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2019-2020年高中物理 測定金屬的電阻率教案 人教版二冊 一、實驗?zāi)康模簩W(xué)會用伏安法測量電阻的阻值，測定金屬的電阻率。 二、實驗原理：用刻度尺測一段金屬導(dǎo)線的長度L，用螺旋測微器測導(dǎo)線的直徑d，用伏安法測導(dǎo)線的電阻R，根據(jù)電阻定律，金屬的電阻率ρ=RS/L=πd2R/4L 三、實驗器材：①金屬絲②千分尺③安培表④伏特表⑤（3伏）電源⑥（20Ω）滑動變阻器⑦電鍵一個⑧導(dǎo)線幾根 【點撥】被測金屬絲要選用電阻率大的材料，如鐵鉻鋁合金、鎳鉻合金等或300瓦電爐絲經(jīng)細(xì)心理直后代用，直徑0.4毫米左右，電阻5~10歐之間為宜，在此前提下，電源選3伏直流電源，安培表選0 0.6安量程，伏特表選0 3伏檔，滑動變阻器選0 20歐。 四、實驗步驟 （1）用螺旋測微器三次測量導(dǎo)線不同位置的直徑取平均值D求出其橫截面積S=πD2/4. V R A S E 圖1 （2）將金屬絲兩端固定在接線柱上懸空掛直，用毫米刻度米尺測量接入電路的金屬絲長度L，測三次，求出平均值L。 （3）根據(jù)所選測量儀器和選擇電路的原則畫好電路圖1，然后依電路圖按順序給實物連線并將滑動變阻器的阻值調(diào)到最大。 點撥：為避免接線交叉和正負(fù)極性接錯，接線順序應(yīng)遵循：電源正極→電鍵（斷開狀態(tài)）→滑動變阻器→用電器→安培表正極→安培表負(fù)極→電源負(fù)極，最后將伏特表并接在待測電路的兩端，即先接干路，后接支路。 （4）檢查線路無誤后閉合電鍵，調(diào)節(jié)滑動變阻器讀出幾組I、U值，分別計算電阻R再求平均值，設(shè)計表格把多次測量的D、L、U、I記下來。 【點撥】測量時通過金屬絲的電流應(yīng)控制在1.00A以下，本實驗由于安培表量程0~0.60A，每次通電時間應(yīng)盡量短（以能讀取電表數(shù)據(jù)為準(zhǔn)），讀數(shù)完畢立即斷開電鍵S，防止溫度升高使金屬絲長度和電阻率發(fā)生明顯變化。 計算時，務(wù)必算出每次的電阻值再求平均值，不能先分別求電壓U和電流I的平均值，再由歐姆定律得平均值，否則會帶來較大計算誤差。 五、實驗記錄 測量次數(shù) 1 2 3 平均值 導(dǎo)線長/m 導(dǎo)線直徑/m 導(dǎo)線的橫截面積S= （公式）= （代入數(shù)據(jù)）= m2 測量次數(shù) 1 2 3 電阻平均值 電壓U/V 電流I/A 電阻R/Ω 所測金屬的電阻率ρ= （公式）= （代入數(shù)據(jù)）= Ωm 【注意事項】 （1）測量金屬導(dǎo)線的直徑時要用螺旋測微器，直接測量的結(jié)果要估讀下一位數(shù)字。 （2）金屬導(dǎo)線的電阻和電流表的內(nèi)阻相差不很大，因此在用伏安法測電阻時應(yīng)采用電流表的外接法，開始實驗時滑動變阻器在電路中的阻值應(yīng)調(diào)至最大，實驗過程中通過金屬導(dǎo)線的電流不宜過大，以防止溫度升高電阻率發(fā)生變化。 【點撥】（1）：為了減少電阻的計算誤差，可以作U-I圖象求出電阻的平均值 【點撥】（2）：經(jīng)驗表明，引起實驗誤差的原因可能是： ①采用外接法則由于伏特表的分流影響，造成電阻測量值偏大，若誤用內(nèi)接法則安培表分壓影響更大。 ②儀表量程太大且讀數(shù)不準(zhǔn) ③計算未遵從有效數(shù)字運(yùn)算法則 實驗中易混淆的是：R=U/I和R=ρL/S兩個定律，這兩個定律都是實驗定律，但前者是研究電阻與電流、電壓兩者之間關(guān)系；后者是研究導(dǎo)體本身的性質(zhì)即電阻與材料、長度、截面積三者之間關(guān)系，與所在的電路因素或是否接入電路無關(guān)，注意R=U/I中，電阻與U、I無關(guān)；R=ρL/S中，電阻率與L和S無關(guān)，使用這兩式時ρ是不變的。 易錯的是：測量電路（內(nèi)、外接法）、控制電路（限流式和分壓式）、量程的選擇及有效數(shù)字、電阻R平均值的計算等。 易忘的是：金屬絲未接入電路就測量其長度，用千分尺測直徑D前未查零誤差、測D時未按三個不同位置測量取平均值。 六、實驗結(jié)論 由實驗表中數(shù)據(jù)計算得出，待測金屬絲的電阻率平均值。 七、例題分析： （1997年高考題）某電壓表的內(nèi)阻在20～50kW之間，現(xiàn)要測量其內(nèi)阻，實驗室提供下列可選用的器材： 待測電壓表（量程3V）； 電流表（量程200mA）； 電流表（量程5mA）； 電流表（量程0.6A）； 滑動變阻器R（最大阻值1kW）； 電源e（電動勢4V）； 電鍵S。 ⑴所提供的電流表中，應(yīng)選用______（填寫字母代號）。 ⑵為了盡量減小誤差，要求測多組數(shù)據(jù)，畫出符合要求的實驗電路（其中電源和電鍵及其連線已畫出）。 〖解答：⑴若將電壓全部加在待測電壓表上，電流的最大值為Imax≈103=200(mA)，在保證表不被燒壞、且讀數(shù)比較準(zhǔn)確時，應(yīng)選電流表。 ⑵為減小實驗誤差，又保證電壓表不損壞（量程為3V），應(yīng)采用分壓式接法接入滑動變阻器（因電壓表內(nèi)阻至少是R的20倍）。若采用限流式接法接入滑動變阻器時，電壓表有可能損壞，所以正確電路如圖所示?！? 八、鞏固練習(xí) 1．（4）運(yùn)用R=U/I和R=ρL/S的實驗原理測定金屬絲的電阻率，某同學(xué)總結(jié)如下幾點，你認(rèn)為正確的是[ ] A．選定金屬絲接入電路的長度越長，金屬絲上的電壓降越大。 B．金屬絲兩端的電壓越高，其電阻越大。 C．金屬絲電阻隨溫度改變而改變。 D．選定金屬絲長度一經(jīng)固定，這段長度的電阻就為定值。（答案：C） 2．測定一根粗細(xì)均勻的阻值約為幾歐的金屬絲的電阻率可供選擇的實驗器材如下： A．伏特表（0 3伏，內(nèi)阻3千歐） B．伏特表（0 15伏，內(nèi)阻20千歐） C．安培表（0 0.6安，內(nèi)阻1歐） D．安培表（0 3安，內(nèi)阻0.2歐） E．滑動變阻器（0 20歐，I允=1.00安） F．滑動變阻器（0 100歐，I允=0.60安） G．6伏電池組 H．電鍵、導(dǎo)線若干 ①電路實驗時應(yīng)選用器材：______（填序號） ②畫出試驗原理圖。 【以下題目供參考】 3．（xx年全國高考理綜）實驗室中現(xiàn)在器材如實物圖1所示，有： 電池E，電動勢約10V，內(nèi)阻約1Ω；電流表A1，量程10A，內(nèi)阻r1約0.2Ω；電流表A2，量程300mA，內(nèi)阻約5Ω；電流表A3，量程為250mA，內(nèi)阻約5Ω；電阻箱R1，最大值999.9Ω，阻值最小改變量為0.1Ω；滑動變阻器R2，最大阻值100Ω；開關(guān)S，導(dǎo)線若干。 要求用圖2所示的電路測定圖中電流表A的內(nèi)阻。 （1）在所給的三個電流表中，哪幾個可用此電路精確測出其內(nèi)阻答：（ ） （2）在可測的電流表中任選一個作為測量對象，在實物圖上連成測量電路。 （3）你要讀出的物理量是（ ）用這些物理量表示待測內(nèi)阻的計算公式是（ ） R2 1 7 6 5 4 3 2 8 9 0 1 7 6 5 4 3 2 8 9 0 1 7 6 5 4 3 2 8 9 0 1 7 6 5 4 3 2 8 9 0 1 7 6 5 4 3 2 8 9 0 1 7 6 5 4 3 2 8 9 0 1 100 10 10000 100000 1000 E R1 A3 A1 A2 S R1 R2 A A1 S E 圖1 圖2