如何又该如何测导体的测导体的电阻呢？电阻呢？3、实验器材、实验器材待测金属丝，直流电源待测金属丝，直流电源(4 V)，电流表，电流表(00.6A)，电压表，电压表(03V)，滑动变阻器，滑动变阻器(50)，开关，导线若干，螺旋测微器，毫米刻度尺。，开关，导线若干，螺旋测微器，毫米刻度尺。4、实验步骤、实验步骤(1)测直径测直径:用螺旋测微器在被测金属丝的三个不同位置用螺旋测微器在被测金属丝的三个不同位置各测一次直径，求出直径平均值各测

5、一次直径，求出直径平均值d。(2)连电路连电路:按实验原理图连接好用伏安法测电阻的实验电路。按实验原理图连接好用伏安法测电阻的实验电路。(3)量长度量长度:用毫米刻度尺测量接入电路中的被测金属丝的有效长度，反复测量用毫米刻度尺测量接入电路中的被测金属丝的有效长度，反复测量3次，次，求出其平均值求出其平均值l。(4)求电阻求电阻:把滑动变阻器的滑片调节到使接入电路中的电阻值最小的位置把滑动变阻器的滑片调节到使接入电路中的电阻值最小的位置(限流式限流式接法时调至最大位置接法时调至最大位置)，电路经检查确认无误后，闭合开关，电路经检查确认无误后，闭合开关S，改变滑动变阻器滑片，改变滑动变阻器滑片的位

6、置，读出几组相应的电流表、电压表的示数的位置，读出几组相应的电流表、电压表的示数I和和U的值，填入表格内，断开开关的值，填入表格内，断开开关S，求出导线电阻，求出导线电阻Rx的平均值。的平均值。(5)拆除实验电路拆除实验电路,整理好实验器材。整理好实验器材。6、误差分析、误差分析(1)金属丝直径、长度的测量带来误差。金属丝直径、长度的测量带来误差。(2)若为内接法，电流表分压造成误差；若为外接法，电压表分流带来误差。若为内接法，电流表分压造成误差；若为外接法，电压表分流带来误差。(3)通电电流大小、时间长短、致使电阻丝发热通电电流大小、时间长短、致使电阻丝发热,电阻率随之变化。电阻率随之变化。

7、7、注意事项、注意事项(1)测量直径应在导线连入电路前进行，测量金属丝的长度，应在导线连入电路后测量直径应在导线连入电路前进行，测量金属丝的长度，应在导线连入电路后拉直的情况下进行。拉直的情况下进行。测量有效长度测量有效长度(即两接线柱之间的长度即两接线柱之间的长度)。(2)本实验中被测金属丝的阻值较小，故采用电流表外接法。本实验中被测金属丝的阻值较小，故采用电流表外接法。(3)电流不宜太大电流不宜太大(电流表用电流表用00.6A量程量程)，通电时间不宜太长，以免金属丝温度升，通电时间不宜太长，以免金属丝温度升高，导致电阻率在实验过程中变大。高，导致电阻率在实验过程中变大。【例【例1】在】在“

8、测定金属的电阻率测定金属的电阻率”的实验中，的实验中，(1)某同学用螺旋测微器测金属丝直径时，测得结果如图某同学用螺旋测微器测金属丝直径时，测得结果如图3-14甲所示，则该金属丝甲所示，则该金属丝的直径为的直径为_mm。(2)用量程为用量程为3V的电压表和量程为的电压表和量程为0.6A的电流表测金属丝的电压和电流时的读数如的电流表测金属丝的电压和电流时的读数如图图3-14乙所示，则电压表的读数为乙所示，则电压表的读数为_V，电流表的读数为，电流表的读数为_A。(3)用米尺测量金属丝的长度用米尺测量金属丝的长度L=0.810 m。利用以上测量数据，可得这种材料的电阻。利用以上测量数据，可得这种材

9、料的电阻率为率为_m(保留两位有效数字保留两位有效数字)。2.9352.600.524.2105【例【例2】在测定金属丝的电阻率的实验中，可供选用的器材如下：待测金】在测定金属丝的电阻率的实验中，可供选用的器材如下：待测金属丝：属丝：Rx(阻值约阻值约4，额定电流约，额定电流约0.5A)；电压表：电压表：V(量程量程03 V，内阻约，内阻约3k)；电流表：电流表：A1(量程量程00.6A，内阻约，内阻约0.2)；A2(量程量程03A，内阻约，内阻约0.05)；电源：电源：E1(电源电压为电源电压为3 V)；E2(电源电压为电源电压为12 V)；滑动变阻器：滑动变阻器：R(最大阻值约最大阻值约2

10、0)；螺旋测微器：毫米刻度尺；开关螺旋测微器：毫米刻度尺；开关S；导线。；导线。(1)用螺旋测微器测量金属丝的直径，示数如图用螺旋测微器测量金属丝的直径，示数如图3-15所示，读数为所示，读数为_mm。(2)若设计如图若设计如图3-16所示电路，为使测量尽量精确，电流表应选所示电路，为使测量尽量精确，电流表应选_，电源应，电源应选选_(均填器材代号均填器材代号)。1.775A1E1【例【例3】某同学测量一个圆柱体的电阻率，需要测量圆柱体的尺寸和电阻。】某同学测量一个圆柱体的电阻率，需要测量圆柱体的尺寸和电阻。(1)分别使用游标卡尺和螺旋测微器测量圆柱体的长度和直径，某次测量的示数如分别使用游标

11、卡尺和螺旋测微器测量圆柱体的长度和直径，某次测量的示数如图图3-17甲和乙所示，长度为甲和乙所示，长度为_cm，直径为，直径为_mm。(2)按图按图3-17丙连接电路后，实验操作如下：丙连接电路后，实验操作如下：将滑动变阻器将滑动变阻器R1的滑片置于阻值最的滑片置于阻值最_(选填选填“大大”或或“小小”)处；将处；将S2拨向接点拨向接点1，闭合闭合S1，调节，调节R1，使电流表示数为，使电流表示数为I0。将电阻箱将电阻箱R2的阻值调至最的阻值调至最_(选填选填“大大”或或“小小”)，S2拨向接点拨向接点2；保持；保持R1不变，调节不变，调节R2，使电流表示数仍为，使电流表示数仍为I0，此时，此

12、时R阻值为阻值为1280。(3)由此可知，圆柱体的电阻为由此可知，圆柱体的电阻为_。5.015.316大大大大1280测电阻的五种方法02定值电阻的测量方法定值电阻的测量方法1.“伏安法伏安法”测电阻测电阻3.“替代法替代法”测电阻测电阻2.“差值法差值法”测电阻测电阻5.“电桥法电桥法”测电阻测电阻 4.“半偏法半偏法”测电阻测电阻原理：原理：=用电压表测电压用电压表测电压用电流表测电流用电流表测电流使用外接法还是内接法？，如何判断使用外接法还是内接法？，如何判断?为减小误差，多测几组数据，求平均值为减小误差，多测几组数据，求平均值滑动变阻器要采用限流式还是分压式滑动变阻器要采用限流式还是分

13、压式?若要求负载的电压（或电流）从若要求负载的电压（或电流）从“零零”开始变化；或要求开始变化；或要求“尽量大尽量大”的调节范围，测多的调节范围，测多组数据组数据若变阻器的最大值比待测电阻小许多。若变阻器的最大值比待测电阻小许多。若用限流法无法控制电路，如超过了电表的量程等。若用限流法无法控制电路，如超过了电表的量程等。以上要求均要采用分压式以上要求均要采用分压式零起必分零起必分划小必分划小必分烧表必分烧表必分1.“伏安法伏安法”测电阻测电阻2.“差值法差值法”测电阻测电阻(1)“安安法安安法”电流表的创新使用电流表的创新使用测电压测电压条件：已知电流表条件：已知电流表A2的内阻的内阻RA2，

14、将，将A2看成一个电压表使用。看成一个电压表使用。测电阻，没有系统误差。测电阻，没有系统误差。”安安法安安法“利用利用(2)“伏伏法伏伏法”条件：已知电压表条件：已知电压表V2的内阻，将的内阻，将V2看成一个电流表使用看成一个电流表使用电压表的创新使用电压表的创新使用测电流测电流利用利用“伏伏法伏伏法”测电阻，没有系统误差。测电阻，没有系统误差。2.“差值法差值法”测电阻测电阻利用伏安法测电阻，无论电流表内接还是电流表外接都会对测量造成误差，而利用伏安法测电阻，无论电流表内接还是电流表外接都会对测量造成误差，而利用利用替代法替代法测电阻可避免这些误差实验时先连入某待测电阻，记下电路中电测电阻可

15、避免这些误差实验时先连入某待测电阻，记下电路中电表的读数，然后把表的读数，然后把待测电阻换成电阻箱待测电阻换成电阻箱，调整电阻箱，使电路中电表的读数与，调整电阻箱，使电路中电表的读数与原来一样，这样的电阻箱便是待测电阻的阻值。原来一样，这样的电阻箱便是待测电阻的阻值。(1)原理原理(2)电路电路用电阻箱和电流表测量用电阻箱和电流表测量用电阻箱和电压表测量用电阻箱和电压表测量3.“替代法替代法”测电阻测电阻(1)原理原理半偏法测电流表内阻的原理是欧姆定律和并联电路的电流分配关系，因电流表可半偏法测电流表内阻的原理是欧姆定律和并联电路的电流分配关系，因电流表可以读出自身的电流，故在其电流减半时，必

16、有另一支路分掉另一半的电流，在总以读出自身的电流，故在其电流减半时，必有另一支路分掉另一半的电流，在总电流近似不变的条件下，该支路的电阻（电阻箱读出）等于电流表的电阻。电流近似不变的条件下，该支路的电阻（电阻箱读出）等于电流表的电阻。(2)电路电路(3)步骤：步骤：先闭合先闭合S1，断开，断开S2，调节调节R1使电流表指针使电流表指针满偏满偏.再闭合再闭合S2，保持电阻，保持电阻R1不变不变，调节，调节R2使电流使电流表指针表指针半偏半偏，记下，记下R2的值，即电流表内阻。的值，即电流表内阻。误差分析：误差分析：R测测R真真4.“半偏法半偏法”测电阻测电阻把电阻箱把电阻箱把电阻箱把电阻箱R R

17、0 0的阻值调到的阻值调到的阻值调到的阻值调到0 0，把滑动变阻器的触头，把滑动变阻器的触头，把滑动变阻器的触头，把滑动变阻器的触头P P滑到滑到滑到滑到a a端端端端保持滑动变阻器触头位置保持滑动变阻器触头位置保持滑动变阻器触头位置保持滑动变阻器触头位置不变不变，调节，调节，调节，调节R R0 0使电使电使电使电压表指针压表指针压表指针压表指针半偏半偏，记下，记下，记下，记下R R0 0的值，即电压表内阻的值，即电压表内阻的值，即电压表内阻的值，即电压表内阻.闭合开关闭合开关闭合开关闭合开关S S，调节，调节，调节，调节R R使电压表指针使电压表指针使电压表指针使电压表指针满偏满偏R测测R真

18、真误差分析：误差分析：（4）半偏法测电压表的内阻）半偏法测电压表的内阻4.“半偏法半偏法”测电阻测电阻实验中调节电阻箱实验中调节电阻箱R3，当电流表中无电流通过时，当电流表中无电流通过时，A、B两点的电势相两点的电势相等，等，R1和和R3两端的电压相等，设为两端的电压相等，设为U1。同时。同时R2和和Rx两端的电压也相等，两端的电压也相等，设为设为U2，根据欧姆定律有：，根据欧姆定律有：由以上两式解得由以上两式解得:5.“电桥法电桥法”测电阻测电阻 典例分析03【例题】在测量金属丝电阻率的实验中，可供选用的器材如下：待测电阻丝：Rx（阻值约4，额定电流约0.5 A）电压表：V（量程3 V，内阻

19、约3 k）电流表：A1（量程0.6 A，内阻约0.2）A2（量程3 A，内阻约0.05）电源：E1（电动势3 V，内阻不计）；E2（电动势12 V，内阻不计）；滑动变阻器：R（最大阻值约20）；螺旋测微器；毫米刻度尺；开关S；导线。(1)用螺旋测微器测量金属丝的直径，示数如图所示，读数为_mm。螺旋测微器的固定刻度上显示为1.5 mm，小数部分由可动刻度读得为0.273 mm，二者 相 加 就 是 测 量 值,1.5mm+0.273mm=1.773 mm。1.773【例题】【例题】在测量金属丝电阻率的实验中，可供选用的器材如下：待测电阻丝：Rx（阻值约4，额定电流约0.5 A）电压表：V（量程

20、3 V，内阻约3 k）电流表：A1（量程0.6 A，内阻约0.2）A2（量程3 A，内阻约0.05）电源：E1（电动势3 V，内阻不计）；E2（电动势12 V，内阻不计）；滑动变阻器：R（最大阻值约20）；螺旋测微器；毫米刻度尺；开关S；导线。(2)若滑动变阻器采用限流接法，为使测量尽量精确，电流表应选_、电源应选_（均填器材代号），在虚线框内完成电路原理图。由于待测电阻丝的电阻较小，故电流表应选外接法。待测电阻丝的额定电流约为0.5 A,为了减小实验误差，应选量程为0.6 A的电流表A1待测电阻丝的电阻约为4，额定电流约为0.5 A，故由欧姆定律得额定电压约为2 V，所以电源应选E1。【例题

21、】【例题】某同学想要了解导线在质某同学想要了解导线在质量相同时电阻与截面积的关系，选量相同时电阻与截面积的关系，选取了材料相同、质量相等的取了材料相同、质量相等的5卷导卷导线，进行了如下实验：线，进行了如下实验：（1）用螺旋测微器测量）用螺旋测微器测量某一导线的直径如图所示。某一导线的直径如图所示。读得直径读得直径d=_mm。读数为读数为(1+20.00.01)mm=1.200 mm。（2）该同学经实验测量及相关计算得到如下数据：）该同学经实验测量及相关计算得到如下数据：电阻电阻R/121.050.023.910.03.1导线直径导线直径d/mm0.8010.9991.2011.4941.99

22、8导线截面积导线截面积S/mm20.5040.7841.1331.7533.135 请你根据以上数据判断，该种导线的电阻请你根据以上数据判断，该种导线的电阻R与截面积与截面积S是否满足反比关系是否满足反比关系？若满足反比关系，请说明理由；若不满足，请写出若满足反比关系，请说明理由；若不满足，请写出R与与S应满足的关系。应满足的关系。由由数数据据可可得得：R与与S不不成成反反比比，R与与S2成反比成反比（或（或RS2=恒量）恒量）1.用螺旋测微器测量某金属丝直径的结果如图所示.该金属丝的直径是_mm.答案1.706(1.7051.707均可)固定刻度读数为1.5mm可动刻度读数为20.60.01

23、mm1.5mm20.60.01mm1.706mm2.某兴趣小组在做“测定金属丝的电阻率”的实验中,通过粗测电阻丝的电阻约为5,为了使测量结果尽量准确,从实验室找到以下供选择的器材:A.电池组(3 V,内阻约1)B.电流表A1(03 A,内阻0.0125)C.电流表A2(00.6 A,内阻约0.125)D.电压表V1(03 V,内阻4 k)E.电压表V2(015 V,内阻15 k)F.滑动变阻器R1(020,允许最大电流1 A)G.滑动变阻器R2(02000,允许最大电流0.3 A)H.开关、导线若干(1)实 验 时 应 从 上 述 器 材 中 选 用_(填写仪器前字母代号).由于电源电动势为3

24、 V,则电压表选D滑动变阻器要便于调节，故选FACDFH2.电阻丝的电阻约为5,A.电池组(3 V,内阻约1)C.电流表A2(00.6 A,内阻约0.125)D.电压表V1(03 V,内阻4 k)F.滑动变阻器R1(020,允许最大电流1 A)H.开关、导线若干(2)测测电电阻阻时时,电电流流表表、电电压压表表、待待测测电电阻阻Rx在在组组成成测测量量电电路路时时,应应采采用用安安培培表表_接接法法,将将设设计计的的电路图画在下侧方框内电路图画在下侧方框内.外2.电阻丝的电阻约为5,A.电池组(3V,内阻约1)C.电流表A2(00.6A,内阻约0.125)D.电压表V1(03V,内阻4k)F.

25、滑动变阻器R1(020,允许最大电流1A)H.开关、导线若干(3)若用螺旋测微器测得金属丝的直径d的读数如图,则读数为_mm.螺旋测微器固定刻度值为0.5 mm,可动刻度为40.00.01 mm,则读数为:0.900 mm.0.9002.电阻丝的电阻约为5,A.电池组(3 V,内阻约1)C.电流表A2(00.6 A,内阻约0.125)D.电压表V1(03 V,内阻4 k)F.滑动变阻器R1(020,允许最大电流1 A)H.开关、导线若干(4)若用L表示金属丝的长度,d表示直径,测得电阻为R,请写出计算金属丝电阻率的表达式_.（2）该同学经实验测量及相关计算得到如下数据：电阻电阻R R/121.

26、0121.050.050.023.923.910.010.03.13.1导线直径导线直径d d/mm/mm0.8010.8010.9990.9991.2011.2011.4941.4941.9981.998导线截面积导线截面积S S/mm/mm2 20.5040.5040.7840.7841.1331.1331.7531.7533.1353.135(3)若导线的电阻率=5.110-7m,则表中阻值为3.1的导线长度l=_m（结果保留两位有效数字）。根据电阻定律公式所以感 谢 您 的 耐 心 聆 听Id like to finish by saying how grateful I am for your attention.