3.6 科学测量：金属丝的电阻率—山东省济南外国语学校鲁科版（2019）高中物理必修三导学案 -

第3章 恒定电流 第6节 实验：导体电阻率的测量 【学习目标】 1．掌握电流表、电压表和滑动变阻器的使用方法。 2．学会利用伏安法测电阻，进一步测出金属丝的电阻率。 【学习重点】 学会利用伏安法测电阻，进一步测出金属丝的电阻率。 【学习过程】 一、新课学习 1、伏安法测电阻 (1)、原理：根据部分电路欧姆定律。 (2).测量电路的选择--------电流表内接法与外接法的选择 比较项目 电流表内接法 电流表外接法 电路 误差原因 由于电流表内阻的分压作用，电压表测量值偏大 由于电压表内阻的分流作用，电流表测量值偏大 测量结果 R测＝＝RA＋Rx>Rx 电阻的测量值大于真实值 R测＝＝Rx<Rx 电阻的测量值小于真实值 适用条件 Rx≫RA，大电阻 Rx≪RV，小电阻 (3).控制电路的选择-------滑动变阻器的限流式接法和分压式接法(不计电源内阻) 限流式接法 分压式接法 对比说明 两种接法 电路图 串、并联关系不同 负载R上电压调节 范围 ≤U≤E 0≤U≤E 分压电路调节范围大 负载R上电流调节 范围 ≤I≤ 0≤I≤ 分压电路调节范围大 闭合S前滑片P 位置 b端 a端 都是为了保护电路元件 2.金属丝电阻率的测量 (1)实验原理：由R＝ρ得ρ＝，因此，只要测出金属丝的长度l、横截面积S和金属丝的电阻R，即可求出金属丝的电阻率ρ. （2）实验器材 被测金属丝、螺旋测微器、毫米刻度尺、电池组、电流表、电压表、滑动变阻器、开关、导线若干． （3）实验步骤 ①．直径测定 用螺旋测微器在被测金属导线上的三个不同位置各测一次直径，求出其平均值d，计算出导线的横截面积S＝. ②．电路连接 按如图所示的原理电路图连接好用伏安法测电阻的实验电路． ③．长度测量 用毫米刻度尺测量接入电路中的被测金属导线的有效长度，反复测量3次，求出其平均值l. ④．U、I测量 把滑动变阻器的滑动片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片的位置，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．拆去实验线路，整理好实验器材． （4）、数据处理 ①．在求Rx的平均值时可用两种方法 A.用Rx＝分别算出各次的数值，再取平均值． B.用U­I图线的斜率求出． ②．计算电阻率 将记录的数据Rx、l、d的值代入电阻率计算式ρ＝Rx＝. （5）、误差分析 ①．金属丝的横截面积是利用直径计算而得，直径的测量是产生误差的主要来源之一． ②．采用伏安法测量金属丝的电阻时，由于采用的是电流表外接法，测量值小于真实值，使电阻率的测量值偏小． ③．金属丝的长度测量、电流表和电压表的读数等会带来偶然误差． ④．由于金属丝通电后发热升温，会使金属丝的电阻率变大，造成测量误差． （6）、注意事项 ①．本实验中被测金属导线的电阻值较小，因此实验电路一般采用电流表外接法． ②．实验连线时，应先从电源的正极出发，依次将电源、开关、电流表、待测金属导线、滑动变阻器连成主干线路，然后再把电压表并联在待测金属导线的两端． ③．测量被测金属导线的有效长度，是指测量待测导线接入电路的两个端点之间的长度，亦即电压表两端点间的待测导线长度，测量时应将导线拉直，反复测量三次，求其平均值． ④．测金属导线直径一定要选三个不同部位进行测量，求其平均值． ⑤．闭合开关S之前，一定要使滑动变阻器的滑片处在有效电阻值最大的位置． ⑥．在用伏安法测电阻时，通过待测导线的电流强度I不宜过大(电流表用0～0.6 A量程)，通电时间不宜过长，以免金属导线的温度明显升高，造成其电阻率在实验过程中逐渐增大． ⑦．求Rx的平均值时可用两种方法：第一种是用Rx＝算出各次的测量值，再取平均值；第二种是用图象(U­I图线)来求出．若采用图象法，在描点时，要尽量使各点间的距离拉大一些，连线时要尽可能地让各点均匀分布在直线的两侧，个别明显偏离较远的点可以不予考虑． 二、典例透析 【例1】．在“测定金属的电阻率”的实验中，如果提供的电源是一节内阻可不计的干电池，被测金属丝的直径小于1 mm，长度约为80 cm，阻值约为3 Ω.使用的电压表有3 V(内阻约为3 kΩ)和15 V(内阻约15 kΩ)两个量程，电流表有0.6 A(内阻约为0.1 Ω)和3 A(内阻约为0.02 Ω)两个量程．供限流用的滑动变阻器有A：0～10 Ω；B：0～100 Ω；C：0～1500 Ω三种．可供选择的实验电路有如图6甲、乙两种，用螺旋测微器测金属丝的直径如图丙所示，则 图6 (1)螺旋测微器的示数是________mm. (2)为减小电阻的测量误差，应选用图________所示的电路． (3)为