2019-2020学年高中物理第二章电路实验测定金属的电阻率学案粤教版选修3-1.docxVIP

实验：测定金属的电阻率

[学科素养与目标要求]

物理观念：1.通过实验探究得出影响导体电阻的因素.2.掌握测定金属电阻率的实验原理.3.掌握螺旋测微器的读数方法．

科学探究：1.了解本实验需要测的物理量及所用的器材和方法.2.能进行分组分层、自主合作探究，能综合信息进行数据处理．

科学思维：1.进一步掌握用伏安法测电阻电路的设计思想，会根据不同情况设计电路图.2.会根据情况选择滑动变阻器接入电路的方式.

一、螺旋测微器和游标卡尺

1．螺旋测微器的原理及读数方法

(1)构造及原理

如图1所示，它的测砧A和固定刻度B固定在尺架C上，可动刻度E、旋钮D和微调旋钮D′是与测微螺杆F连在一起的，并通过精密螺纹套在B上，精密螺纹的螺距是0.5mm，即旋钮D每转一周，测微螺杆F前进或后退0.5mm，可动刻度分成50等份，每一等份表示0.01_mm.

图1

(2)使用方法

当A与F并拢时，可动刻度E的零点恰好跟固定刻度B的零点重合，逆时针旋转旋钮D，将测微螺杆F旋出，把被测物体放入A、F之间的夹缝中，再顺时针旋转旋钮D，F快要接触被测物时，要停止使用旋钮D，改用微调旋钮D′，直到听到“喀喀”声．

(3)读数方法

L＝固定刻度示数＋可动刻度示数(估读一位)×分度值．

注意：①以毫米为单位时，小数点后面要有三位有效数字，特别是最后一位估读数字为零时，不能省略．

②在读数时注意半毫米刻度线是否已露出．

2．游标卡尺的原理及读数方法

(1)构造：主尺、游标尺(主尺和游标尺上各有一个内、外测量爪)、游标卡尺上还有一个深度尺．(如图2所示)

图2

(2)原理：利用主尺的最小分度与游标尺的最小分度的差值制成．

不管游标尺上有多少个小等分刻度，它的刻度部分的总长度比主尺上的同样多的小等分刻度少1mm.常见的游标尺上小等分刻度有10个、20个、50个的，其规格见下表：

刻度格数(分度)

刻度总长度

1mm与每小格的差值

精确度(可精确到)

10

9mm

0.1mm

0.1mm

20

19mm

0.05mm

0.05mm

50

49mm

0.02mm

0.02mm

(3)用途：测量厚度、长度、深度、内径、外径．

(4)读数：若用x表示从主尺上读出的整毫米数，K表示从游标尺上读出与主尺上某一刻度线对齐的游标的格数，则记录结果表示为(x＋K×精确度)mm.

二、测定金属的电阻率

1．实验原理

(1)把金属丝接入电路中，用伏安法测金属丝的电阻R(R＝UI)．电路原理图如图3所示．

图3

(2)用毫米刻度尺测出金属丝的长度l，用螺旋测微器测出金属丝的直径d，算出横截面积S(S＝πd24)．

(3)由电阻定律R＝ρlS，得ρ＝RSl＝πd2R4l＝πd2U4lI，求出电阻率．

2．实验器材

螺旋测微器、毫米刻度尺、电压表、电流表、开关及导线、被测金属丝、电源、滑动变阻器．

3．实验步骤

(1)测直径：用螺旋测微器在被测金属丝上三个不同位置各测一次直径，并记录．

(2)连电路：按如图3所示的电路图连接实验电路．

(3)量长度：用毫米刻度尺测量接入电路中的被测金属丝的有效长度，重复测量3次，并记录．

(4)求电阻：把滑动变阻器的滑动触头调节到使接入电路中的电阻值最大的位置，电路经检查确认无误后，闭合开关S.改变滑动变阻器滑动触头的位置，读出几组相应的电流表、电压表的示数I和U的值，记入表格内，断开开关S.

(5)拆除实验电路，整理好实验器材．

4．数据处理

电阻R的数值可用以下两种方法确定：

(1)计算法：利用每次测量的U、I值分别计算出电阻，再求出电阻的平均值作为测量结果．

(2)图象法：可建立I－U坐标系，将测量的U、I值描点作出图象，利用图象的斜率的倒数来求出电阻值R.

5．实验注意事项

(1)因一般金属丝电阻较小，为了减少实验的系统误差，必须选择电流表外接法；

(2)本实验若用限流式接法，在接通电源之前应将滑动变阻器调到阻值最大状态．

(3)测量l时应测接入电路的金属丝的有效长度(即两接线柱之间的长度，且金属丝伸直)，并将金属丝拉直；在金属丝的3个不同位置上用螺旋测微器测量直径d.

(4)电流不宜过大(电流表用0～0.6A量程)，通电时间不宜太长，以免电阻率因温度升高而变化.

一、实验原理及操作

例1在“探究电阻与长度、横截面积的关系”的实验中，用刻度尺测量金属丝直径时的刻度位置如图4所示，金属丝的匝数为39，用米尺测出金属丝的长度L，金属丝的电阻大约为5Ω，先用伏安法测出金属丝的电阻R，然后用控制变量法探究电阻与导体长度、横截面积的关系．

图4

(1)从图中得出金属丝的直径为________mm.

(2)为此取来两节新的干电池、开关和若干导线及下列器材：

A．电压表0～3V，内阻约10kΩ

B．电压表0～15V，内阻约50kΩ

C．电流表0～0.6A，内阻约0