高中物理新教材优质课公开课导学案11.3　实验2　金属丝电阻率的测量（导学案-原卷版）.doc

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§11-3实验：导体电阻率的测量

实验2金属丝电阻率的测量

一、学习目标

1.掌握测量金属丝电阻率的实验原理和方法.

2.了解伏安法测电阻的思路及实验数据的处理方法．

二、学习过程

【知识点】

1．实验原理

(1)把金属丝接入电路中，用伏安法测金属丝的电阻R(R＝eq\f(U,I))。电路原理图如图所示。

(2)用毫米刻度尺测出金属丝的长度l，用螺旋测微器测出金属丝的直径d，算出横截面积S(S＝eq\f(πd2,4))。

(3)由电阻定律R＝ρeq\f(l,S)，得ρ＝eq\f(RS,l)＝eq\f(πd2R,4l)＝eq\f(πd2U,4lI)，求出电阻率。

2．实验器材

螺旋测微器、毫米刻度尺、电压表、电流表、开关及导线、被测金属丝、电池、滑动变阻器。

3．实验步骤

(1)测直径：用螺旋测微器在被测金属丝上三个不同位置各测一次直径，并记录。

(2)连电路：按如图所示的电路图连接实验电路。

(3)电阻丝有效长度的测量：电阻丝长度的测量工具应选用刻度尺。需要注意，在测量电阻丝的长度时，测量的并不是电阻丝的总长度，而是接入电路的有效长度l。反复测量多次，得到有效长度的平均值。

(4)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R。

4．数据处理

电阻R的数值可用以下两种方法确定：

(1)计算法：利用每次测量的U、I值分别计算出电阻，再求出电阻的平均值作为测量结果。

(2)图像法：可建立I－U坐标系，将测量的U、I值描点作出图像，利用图像的斜率的倒数来求出电阻值R。

5．实验注意事项

(1)因一般金属丝电阻较小，为了减少实验的系统误差，必须选择电流表外接法。

(2)本实验若用限流式接法，在接通电源之前应将滑动变阻器调到阻值最大状态。

(3)测量l时应测接入电路的金属丝的有效长度(即两接线柱之间的长度，且金属丝伸直)；在金属丝的3个不同位置上用螺旋测微器测量直径d。

(4)电流不宜过大(电流表用0～0.6A量程)，通电时间不宜太长，以免电阻率因温度升高而变化。

三、典例

（一）实验原理和操作

例题1、一导电材料细而均匀，截面为圆柱体，电阻约为1kΩ，某同学想用伏安法更精确地测量其电阻Rx，现有的器材及代号和规格如下：

A．电流表A（量程0~3mA，内阻约30Ω）

B．电压表A（量程0~3V，内阻约5kΩ）

C．滑动变阻器R1（阻值范围0~15Ω，允许通过的最大电流2A）

D．滑动变阻器R2（阻值范围0~15kΩ，允许通过的最大电流0.5A）

E.直流电源E：（电动势为3V，内阻不计）

F.待测圆柱体电阻R

G.开关S，导线若干

（1）用游标卡尺测得该样品的长度如图所示，其示数L=________cm，用螺旋测微器测得该样品的外直径如图所示，其示数d=________mm；

（2）该选用的滑动变阻器为________（只填器材的字母代号）；

（3）为使实验误差较小，要求便于调节且测得多组数据进行分析，在框中画出测量的的实验电路图，并标明所选择器材的符号______；

（4）如果实验中电流表示数为I，电压表示数为U，并测出该棒的长度为L，直径为d，则该材料的电阻率为ρ=____（用测出的物理量符号表示）。

（二）实验数据处理

例题2、某学校课题研究小组为了撰写关于未知材料电阻率的研究报告，设计了一个测量电阻率（被测电阻丝的阻值约为25Ω）的实验方案，可提供的器材有：

A．电流表G，内阻，满偏电流

B．电流表A，内阻约为0.2Ω，量程为0~0.6A

C．电阻箱（0~9999Ω，额定电流为0.5A）

D．滑动变阻器R（最大阻值为5Ω，额定电流为1A）

E.干电池组（电动势为3V，内阻为0.05Ω）

F.一个开关和导线若干，刻度尺、螺旋测微器。进行了以下操作：

（1）把电流表G与电阻箱串联改装成电压表使用，最大测量电压为3V，则电阻箱的阻值应调为____________Ω

（2）请用改造完的电压表设计一个测量电阻率的实验电路，根据提供的器材和实验需要，请将图中电路图补画完整__________；

（3）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

1

2

3

4

5

6

7

0.10

0.30

0.70

1.00

1.50

1.70

2.30

0.020

0.060

0.160

0.220

0.340

0.460

0.520

这个小组的同学在坐标纸上建立、I坐标系，如图所示，图中已标出了与测量数据对应的4个坐标点。请在图中标出第2、4、6次测量数据的坐标点，并描绘出图线__________。由图线得到金属丝的阻值。同学们测出金属丝直径约为1.0，接入电路部分的长度约为50.根据以上数据可以估算出该