第11章 第3节 实验2 金属丝电阻率的测量（课件+课时作业）-新教材高中物理必修第三册【优化指导】人教版

实验2　金属丝电阻率的测量 一、实验目的 1．进一步掌握螺旋测微器的原理及读数方法． 2．练习使用电流表、电压表及伏安法测电阻． 3．测定金属的电阻率． 二、实验思路 1．实验电路： 用甲、乙两图都可，甲图滑动变阻器为分压式接法，乙图为限流式接法． 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＝)． 3．由电阻定律R＝ρ，得ρ＝＝＝，求出电阻率． 三、实验器材 螺旋测微器、毫米刻度尺、电压表、电流表、定值电阻、开关及导线、被测金属丝、电池、滑动变阻器． 四、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．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，反复测量3次，并记录． 3．连电路：按如上所示的电路图连接实验电路． 4．求电阻：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． 五、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值分别由公式R＝计算出电阻，再求出电阻的平均值作为测量结果． 2．图像法：可建立I­U坐标系，将测量的U、I值描点作出图像，利用图像的斜率求出电阻R． 六、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时应测接入电路中的金属丝的有效长度(即两接线柱之间的长度)；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0～0.6 A量程)，通电时间不宜太长，以免电阻率因温度升高而变化． 要点一　仪器读数和实验原理 　现有一合金制成的圆柱体．为测量该合金的电阻率，现用伏安法测量圆柱体两端之间的电阻，用螺旋测微器测量该圆柱体的直径，用游标卡尺测量该圆柱体的长度．螺旋测微器和游标卡尺的示数如图甲和乙所示． (1)由图读得圆柱体的直径为______ mm，长度为______ cm． (2)若流经圆柱体的电流为I，圆柱体两端之间的电压为U，圆柱体的直径和长度分别用D、L表示，则用D、L、I、U表示的电阻率的关系式为ρ＝________． 解析　(1)圆柱体的直径为1.5 mm＋34.5×0.01 mm＝1.845 mm；长度为42 mm＋8×0.05 mm＝42.40 mm＝4.240 cm． (2)由欧姆定律R＝和电阻定律R＝ 联立得ρ＝＝＝． 答案　(1)1.845(1.842～1.846均可)　4.240 (2) 要点二　电路连接和数据处理[来源:学&科&网] 　在“测定金属的电阻率”实验中，所用测量仪器均已校准，待测金属丝接入电路部分的长度约为50 cm． (1)用螺旋测微器测量金属丝的直径，其中某一次测量结果如图1所示，其读数应为________mm(该值接近多次测量的平均值)． 图1 (2)用伏安法测金属丝的电阻Rx，实验所用器材为电池组(电动势3 V，内阻约1 Ω)、电流表(内阻约0.1 Ω)、电压表(内阻约3 kΩ)、滑动变阻器R(0～20 Ω，额定电流2 A)、开关、导线若干，某小组同学利用以上器材正确连接好电路，进行实验测量，记录数据见下表. 次数 1 2 3 4 5 6 7 U/V 0.10 0.30 0.70 1.00 1.50 1.70 2.30 I/A 0.020 0.060 0.160 0.220 0.340 0.460 0.520[来源:学科网ZXXK] 由实验数据可知，他们测量Rx是采用图2中的________(选填“甲”或“乙”)图． 图2 (3)图3是测量Rx的实验器材实物图，图中已连接了部分导线，滑动变阻器的滑片P置于变阻器的一端．请根据(2)所选的电路图，补充完成图3中实物间的连线，并使闭合开关的瞬间，电压表或电流表不至于被烧坏． 图3 (4)这个小组的同学在坐标纸上建立U、I坐标系，如图4所示，图中已标出了与测量数据对应的4个坐标点．请在图中标出第2、4、6次测量数据的坐标点，并描绘出U ­I图线．由图线得到金属丝的阻值Rx＝________Ω(保留两位有效数字)． 图4 (5)根据以上数据可以估算出金属丝电阻率约为________(填选项前的符号)． A．1×10－2Ω·m　　　　 B．1×10－4Ω·m C．1×10－6Ω·m D．1×10－8Ω·m 解析　(1)螺旋测微器的读数为0 mm＋39.8×0.01 mm＝0.398 mm． (2)由实验记录的数据可知Rx的阻值大约为5 Ω.由题知Rx≪RV，故电流表OA外接，若滑动变阻