高考物理一輪復(fù)習(xí)必修第三冊(cè)第八章恒定電流第3講第2課時(shí)課標(biāo)實(shí)驗(yàn)-測(cè)量金屬絲的電阻率課件

第2課時(shí)課標(biāo)實(shí)驗(yàn)——測(cè)量金屬絲的電阻率

把握經(jīng)典實(shí)驗(yàn)方案

一、基本原理與操作1．原理與電路圖2．注意事項(xiàng)(1)本實(shí)驗(yàn)中被測(cè)金屬絲的電阻值較小，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(shí)，應(yīng)先從電源的正極出發(fā)，依次將電源、開關(guān)、電流表、被測(cè)金屬絲、滑動(dòng)變阻器連成主干線路，然后再把電壓表并聯(lián)在被測(cè)金屬絲的兩端。(3)測(cè)量被測(cè)金屬絲的有效長度，是指測(cè)量被測(cè)金屬絲接入電路的兩個(gè)端點(diǎn)之間的長度，亦即電壓表兩端點(diǎn)間的被測(cè)金屬絲長度，測(cè)量時(shí)應(yīng)將金屬絲拉直，反復(fù)測(cè)量三次，求其平均值。(4)測(cè)金屬絲直徑一定要選三個(gè)不同部位進(jìn)行測(cè)量，求其平均值。(5)閉合開關(guān)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。(6)在用伏安法測(cè)電阻時(shí)，通過被測(cè)金屬絲的電流不宜過大(電流表用0～0.6A量程)，通電時(shí)間不宜過長，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。(7)若采用圖像法求電阻阻值的平均值，在描點(diǎn)時(shí)，要盡量使各點(diǎn)間的距離拉大一些，連線時(shí)要盡可能地通過較多的點(diǎn)，其余各點(diǎn)均勻分布在直線的兩側(cè)，個(gè)別明顯偏離較遠(yuǎn)的點(diǎn)可以不予考慮。3．誤差分析(1)金屬絲的直徑測(cè)量、長度測(cè)量、電流表和電壓表的讀數(shù)等會(huì)帶來偶然誤差。(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)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。一、基礎(chǔ)考法保住分考查點(diǎn)(一)實(shí)驗(yàn)原理與操作1．某同學(xué)欲測(cè)量一阻值大約為10Ω，粗細(xì)均勻的金屬絲的電阻率。實(shí)驗(yàn)桌上除游標(biāo)卡尺、螺旋測(cè)微器、導(dǎo)線和開關(guān)外，還有以下器材可供選擇：A．電源E(電動(dòng)勢(shì)為6.0V)B．電壓表V(量程0～6V，內(nèi)阻約為8kΩ)C．電流表A1(量程0～0.6A，內(nèi)阻約為0.2Ω)D．電流表A2(量程0～3A，內(nèi)阻約為0.05Ω)E．滑動(dòng)變阻器R1(最大阻值5Ω，額定電流2A)(1)用游標(biāo)卡尺測(cè)得該材料的長度如圖甲所示，讀數(shù)L＝________cm；用螺旋測(cè)微器測(cè)得該材料的直徑如圖乙所示，讀數(shù)D＝________mm。(2)測(cè)量金屬絲的電阻時(shí)，為了便于調(diào)節(jié)，測(cè)量的盡可能準(zhǔn)確，實(shí)驗(yàn)中所用電流表應(yīng)選用________(填所選儀器前的字母符號(hào))，選擇合適的實(shí)驗(yàn)器材，在圖丙方框內(nèi)把實(shí)驗(yàn)原理圖補(bǔ)充完成，把器材符號(hào)標(biāo)在電路圖上。(3)設(shè)測(cè)得金屬絲的電阻為R，長度為L，直徑為D，求得金屬絲的電阻率為ρ＝________(用R、L、D三個(gè)物理量表述)。答案：(1)0.6

0.6左(2)乙(3)2.3

0.263．在“測(cè)量金屬絲的電阻率”實(shí)驗(yàn)中，某同學(xué)用電流表和電壓表測(cè)量一金屬絲的電阻。(1)該同學(xué)先用歐姆表“×1”擋粗測(cè)該金屬絲的電阻，示數(shù)如甲所示，對(duì)應(yīng)的讀數(shù)是________Ω。(2)除電源(電動(dòng)勢(shì)3.0V，內(nèi)阻不計(jì))、電壓表(量程0～3V，內(nèi)阻約3kΩ)、開關(guān)、導(dǎo)線若干外，還提供如下實(shí)驗(yàn)器材：A．電流表(量程0～0.6A，內(nèi)阻約0.1Ω)B．電流表(量程0～3.0A，內(nèi)阻約0.02Ω)C．滑動(dòng)變阻器(最大阻值10Ω，額定電流2A)D．滑動(dòng)變阻器(最大阻值1kΩ，額定電流0.5A)為了調(diào)節(jié)方便、測(cè)量準(zhǔn)確，實(shí)驗(yàn)中電流表應(yīng)選用______，滑動(dòng)變阻器應(yīng)選用________(選填實(shí)驗(yàn)器材前對(duì)應(yīng)的字母)。(3)該同學(xué)測(cè)量金屬絲兩端的電壓U和通過金屬絲的電流I，得到多組數(shù)據(jù)，并在坐標(biāo)圖上標(biāo)出，如圖乙所示。請(qǐng)作出該金屬絲的U-I圖線。根據(jù)圖線得出該金屬絲電阻R＝________Ω(結(jié)果保留小數(shù)點(diǎn)后兩位)。(4)用電流傳感器測(cè)量通過定值電阻的電流，電流隨時(shí)間變化的圖線如圖丙所示。將定值電阻替換為小燈泡，電流隨時(shí)間變化的圖線如圖丁所示，請(qǐng)分析說明小燈泡的電流為什么隨時(shí)間呈現(xiàn)這樣的變化。(3)將描出的點(diǎn)用直線連接，即可得U-I圖線，如圖所示：[關(guān)鍵點(diǎn)撥]

(1)利用圖像進(jìn)行數(shù)據(jù)處理時(shí)，要首先推導(dǎo)出縱、橫坐標(biāo)軸物理量的關(guān)系式。(2)用平滑的曲線進(jìn)行連線，讓盡量多的數(shù)據(jù)描點(diǎn)落在圖線上；如果連線為直線，不能落在連線上的點(diǎn)應(yīng)均勻分布在兩側(cè)，偏差太大的點(diǎn)應(yīng)舍棄。(3)充分應(yīng)用圖像的斜率、截距等幾何元素，并注意縱、橫起始坐標(biāo)是否為0。

二、創(chuàng)新考法不失分創(chuàng)新角度(一)實(shí)驗(yàn)?zāi)康牡膭?chuàng)新1．一根細(xì)長均勻、內(nèi)芯為絕緣材料的金屬管線樣品，橫截面外緣為正方形，如圖甲所示。此金屬管線樣品長約30cm、電阻約10Ω，已知這種金屬的電阻率為ρ，因管芯絕緣材料截面形狀不規(guī)則，無法直接測(cè)量其橫截面積。請(qǐng)你設(shè)計(jì)一個(gè)測(cè)量管芯截面積S的電學(xué)實(shí)驗(yàn)方案，現(xiàn)有如下器材可選： A．毫米刻度尺B．螺旋測(cè)微器C．電流表A1(量程0～600mA，內(nèi)阻約為1.0Ω)D．電流表A2(量程0～3A，內(nèi)阻約為0.1Ω)E．電壓表V(量程0～3V，內(nèi)阻約為6kΩ)F．滑動(dòng)變阻器R1(2kΩ，允許通過的最大電流0.5A)G．滑動(dòng)變阻器R2(10Ω，允許通過的最大電流2A)H．蓄電池E(電動(dòng)勢(shì)為6V，內(nèi)阻約為0.05Ω)I．開關(guān)一個(gè)、帶夾子的導(dǎo)線若干(1)上述器材中，應(yīng)該選用的電流表是________，滑動(dòng)變阻器是________(填寫選項(xiàng)前字母代號(hào))。(2)若某次用螺旋測(cè)微器測(cè)得樣品截面外緣正方形邊長如圖乙所示，則其值為________mm。(3)要求盡可能測(cè)出多組數(shù)據(jù)，你認(rèn)為在圖丙、丁、戊、己中選擇哪個(gè)電路圖_______。(4)若樣品截面外緣正方形邊長為a、樣品長為L、電流表示數(shù)為I、電壓表示數(shù)為U，則計(jì)算內(nèi)芯截面積的表達(dá)式為S＝________。[創(chuàng)新點(diǎn)分析]測(cè)量截面不規(guī)則導(dǎo)體的橫截面積。創(chuàng)新角度(二)實(shí)驗(yàn)原理的創(chuàng)新2．某同學(xué)測(cè)量一段長度已知的電阻絲的電阻率。實(shí)驗(yàn)操作如下：(1)螺旋測(cè)微器如圖甲所示。在測(cè)量電阻絲直徑時(shí)，先將電阻絲輕輕地夾在測(cè)砧與測(cè)微螺桿之間，再旋動(dòng)________(選填“A”“B”或“C”)，直到聽見“喀喀”的聲音，以保證壓力適當(dāng)，同時(shí)防止螺旋測(cè)微器的損壞。(2)選擇電阻絲的________(選填“同一”或“不同”)位置進(jìn)行多次測(cè)量，取其平均值作為電阻絲的直徑。(3)如圖乙中Rx為待測(cè)電阻絲。請(qǐng)用筆畫線代替導(dǎo)線，將滑動(dòng)變阻器接入如圖丙所示實(shí)物電路中的正確位置。(4)為測(cè)量Rx，利用圖乙所示的電路，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器測(cè)得5組電壓U1和電流I1的值，作出的U1-I1關(guān)系圖像如圖丁所示。接著，將電壓表改接在a、b兩端，測(cè)得5組電壓U2和電流I2的值，數(shù)據(jù)見下表：請(qǐng)根據(jù)表中的數(shù)據(jù)，在圖丁中作出U2-I2圖像。U2/V0.501.021.542.052.55I2/mA20.040.060.080.0100.0丁(5)由此，可求得電阻絲的Rx＝________Ω。根據(jù)電阻定律可得到電阻絲的電阻率。答案：(1)C

(2)不同(3)見解析圖甲(4)見解析圖乙(5)23.5(23.0～24.0均可)創(chuàng)新角度(三)數(shù)據(jù)處理的創(chuàng)新3．(2023·廣東高考)某興趣小組設(shè)計(jì)了測(cè)量鹽水電導(dǎo)率的實(shí)驗(yàn)。所用器材有：電源E(電動(dòng)勢(shì)恒定，內(nèi)阻可忽略)；毫安表(量程15mA，內(nèi)阻可忽略)；電阻R1(阻值500Ω)、R2(阻值500Ω)、R3(阻值600Ω)和R4(阻值200Ω)；開關(guān)S1和S2；裝有耐腐蝕電極板和溫度計(jì)的有機(jī)玻璃樣品池；導(dǎo)線若干。請(qǐng)完成下列實(shí)驗(yàn)操作和計(jì)算。(1)電路連接圖(a)為實(shí)驗(yàn)原理圖。在圖(b)的實(shí)物圖中，已正確連接了部分電路，只有R4一端的導(dǎo)線還未連接，該導(dǎo)線應(yīng)接到R3的________(填“左”或“右”)端接線柱。(2)鹽水電導(dǎo)率和溫度的測(cè)量①測(cè)量并記錄樣品池內(nèi)壁的長寬高，在樣品池中注滿待測(cè)鹽水。②閉合開關(guān)S1，________開關(guān)S2，毫安表的示數(shù)為10.0mA，記錄此時(shí)毫安表的示數(shù)；計(jì)算得到流過樣品池的電流I1為________mA；③________