《3實(shí)驗(yàn)導(dǎo)體電阻率的測(cè)量》設(shè)計(jì)

《3實(shí)驗(yàn)：導(dǎo)體電阻率的測(cè)量》教學(xué)設(shè)計(jì)教學(xué)目標(biāo)知識(shí)與技能1.通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究，培養(yǎng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?；通過(guò)理論探究，培養(yǎng)學(xué)生邏輯推理能力；2.通過(guò)探究過(guò)程，培養(yǎng)學(xué)生獲取知識(shí)、發(fā)展思維的能力。過(guò)程與方法通過(guò)從猜想→研究方法→實(shí)驗(yàn)操作等一系列探究過(guò)程，使學(xué)生經(jīng)歷探究過(guò)程，了解科學(xué)研究的一般程序。情感、態(tài)度與價(jià)值觀通過(guò)動(dòng)手合作調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性，培養(yǎng)他們的探究意識(shí)，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的熱情，體會(huì)研究的樂(lè)趣。教學(xué)重點(diǎn)掌握螺旋測(cè)微器的使用方法和讀數(shù)方法。教學(xué)難點(diǎn)學(xué)會(huì)利用伏安法測(cè)電阻，進(jìn)一步測(cè)出金屬絲的電阻率。教學(xué)過(guò)程導(dǎo)入同學(xué)們?cè)诔踔袑W(xué)過(guò)，電阻是導(dǎo)體本身的一種性質(zhì)，導(dǎo)體電阻的大小決定于哪些因素？其定性關(guān)系是什么？導(dǎo)體電阻的大小決定于導(dǎo)體的長(zhǎng)度、橫截面積和材料。同種材料制成的導(dǎo)體，長(zhǎng)度越長(zhǎng)，橫截面積越小，電阻越大。同學(xué)們已經(jīng)知道了導(dǎo)體的電阻與材料、長(zhǎng)度、橫截面積的定性關(guān)系，這節(jié)課讓我們用實(shí)驗(yàn)定量地研究這個(gè)問(wèn)題。一、游標(biāo)卡尺和螺旋測(cè)微器的讀數(shù)1．游標(biāo)卡尺(1)原理：利用主尺的最小分度與游標(biāo)尺的最小分度的差值制成．不管游標(biāo)尺上有多少個(gè)小等分刻度，它的刻度部分的總長(zhǎng)度比主尺上的同樣多的小等分刻度少1mm。(2)精度：對(duì)應(yīng)關(guān)系為10分度0.1mm,20分度0.05mm,50分度0.02mm。(3)讀數(shù)：若用x表示由主尺上讀出的整毫米數(shù)，K表示從游標(biāo)尺上讀出與主尺上某一刻線對(duì)齊的游標(biāo)的格數(shù)，則記錄結(jié)果表達(dá)為(x＋K×精度)mm。2．螺旋測(cè)微器(1)原理：測(cè)微螺桿F與固定刻度B之間的精密螺紋的螺距為0.5mm，即旋鈕D每旋轉(zhuǎn)一周，F(xiàn)前進(jìn)或后退0.5mm，而可動(dòng)刻度E上的刻度為50等份，每轉(zhuǎn)動(dòng)一小格，F(xiàn)前進(jìn)或后退0.01mm，即螺旋測(cè)微器的精確度為0.01mm。讀數(shù)時(shí)估讀到毫米的千分位上，因此，螺旋測(cè)微器又叫千分尺。(2)讀數(shù)：測(cè)量時(shí)被測(cè)物體長(zhǎng)度的整毫米數(shù)由固定刻度讀出，小數(shù)部分由可動(dòng)刻度讀出．測(cè)量值(mm)＝固定刻度數(shù)(mm)(注意半毫米刻度線是否露出)＋可動(dòng)刻度數(shù)(估讀一位)×0.01(mm)。二、導(dǎo)體電阻率的測(cè)量1.實(shí)驗(yàn)原理和方法由R＝ρl/S得ρ＝RS/l，因此，只要測(cè)出金屬絲的長(zhǎng)度l、橫截面積S和金屬絲的電阻R，即可求出金屬絲的電阻率ρ。(1)把金屬絲接入電路中，用伏安法測(cè)金屬絲的電阻R電路原理如圖所示．(2)用毫米刻度尺測(cè)量金屬絲的長(zhǎng)度l，用螺旋測(cè)微器量得金屬絲的直徑，算出橫截面積S。(3)將測(cè)量的數(shù)據(jù)代入公式求金屬絲的電阻率。2.實(shí)驗(yàn)器材被測(cè)金屬絲、螺旋測(cè)微器、毫米刻度尺、電池組、電流表、電壓表、滑動(dòng)變阻器、開(kāi)關(guān)、導(dǎo)線若干。3.實(shí)驗(yàn)步驟(1)直徑測(cè)定用螺旋測(cè)微器在被測(cè)金屬導(dǎo)線上的三個(gè)不同位置各測(cè)一次直徑，求出其平均值d，計(jì)算出導(dǎo)線的橫截面積。(2)電路連接按電路圖連接好用伏安法測(cè)電阻的實(shí)驗(yàn)電路。(3)長(zhǎng)度測(cè)量用毫米刻度尺測(cè)量接入電路中的被測(cè)金屬導(dǎo)線的有效長(zhǎng)度，反復(fù)測(cè)量3次，求出其平均值。(4)U、I測(cè)量把滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)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(rèn)無(wú)誤后，閉合開(kāi)關(guān)S，改變滑動(dòng)變阻器滑動(dòng)片的位置，讀出幾組相應(yīng)的電流表、電壓表的示數(shù)I和U的值，記入表格內(nèi)，斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S。(5)拆去實(shí)驗(yàn)線路，整理好實(shí)驗(yàn)器材。4.數(shù)據(jù)處理(1)在求Rx的平均值時(shí)可用兩種方法A用Rx＝U/I分別算出各次的數(shù)值，再取平均值。B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、l、d的值代入電阻率計(jì)算式。5.誤差分析(1)金屬絲的橫截面積是利用直徑計(jì)算而得，直徑的測(cè)量是產(chǎn)生誤差的主要來(lái)源之一。(2)采用伏安法測(cè)量金屬絲的電阻時(shí)，由于采用的是電流表外接法，測(cè)量值小于真實(shí)值，使電阻率的測(cè)量值偏小。(3)金屬絲的長(zhǎng)度測(cè)量、電流表和電壓表的讀數(shù)等會(huì)帶來(lái)偶然誤差。(4)由于金屬絲通電后發(fā)熱升溫，會(huì)使金屬絲的電阻率變大，造成測(cè)量誤差。6.注意事項(xiàng)本實(shí)驗(yàn)中被測(cè)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．實(shí)驗(yàn)連線時(shí)，應(yīng)先從電源的正極出發(fā)，依次將電源、開(kāi)關(guān)、電流表、待測(cè)金屬導(dǎo)線、滑動(dòng)變阻器連成主干線路，然后再把電壓表并聯(lián)在待測(cè)金屬導(dǎo)線的兩端．測(cè)量被測(cè)金屬導(dǎo)線的有效長(zhǎng)度，是指測(cè)量待測(cè)導(dǎo)線接入電路的兩個(gè)端點(diǎn)之間的長(zhǎng)度，亦即電壓表兩端點(diǎn)間的待測(cè)導(dǎo)線長(zhǎng)度，測(cè)量時(shí)應(yīng)將導(dǎo)線拉直，反復(fù)測(cè)量三次，求其平均值。測(cè)金屬導(dǎo)線直徑一定要選三個(gè)不同部位進(jìn)行測(cè)量，求其平均值。閉合開(kāi)關(guān)S之前，一定要使滑動(dòng)變阻器的滑片處在有效電阻值最大的位置。在用伏安法測(cè)電阻時(shí)，通過(guò)待測(cè)導(dǎo)線的電流強(qiáng)度I不宜過(guò)大(電流表用0～0。6A量程)，通電時(shí)間不宜過(guò)長(zhǎng)，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(guò)程中逐漸增大。求Rx的平均值時(shí)可用兩種方法：第一種是用Rx＝U