2022年高二物理 測定金屬的電阻率學案

2022年高二物理 測定金屬的電阻率學案實驗目的 用伏安法間接測定某種金屬導體的電阻率；練習使用螺旋測微器。實驗原理 根據(jù)電阻定律公式R=，只要測量出金屬導線的長度和它的直徑d，計算出導線的橫截面積S，并用伏安法測出金屬導線的電阻R，即可計算出金屬導線的電阻率。實驗器材 被測金屬導線，直流電源（4V），電流表(0-0.6A)，電壓表（0-3V），滑動變阻器（50），電鍵，導線若干，螺旋測微器，米尺。實驗步驟 1用螺旋測微器在被測金屬導線上的三個不同位置各測一次直徑，求出其平均值d，計算出導線的橫截面積S。 2按如圖所示的原理電路圖連接好用伏安法測電阻的實驗電路。 3用毫米刻度尺測量接入電路中的被測金屬導線的有效長度，反復測量3次，求出其平均值。 4把滑動變阻器的滑動片調(diào)節(jié)到使接入電路中的電阻值最大的位置，電路經(jīng)檢查確認無誤后，閉合電鍵S。改變滑動變阻器滑動片的位置，讀出幾組相應的電流表、電壓表的示數(shù)I和U的值，斷開電鍵S，求出導線電阻R的平均值。 5將測得的R、d值，代入電阻率計算公式中，計算出金屬導線的電阻率。 6拆去實驗線路，整理好實驗器材。實驗記錄測量次數(shù)123平均值導線長/m導線直徑/m導線的橫截面積S= （公式）= （代入數(shù)據(jù)）= m2測量次數(shù)123電阻平均值電壓U/V電流I/A電阻R/所測金屬的電阻率= （公式）= （代入數(shù)據(jù)）= m注意事項 1測量被測金屬導線的有效長度，是指測量待測導線接入電路的兩個端點之間的長度，亦即電壓表兩并入點間的部分待測導線長度，測量時應將導線拉直。 2本實驗中被測金屬導線的電阻值較小，因此實驗電路必須采用電流表外接法。 3實驗連線時，應先從電源的正極出發(fā)，依次將電源、電鍵、電流表、待測金屬導線、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)在待測金屬導線的兩端。 4閉合電鍵S之前，一定要使滑動變阻器的滑動片處在有效電阻值最大的位置。 5在用伏安法測電阻時，通過待測導線的電流強度I的值不宜過大（電流表用00.6A量程），通電時間不宜過長，以免金屬導線的溫度明顯升高，造成其電阻率在實驗過程中逐漸增大?！军c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（2）：經(jīng)驗表明，引起實驗誤差的原因可能是：采用外接法則由于伏特表的分流影響，造成電阻測量值偏小，若誤用內(nèi)接法則安培表分壓影響更大。儀表量程太大且讀數(shù)不準計算未遵從有效數(shù)字運算法則實驗中易混淆的是：R=U/I和R=L/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=L/S中，電阻率與L和S無關(guān)，使用這兩式時是不變的。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。鞏固練習：A組 1在“測定金屬的電阻率”實驗中，以下操作中錯誤的是 A用米尺量出金屬絲的全長三次，算出其平均值 B用螺旋測微器在金屬絲三個不同部位各測量一次直徑，算出其平均值 C用伏安法測電阻時采用安培表的內(nèi)接線路，多次測量后算出其平均值 D實驗中應保持金屬絲的溫度不變2欲用伏安法測定一段阻值約為5左右的金屬導線的電阻，要求測量結(jié)果盡量準確，現(xiàn)備有以下器材： A電池組（3V，內(nèi)阻1）； B電流表（03A，內(nèi)阻0.0125） C電流表（00.6A，內(nèi)阻0.125） D電壓表（03V，內(nèi)阻3k） E電壓表（015V，內(nèi)阻15k） F滑動變阻器（020，額定電流1A） G滑動變阻器（02000，額定電流0.3A） H電鍵、導線。 （1）上述器材中應選用的是_。（填寫各器材的字母代號） （2）實驗電路應采用電流表_接法。（填“內(nèi)”或“外”） （3）設(shè)實驗中，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驗電路。 B組3、用伏安法測量電阻阻值R，并求出電阻率。給定電壓表（內(nèi)阻約為50K）、電流表（內(nèi)阻約為40）、滑線變阻器、電源、電鍵、待測電阻（約為250）及導線若干。畫出測量R的電路圖。圖1中的6個點表示實驗中測得的6組電流I、電壓U的值，試寫出根據(jù)此圖求R值的步驟： 求出的電阻值R=_。（保留3位有效數(shù)字）待測電阻是一均勻材料制成的圓柱體，用游標為50分度的卡尺測量其長度與直徑，結(jié)果分別如圖2、圖3所示。由圖可知其長度為_，直徑為_。由以上數(shù)據(jù)可求出=_。（保留3位有效數(shù)字）