第3章 实验2 测定金属的电阻率-2020-2021学年高中物理选修3-1【导学教程】同步辅导（鲁科版）word

实验　测定金属的电阻率 一、实验目的 1．掌握螺旋测微器原理及读数方法。 2．进一步熟练电流表、电压表的使用及伏安法测电阻。 3．测定金属的电阻率。 二、实验原理 用毫米刻度尺测一段金属导线的长度l，用螺旋测微器测出金属丝的直径d，用伏安法(因金属丝电阻较小，采用外接法)测导线的电阻R，用R＝ρ的变形式ρ＝＝求电阻率。 三、实验器材 螺旋测微器、毫米刻度尺、电压表、电流表、滑动变阻器、电池组、电键及导线、被测金属导线。 四、实验步骤 1．用毫米刻度尺测量接入电路的金属丝长度l，反复测量三次，并记录。 2．用螺旋测微器在导线的三个不同位置上各测一次，并记录。 测量次数 1 2 3 平均值 金属丝长l/m 金属丝直径d/m 3.依照实验电路图用导线把器材连好，并把滑动变阻器的阻值调至最大。 4．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，记入记录表格内，断开开关S。 测量次数 1 2 3 电阻平均值 电压U/V 电流I/A 电阻Rx/Ω 5.拆除实验电路，整理好实验器材。 五、数据处理 1．金属丝直径的读数 (1)特别注意半刻度是否露出。 (2)因螺旋测微器的精确度为0.01 mm，可动刻度上对齐的格数需要估读，所以，若以毫米为单位的话，最后一位应出现在小数点后的第三位上。 (3)把三个不同位置的测量值求平均值作为直径d。 2．金属丝长度的测量 (1)应测量接入电路中的有效长度。 (2)因为用的是毫米刻度尺，读数时要读到毫米的下一位(别忘记估读)。 (3)把3次测量值求平均值作为长度l。 3．电阻R的测量值确定 (1)平均值法：可以用每次测量的U、I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U－I坐标系，将测量的对应U、I值描点作出图象，利用图象斜率来求出电阻值R。 4．电阻率的计算：将测得的R、l、d的值，代入电阻率计算公式ρ＝＝中，计算出金属导线的电阻率。 六、注意事项 1．为了方便，应在金属导线连入电路前测导线直径，为了准确，应测量拉直悬空连入电路的导线的有效长度，且各测量三次，取平均值。 2．测量电路应选用电流表外接法，且测电阻时，电流不宜过大，通电时间不宜太长，因为电阻率随温度而改变。 3．为准确求出R的平均值，应多测几组U、I数值，然后采用U－I图象法求出电阻。 4．滑动变阻器用限流式接法就可以满足该实验的要求。 七、误差分析 1．金属丝直径、长度的测量带来误差。 2．电流表外接法，R测＜R真导致ρ测＜ρ真。 3．通电时间过长，电流过大，导致电阻率发生变化。 一、实验原理及实验步骤 [例1]　在测定金属的电阻率的实验中，金属丝长约0.8 m，直径小于1 mm，电阻在5 Ω左右，实验步骤如下： (1)用刻度尺测量金属丝的长度，测三次，求出平均值l，在金属丝的不同位置用________测量直径，求出平均值d。 (2)用伏安法测量金属丝的电阻R。试把图实Ⅱ－1中所给的器材连接成测量R的合适的电路。图中电流表的量程为0～0.6 A，内阻接近1 Ω，电压表的量程为0～3 V，内阻为几千欧，电源的电动势为6 V，滑动变阻器的阻值为0～20 Ω，在闭合开关前，滑动变阻器的滑片应处于正确位置。 图实Ⅱ－1 (3)用上面测得的金属丝长度l、直径d和电阻R，可根据电阻率的表达式ρ＝________算出所测金属的电阻率。[来源:学*科*网Z*X*X*K] [解析]　(1)用螺旋测微器测量金属丝的直径。 (2)连电路图时，由于被测金属丝的电阻值较小，因此应采用电流表外接法，并且滑动变阻器采取限流式接法，闭合开关前，滑动变阻器的滑片应处在最大阻值处。 (3)由电阻定律R＝ρ，有ρ＝＝。[来源:学+科+网Z+X+X+K] [答案]　见解析 二、数据处理与误差分析 [例2]　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实Ⅱ－2所示，其读数应为________ mm(该值接近多次测量的平均值)。 图实Ⅱ－2 (2)用伏安法测金属丝的电阻Rx。实验所用器材：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，记录数据如下： 次数 1 2 3[来源:学科网ZXXK] 4 5 6 7 U/V 0.10 0.30 0.70 1.00 1.50 1.70 2.3