11.3 实验 导体电阻率的测量-【点石成金系列】2021-2022学年高中物理课件（2019人教版必修第三册）

§11.3 实验：导体电阻率的测量 【实验目的】 1.掌握螺旋测微器的原理及读数方法。 2.掌握电流表、电压表和滑动变阻器的使用方法及电流表和电压表的读数方法。 3.会用伏安法测电阻，并能测定金属的电阻率。 【实验原理】 欧姆定律和电阻定律。用毫米刻度尺测一段金属丝导线的长度L，用螺旋测微器测导线的直径d，用伏安法测导线的电阻R =U/I ；又由R =ρL/S得 【实验电路图】 直流电流表 导线 被测金属丝 开关 电池组 滑动变阻器 直流电压表 【实验器材】 螺旋测微器 毫米刻度尺 被测金属丝，直流电源(4 V)，电流表(0～0.6 A)，电压表(0～3 V)，滑动变阻器(0～50 Ω)，开关，导线若干， ，毫米刻度尺. 螺旋测微器 【实验过程】 一、实验步骤 1.直径测定 用螺旋测微器在被测金属丝上的三个不同位置各测一次直径， 求出其平均值d，计算出金属丝的横截面积 2.电路连接 按如图所示的电路原理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丝的有效长度，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。 U I Rx 5.拆除实验线路，整理好实验器材。   【误差分析】 1.金属丝的横截面积是利用直径计算而得的，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均会带来偶然误差。 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。 【注意事项】 1.螺旋测微器的使用 (1)测量时,当测微螺杆P将要接触被测物体时,要停止使用旋钮K,改用微调旋钮K′,当听到“咔、咔…”声后,停止转动,以避免P和被测物体间产生过大的压力。这样既可以保护仪器,又能保证测量结果准确。 (2)螺旋测微器应估读一位，即以mm作单位,应读到小数点后面第三位。 2.测定金属的电阻率 (1)为了方便,测量直径应在金属丝连入电路前进行,测金属丝直径一定要选三个不同部位进行测量，求其平均值。 (2)测量被测金属丝的有效长度，为了准确测量金属丝的长度,应该在连入电路之后在拉直的情况下进行,测量待测金属丝接入电路的两个端点之间的长度。亦即电压表两端点间的被测金属丝长度，测量时应将金属丝拉直，反复测量三次，求其平均值。 (3)本实验中被测金属丝的电阻值较小，故应采用电流表外接法。 (4)开关S闭合前，滑动变阻器的阻值要调到最大。 (5)电流不宜太大（电流表用0～0.6 A量程），通电时间不宜太长,以免金属丝温度升高，导致电阻率在实验过程中变大。 (6)实验连线时,应先从电源的正极出发，依次将开关、电流表、待测金属丝、滑动变阻器连成干路，然后再把电压表并联在待测金属丝的两端。 (7)若采用图象法求电阻阻值的平均值，在描点时，要尽量使各点间的距离拉大一些，连线时要尽可能地通过较多的点，其余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. (8)求R的平均值可用两种方法：第一种是用算出各次的测量值，再到平均值；第二种是用图像U—I（图线）的斜率来求出。 (9)电流表与电压表的读数要注意有效数字的位数。 例1 在测量金属丝电阻率的实验中，可供选用的器材如下： 待测电阻丝：Rx（阻值约4 Ω，额定电流约0.5 A） 电压表：V（量程3 V，内阻约3 kΩ） 电流表：A1（量程0.6 A，内阻约0.2 Ω） A2（量程3 A，内阻约0.05 Ω） 电源：E1（电动势3 V，内阻不计）； E2（电动势12 V，内阻不计）； 滑动变阻器：R（最大阻值约20 Ω）； 螺旋测微器；毫米刻度尺；开关S；导线。 典例分析 (1)用螺旋测微器测量金属丝的直径，示数如图所示，读数为_________mm。 螺旋测微器的固定刻度上显示为1.5 mm，小数部分由可动刻度读得为0.273 mm，二者相加就是测量值,1.5mm+0.273mm=1.773 mm。 1.773 例1 在测量金属丝电阻率的实验中，可供选用的器材如下： 待测电阻丝：Rx（阻值约4 Ω，额定电流约0.5 A） 电压表：V（量程3 V，内阻约3 kΩ） 电流表：A1（量程0.6 A，内阻约0.2 Ω） A2（量程3 A，内阻约0.05 Ω） 电源：E1（电动