科學(xué)測(cè)量金屬絲的電阻率課件高一下學(xué)期物理

第3章恒定電流3.6科學(xué)測(cè)量：金屬絲的電阻率1.測(cè)量金屬絲的電阻率依據(jù)的物理規(guī)律是什么？2.需要測(cè)定哪些物理量？刻度尺、螺旋測(cè)微器、學(xué)生電源、滑動(dòng)變阻器、電壓表、電流表、開關(guān)、金屬絲、導(dǎo)線一、實(shí)驗(yàn)器材用伏安法測(cè)量金屬絲的電阻。用螺旋測(cè)微器測(cè)量金屬絲的直徑，用刻度尺測(cè)出金屬絲的長(zhǎng)度。根據(jù)電阻公式，計(jì)算出金屬絲的電阻率。二、實(shí)驗(yàn)原理與設(shè)計(jì)1.待測(cè)電阻絲阻值較小時(shí)，電流表采用內(nèi)接法，還是外接法？由于電阻絲阻值較小，故選擇電流表外接法。ARxV(1)用螺旋測(cè)微器多次測(cè)量金屬絲的直徑，算出其平均值。(2)把金屬絲兩端固定在接線柱上，使其拉直，用刻度尺多次測(cè)量接入電路部分的金屬絲的長(zhǎng)度，算出其平均值。(3)按設(shè)計(jì)的電路圖連接電路，并將滑動(dòng)變阻器的滑片置于阻值最大端。三、實(shí)驗(yàn)步驟三、實(shí)驗(yàn)步驟(4)閉合開關(guān)，改變滑片位置，測(cè)出若干組電流、電壓值，填入你設(shè)計(jì)的表格中。次數(shù)1234567U/V

I/A

(5)測(cè)量結(jié)束后打開開關(guān)，拆除電路，整理實(shí)驗(yàn)器材。為什么金屬絲的長(zhǎng)度和直徑的測(cè)量要選用不同的測(cè)量工具？選擇測(cè)量工具的依據(jù)是什么？測(cè)量金屬絲的長(zhǎng)度用刻度尺，測(cè)量金屬絲的直徑用螺旋測(cè)微器?？潭瘸叩木葹?mm，用來測(cè)量10cm左右的長(zhǎng)度較為合適；螺旋測(cè)微器的精度為0.01mm，用來測(cè)幾毫米的直徑較為合適。選擇測(cè)量工具的依據(jù)是量程和精度要求。1．公式法求電阻：測(cè)量多組電流、電壓值，求出對(duì)應(yīng)的電阻后取平均值，不能對(duì)電流、電壓取平均值。2．圖像法求電阻：作出U－I圖像，由圖像的斜率求出電阻值，在設(shè)定標(biāo)度時(shí)要盡量使各點(diǎn)間的距離拉大一些，連線時(shí)要讓各點(diǎn)均勻分布在直線的兩側(cè)，個(gè)別偏離較遠(yuǎn)的點(diǎn)可以不予考慮。四、數(shù)據(jù)處理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。五、誤差分析1．測(cè)量長(zhǎng)度時(shí)應(yīng)將金屬絲拉直，反復(fù)測(cè)量三次，求其平均值。2．測(cè)金屬絲直徑時(shí)要選三個(gè)不同位置進(jìn)行測(cè)量，求其平均值。3．閉合開關(guān)S之前，一定要使滑動(dòng)變阻器的滑片處在使待測(cè)電阻兩端電壓最小的位置。4．在用伏安法測(cè)電阻時(shí)，通過待測(cè)金屬絲的電流I不宜過大(電流表用0～0.6A量程)，通電時(shí)間不宜過長(zhǎng)，以免金屬絲的溫度明顯升高，造成其電阻率在實(shí)驗(yàn)過程中逐漸增大。六、注意事項(xiàng)1.(2023·福建莆田高二期中)要測(cè)量一個(gè)圓柱體的電阻率，進(jìn)行了如下操作∶(1)用10分度的游標(biāo)卡尺測(cè)量圓柱體的長(zhǎng)度L如圖，可知其長(zhǎng)度為____mm；用螺旋測(cè)微器測(cè)量其直徑D如圖，可知其直徑為_______mm。(2)圓柱體的電阻大約為5Ω，先用伏安法測(cè)出電阻R，然后根據(jù)電阻定律計(jì)算出該圓柱體的電阻率。為此取來兩節(jié)新的干電池、開關(guān)和若干導(dǎo)線及下列器材：A.電壓表0～3V，內(nèi)阻約10kΩB.電壓表0～15V，內(nèi)阻約50kΩC.電流表0～0.6A，內(nèi)阻約0.05ΩD.電流表0～3A，內(nèi)阻約0.01ΩE.滑動(dòng)變阻器，0～10ΩF.滑動(dòng)變阻器，0～100Ω①要求較準(zhǔn)確地測(cè)出其阻值，電壓表應(yīng)選____，電流表應(yīng)選____。(均填字母代號(hào))AC②在測(cè)量阻值較小的圓柱體的電阻率的實(shí)驗(yàn)中，為了減小實(shí)驗(yàn)誤差，并要求在實(shí)驗(yàn)中獲得較大的電壓調(diào)節(jié)范圍，在測(cè)量其電阻時(shí)應(yīng)選擇的電路是_____。D(3)若圓柱體電阻用R表示，則該圓柱體的電阻率ρ＝______。(用所給的字母表示)2.小李同學(xué)在“測(cè)量金屬絲的電阻率”實(shí)驗(yàn)中。(1)因電表內(nèi)阻未知，用如圖甲所示的電路來判定電流表該內(nèi)接還是外接。正確連線后，閉合開關(guān)S，將滑動(dòng)變阻器的滑片P移至合適位置。單刀雙擲開關(guān)K擲到1，電壓表的讀數(shù)U1＝1.65V，電流表的示數(shù)如圖乙所示；將K擲到2，電壓表和電流表的讀數(shù)分別為U2＝1.75V，I1＝0.33A。由此可知應(yīng)采用電流表_____(填“內(nèi)”或“外”)接法。外(2)完成上述實(shí)驗(yàn)后，小李同學(xué)進(jìn)一步嘗試用其他方法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)：此時(shí)所用測(cè)量?jī)x器均已校準(zhǔn)。待測(cè)金屬絲接入電路部分的平均長(zhǎng)度為50.00cm。①用螺旋測(cè)微器測(cè)量金屬絲的直徑如圖丙所示。次數(shù)1234567U/V0.100.300.701.001.501.702.30I/A0.0200.0600.1600.2200.3400.4600.520②用伏安法測(cè)金屬絲的電阻Rx，實(shí)驗(yàn)所用器材為：電池組(電壓3V)、電流表、電壓表、滑動(dòng)變阻器R(0～20Ω，額定電流2A)、開關(guān)、導(dǎo)線若干。小李同學(xué)利用以上器材正確連接好電路，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測(cè)量，記錄數(shù)據(jù)如下：圖丁是測(cè)量Rx的實(shí)驗(yàn)器材實(shí)物圖，圖中已連接了部分導(dǎo)線，滑動(dòng)變阻器的滑片P置于變阻器的一端。請(qǐng)根據(jù)上述表格的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，補(bǔ)充完成圖丁中實(shí)物間的連線，并使閉合開關(guān)的瞬間，電壓表或電流表不至于被燒壞。③小李同學(xué)在坐標(biāo)紙上建立U、I坐標(biāo)系。如圖戊所示，圖中已標(biāo)出了與測(cè)量數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)點(diǎn)。描繪出U－I圖線。由圖線得到金屬絲的阻值Rx可以估算出金屬絲電阻率約為____。×10－2×10－3Ω·m×10－6×10－8Ω·mC3.某中學(xué)課題研究小組為了撰寫關(guān)于未知材料電阻率的實(shí)踐報(bào)告，設(shè)計(jì)了一個(gè)測(cè)量電阻率(被測(cè)電阻絲的阻值約為25Ω)的實(shí)驗(yàn)方案，可提供的器材有：A.電流表G，內(nèi)阻Rg＝120Ω，滿偏電流Ig＝3mAB.電流表A，內(nèi)阻約為0.2Ω，量程為0～0.1AC.螺旋測(cè)微器D.電阻箱R0(0～9999Ω，0.5A)E.滑動(dòng)變阻器R(5Ω，1A)F.干電池組(3V)G.一個(gè)開關(guān)和導(dǎo)線若干(1)用螺旋測(cè)微器測(cè)量被測(cè)電阻絲橫截面直徑，示數(shù)如圖甲所示，可知其直徑為d＝_______mm；用游標(biāo)卡尺測(cè)其長(zhǎng)度，示數(shù)如圖乙所示，可知其長(zhǎng)度為L(zhǎng)＝______mm。(2)把電流表G與電阻箱串聯(lián)改裝成電壓表使用，最大測(cè)量電壓為3V，則電阻箱的阻值應(yīng)調(diào)為R0＝_____Ω。880(3)請(qǐng)用改造完的電壓表設(shè)計(jì)一個(gè)測(cè)量電阻絲Rx電阻率的實(shí)驗(yàn)電路，根據(jù)提供的器材和實(shí)驗(yàn)需要，請(qǐng)將圖中電路圖補(bǔ)畫完整。(4)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的測(cè)量與電阻率的計(jì)算：如果電阻絲的長(zhǎng)