2023年人教版高中物理必修第三册第十一章电路及其应用第3节实验：导体电阻率的测量第2课时导体电阻率的测量.pptx

第十一章　电路及其应用;3．实验：导体电阻率的测量;课内互动探究;目标体系构建;1．理解金属丝电阻率的测量原理，掌握各物理量的测量方法。 2．掌握利用伏安法测电阻的原理和方法，会进行数据处理和误差分析。;课内互动探究;一、实验器材 毫米刻度尺，螺旋测微器或游标卡尺，直流电流表和直流电压表，滑动变阻器(阻值范围0～50 Ω)，电池组，开关，被测金属丝，导线若干。;三、实验步骤 1．测直径：用螺旋测微器在导线的三个不同位置上各测一次，并记录。 2．测长度：将金属丝两端固定在接线柱上悬空挂直，用毫米刻度尺测量接入电路的金属丝长度l(即有效长度)，反复测量三次，并记录。 3．连电路 依照原理图中所示的电路图用导线把器材连好。;4．测U、I 电路经检查确认无误后，闭合开关S。改变滑动变阻器滑动触头的位置，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。 5．整理 拆除实验电路，整理好实验器材。;四、数据处理 1．电阻R的测量值确定 方法一，平均值法：可以将每次测量的U、I分别计算出电阻，求出电阻的平均值，作为测量结果。 方法二，图像法：可建立U－I坐标系，将测量的对应U、I值描点作出图像，利用图像斜率来求出电阻值R。;五、误差分析 1．长度测量、直径测量造成的偶然误差。 2．电压表、电流表读数造成的偶然误差。 3．电流表外接法，R测＜R真，导致ρ测＜ρ真(系统误差)。;六、注意事项 1．测量导线的长度时应当测量连入电路的导线的有效长度(而不是金属丝的总长度)。 2．由于被测金属导线的阻值较小，为了减小测量误差，应选用电流表外接法。 3．为准确求出R的平均值，应采用U－I图像法求电阻。 4．在用伏安法测电阻时，通过待测导线的电流I的值不宜过大(电流表用0～0.6 A量程)，通电时间不宜过长，以免金属导线的温度过高，造成其电阻率在实验过程中增大。;一、教材原型实验 典例剖析 　利用螺旋测微器、米尺和如图所示的器材(其中电流表的内阻为1 Ω，电压表的内阻为5 kΩ)测量一根粗细均匀的阻值约为5 Ω的金属丝的电阻率。;(1)用笔画线代替导线，将图甲中的器??连接成实物电路，要求尽量避免交叉，电流表、电压表应该选择合适的量程(已知电源电压为6 V，滑动变阻器的阻值为0～20 Ω)。;(2)实验时，用螺旋测微器测量金属丝的直径和用米尺测量金属丝的长度示数如图乙所示，电流表、电压表的读数如图丙所示。由图可以读出金属丝两端的电压U＝________，流过金属丝的电流I＝_______，金属丝的长度L＝___________，金属丝的直径d＝________________。 (3)该金属丝的电阻率是__________________(保留两位有效数字);思路引导：(1)按照实验原理连线。 (2)电流表、电压表读数时，要先看清量程，再读数。 解析：(1)由于金属丝的电阻比电压表的内阻小得多，因此采用电流表外接法，具体连线见答案。 (2)由图可以看出：电压表的量程是3 V，所以读数是2.20 V；电流表的量程是0.6 A，所以读数是0.44 A；由于螺旋测微器的半毫米刻度线已经露出，因此读数是1.850×10－3 m；米尺的读数是40.50 cm－10.00 cm＝30.50 cm。; 某学习小组为测量一铜芯电线的电阻率，他们截取了一段电线，用米尺测出其长度为L，用螺旋测微器测得其直径为D，用多用电表测得其电阻值约为5 Ω。为提高测量的精确度，该小组的人员从下列器材中挑选了一些元件，设计了一个电路，重新测量这段电线(用Rx表示)的电阻。 A．电源E(电源电压为3.0 V，内阻不计) B．电压表V1(量程为0～3.0 V，内阻约为2 kΩ) C．电压表V2(量程为0～15.0 V，内阻约为6 kΩ) D．电流表A1(量程为0～0.6 A，内阻约为1 Ω);E．电流表A2(量程为0 ～3.0 A，内阻约为0.1 Ω) F．滑动变阻器R1(最大阻值为10 Ω，允许通过的最大电流为2.0 A) G．滑动变阻器R2(最大阻值为1 kΩ，允许通过的最大电流为1.0 A) H．开关S一个，导线若干 (1)如图所示是该实验小组用螺旋测微器对铜芯电线直径D的某次测量，其读数是_____________mm。;(2)实验时电压表应选用_____，电流表应选用_____，滑动变阻器应选用_____。(只填代号) (3)某次测量时，电压表示数为U，电流表示数为I，则该铜芯电线的电阻率的表达式ρ＝___________。 解析：(1)由题图螺旋测微器可知，固定刻度读数为0.5 mm，可动刻度读数为20.0×0.01 mm＝0.200 mm，故螺旋测微器的读数为0.