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1、2022年高中物理 第二章 電路 實(shí)驗(yàn) 測定金屬的電阻率教案1 粵教版選修3-1
三維目標(biāo)
1.掌握電流表、電壓表和滑動變阻器的使用方法.
2.掌握螺旋測微器和游標(biāo)卡尺的使用方法和讀數(shù)方法.
3.學(xué)會利用伏安法測電阻,進(jìn)一步測出金屬絲的電阻率
4培養(yǎng)學(xué)以致用的科學(xué)精神。
重 點(diǎn)
學(xué)會利用伏安法測電阻,進(jìn)一步測出金屬絲的電阻率
難 點(diǎn)
學(xué)會利用伏安法測電阻
課 型
□講授 □習(xí)題 □復(fù)習(xí) □討論 □其它
教 學(xué) 內(nèi) 容 與 教 師 活 動 設(shè) 計(jì)
因材施教
一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?
1.掌握電流表、電壓表和
2、滑動變阻器的使用方法.
2.掌握螺旋測微器和游標(biāo)卡尺的使用方法和讀數(shù)方法.
3.學(xué)會利用伏安法測電阻,進(jìn)一步測出金屬絲的電阻率
二、實(shí)驗(yàn)原理
由得,因此,只要測出金屬絲的長度,導(dǎo)體的直徑d和金屬絲的電阻R,即可求出金屬絲的電阻率.
三、實(shí)驗(yàn)器材
被測金屬絲、螺旋測微器、毫米刻度尺、直流電源、電流表、電壓表、滑動變阻器、開關(guān)、導(dǎo)線若干.
四、實(shí)驗(yàn)步驟
1.用螺旋測微器在被測金屬導(dǎo)線上的三個不同位置各測一次直徑,求出其平均值d。
2.依照電路圖用導(dǎo)線將器材連好,將滑動變阻器的阻值調(diào)至最大。
3.用毫米刻度尺測量接入電路中的被測金屬導(dǎo)線的長度,即有效長度,測量3次,求出其
3、平均值。
4.電路經(jīng)檢查確認(rèn)無誤后,閉合開關(guān)S,改變滑動變阻器滑動片的位置,讀出幾組相應(yīng)的電流值和電壓值,記入記錄表格內(nèi);斷開開關(guān)S,求出導(dǎo)線電阻的平均值。
5.將測得的、、d值代入電阻率計(jì)算公式,計(jì)算出金屬導(dǎo)線的電阻率。
6. 拆去實(shí)驗(yàn)線路,整理好實(shí)驗(yàn)器材
五、數(shù)據(jù)處理
1.在求Rx的平均值時可用兩種方法
(1)用分別算出各次的數(shù)值,再取平均值.
(2)用U-I圖線的斜率求出.
2.計(jì)算電阻率:將記錄的數(shù)據(jù)Rx、、d的值代入電阻率計(jì)算式.
六、誤差分析
1.金屬絲直徑、長度測量帶來的誤差。
2.電流表及電壓表對電阻測量的影響,采用伏安法測
4、量金屬絲的電阻時,因?yàn)椴捎玫氖请娏鞅硗饨臃?,所以測量值小于真實(shí)值即(),由知,電阻率電阻率的測量值偏小(即)。
3. 電流表和電壓表的讀數(shù)等會帶來偶然誤差。
4.由于金屬絲通電后發(fā)熱升溫,會使金屬絲的電阻率變大,造成測量誤差。
七、注意事項(xiàng)
(1)本實(shí)驗(yàn)中被測金屬導(dǎo)線的電阻值較小,因此實(shí)驗(yàn)電路一般采用電流表外接法.
(2)實(shí)驗(yàn)連線時,應(yīng)先從電源的正極出發(fā),依次將電源、開關(guān)、電流表、待測金屬導(dǎo)線、滑動變阻器連成主干線路(閉合電路),然后再把電壓表并聯(lián)在待測金屬導(dǎo)線的兩端.
(3)測量被測金屬導(dǎo)線的有效長度,是指測量待測導(dǎo)線接入電路的兩個端點(diǎn)之間的長度,亦即電壓表兩端點(diǎn)
5、間的待測導(dǎo)線長度,測量時應(yīng)將導(dǎo)線拉直,反復(fù)測量三次,求其平均值.
(4)測金屬導(dǎo)線直徑一定要選三個不同部位進(jìn)行測量,求其平均值.
(5)閉合開關(guān)S之前,一定要使滑動變阻器的滑片處在有效電阻值最大的位置.
(6)在用伏安法測電阻時,通過待測導(dǎo)線的電流強(qiáng)度不宜過大(電流表用0~0.6 A量程),通電時間不宜過長,以免金屬導(dǎo)線的溫度明顯升高,造成其電阻率在實(shí)驗(yàn)過程中逐漸增大.
(7)求R的平均值時可用兩種方法:第一種是用算出各次的測量值,再取平均值;第二種是用圖象(U-I圖線)來求出.若采用圖象法,在描點(diǎn)時,要盡量使各點(diǎn)間的距離拉大一些,連線時要盡可能地讓各點(diǎn)均勻分
6、布在直線的兩側(cè),個別明顯偏離較遠(yuǎn)的點(diǎn)可以不予考慮.
練一練
1、欲用伏安法測定一段阻值約為5左右的金屬導(dǎo)線的電阻,要求測量結(jié)果盡量準(zhǔn)確,現(xiàn)備有以下器材:
A.電池組(3V,內(nèi)阻1);
B.電流表(0~3A,內(nèi)阻0.0125)
C.電流表(0~0.6A,內(nèi)阻0.125)
D.電壓表(0~3V,內(nèi)阻3k)
E.電壓表(0~15V,內(nèi)阻15k)
F.滑動變阻器(0~20,額定電流1A)
G.滑動變阻器(0~2000,額定電流0.3A)
H.電鍵、導(dǎo)線。
(1)上述器材中應(yīng)選用的是________。
7、(填寫各器材的字母代號)
(2)實(shí)驗(yàn)電路應(yīng)采用電流表________接法。(填“內(nèi)”或“外”)
(3)設(shè)實(shí)驗(yàn)中,電流表、電壓表的某組示數(shù)如圖所示,圖示中I=________A,U=________V。
(4)將圖中給定的器材連成實(shí)驗(yàn)電路。
2、在“測量金屬絲的電阻率”的實(shí)驗(yàn)中:
(1)用螺旋測微器測金屬絲的直徑如圖8-5-4所示,則金屬絲的直徑為 mm.
(2)已知電阻絲的電阻約為10Ω,現(xiàn)備有下列器材供測量該電阻絲的電阻時選用,應(yīng)選用的器材有 (只填代號).
A.量程是0~0.6A,內(nèi)阻約 0.5Ω的電
8、流表;
B.量程是0~3A,內(nèi)阻約 0.1Ω的電流表;
C.量程是0~3V,內(nèi)阻約 6kΩ的電壓表;
D.量程是0~15V,內(nèi)阻約 30kΩ的電壓表;
E.阻值為0~1kΩ,額定電流為0.5A的滑動變阻器;
F.阻值為0~20Ω,額定電流為2A的滑動變阻器;
G.蓄電池(6V);
H.開關(guān)一個,導(dǎo)線若干.
(3)畫出用伏安法測上述電阻絲電阻的電路圖.
3.在做“測定金屬的電阻率”實(shí)驗(yàn)時,下列操作正確的是( )
A.若待測金屬導(dǎo)線是漆包線,應(yīng)該用火燒去表面漆皮,輕輕抹去灰塵后再測金屬絲的直徑,千萬不可用小刀去刮漆皮,而兩
9、端接頭部分則用紗布打磨干凈,以保證電路接觸良好
B.用米尺反復(fù)測量三次導(dǎo)線的總長度,求出平均值L,然后將導(dǎo)線接入測量電路中
C.估計(jì)待測金屬導(dǎo)線的總長,選擇合適的儀器和實(shí)驗(yàn)電路
D.合上開關(guān)S,不斷增大滑動變阻器接入電路的有效阻值,記錄幾組對應(yīng)的電流和電壓數(shù)值,計(jì)算出導(dǎo)線的總電阻
4.在“測定金屬絲電阻率”的實(shí)驗(yàn)中,由可知,對實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性影響最大的是( )
A.導(dǎo)線直徑d的測量
B.電壓U的測量
C.電流I的測量
D.導(dǎo)線長度的測量
7.(1)用游標(biāo)為50分度的游標(biāo)卡尺測量某工件的長度時,示數(shù)如圖13所示,則測量結(jié)果應(yīng)該讀作
10、 mm。
(2)用螺旋測微器測圓柱體的直徑時,示數(shù)如圖14所示,
此示數(shù)為 mm。
8.在“測定金屬的電阻率”實(shí)驗(yàn)中,某同學(xué)進(jìn)行了如下測量:
(1)用毫米刻度尺測量接入電路中的被測金屬絲的有效長度。測量3次,求出其平均值L。其中一次測量結(jié)果如16甲所示,金屬絲的另一端與刻度尺的零刻度對齊,圖中讀數(shù)為 cm。用螺旋測微器測量金屬絲的直徑,選不同的位置測量3次,求出其平均值d。其中一次測量結(jié)果如圖乙所示,圖中讀數(shù)為 cm。
(2)采用圖17所示的電路測量金
11、屬絲的電阻。電阻的測量值比真實(shí)值
(填“偏大”或“偏小”)。最后由公式 計(jì)算出金屬絲的電阻率(用直接測量的物理量表示)。
(3)請你根據(jù)以上的電路圖在圖18中進(jìn)行實(shí)物連線。電流表選0.6A量程,電壓表選3V量程。
附:
【伏安法測電阻】
1. 電流表的內(nèi)接法和外接法的比較
2.兩種電路的選擇
(1)阻值比較法:先將待測電阻的估計(jì)值與電壓表、電流表內(nèi)阻進(jìn)行比較,若Rx較小,宜采用電流表外接法;若Rx較大,宜采用電流表內(nèi)接法.簡單概括為“大內(nèi)偏大,小外偏小”.
(2)臨界值計(jì)算法
時,用電流表外接法;
時,用電流表內(nèi)接法.
(3)實(shí)驗(yàn)試探法:按圖示接好電路,讓電壓表一根接線柱P先后與a、b處接觸一下,如果電壓表的示數(shù)有較大的變化,而電流表的示數(shù)變化不大,則可采用電流表外接法;如果電流表的示數(shù)有較大的變化,而電壓表的示數(shù)變化不大,則可采用電流表內(nèi)接法.
1、 老師講解。
2、 學(xué)生操作。
3、 老師巡查。
4、 小結(jié)。
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因材施教
教學(xué)后記: