第3节 实验：导体电阻率的测量-2022-2023学年高一物理同步精品备课教案（人教版2019必修第三册）

第3节　实验：导体电阻率的测量(学案) 学习目标　 1.掌握测量金属丝电阻率的实验原理和方法. 2.了解伏安法测电阻的思路及实验数据的处理方法． 一、实验思路 设计实验电路，如图，取一段金属电阻丝连接到电路中，测出电阻丝的 、 和直径d(S＝ )，由R＝ρ得：ρ＝ (用R、S、l表示)＝ (用R、d、l表示)，从而计算出该电阻丝所用材料的电阻率． 二、物理量的测量 1．电阻的测量 根据伏安法测电阻的思想：用电压表测电阻丝两端的电压，用电流表测电阻丝中的电流，读出多组电压、电流值，通过U－I图像求R. 2．电阻丝有效长度的测量 用 测量电阻丝 的有效长度l.反复测量多次，得到有效长度的平均值． 3．电阻丝直径的测量 电阻丝比较细，所以我们采用累积的方法测量，或选取 或 来测量电阻丝的直径d.在不同位置测量三次，取平均值d后，根据S＝ 计算出电阻丝的横截面积S. 三、数据分析 1．数据处理 (1)公式法求电阻：测量多组 、 值，求出对应的电阻后取平均值，不能对电流、电压取平均值． (2)图像法求电阻：作出U－I图像，由图像的 求出电阻值，在设定标度时要尽量使各点间的距离拉大一些，连线时要让各点均匀分布在直线的两侧，个别偏离较远的点可以不予考虑． (3)计算导体的电阻率：将三个测量值代入公式ρ＝＝即可求电阻丝的电阻率． 2．误差分析 (1)电阻丝通电时温度升高，使所测电阻率比常温下电阻率略大． (2)电阻丝长度及电阻丝直径测量不准确． 例1 (实验原理和操作)在“测定金属丝的电阻率”的实验中： (1)用螺旋测微器测量金属丝的直径，其示数如图所示，则该金属丝直径的测量值d＝________ mm. (2)请根据如图甲所示电路图，用笔画线代替导线将图乙中的实验器材连接起来，并使滑动变阻器的滑片P置于b端时接通电路后的电流最小． (3)若通过测量可知，金属丝的长度为l，直径为d，通过金属丝的电流为I，对应金属丝两端的电压为U，由此可计算得出金属丝的电阻率ρ＝________.(用题目所给字母和通用数学符号表示) 针对训练1 某同学测量一段长度已知的电阻丝的电阻率．实验操作如下： (1)螺旋测微器如图所示．在测量电阻丝的直径时，先将电阻丝轻轻地夹在测砧与测微螺杆之间，使电阻丝与测微螺杆、测砧刚好接触，再旋动______(选填“A”“B”或“C”)，直到听到“喀喀”的声音，以保证压力适当，同时防止螺旋测微器的损坏． (2)选择电阻丝的________(选填“同一”或“不同”)位置进行多次测量，取其平均值作为电阻丝的直径． (3)图甲中Rx为待测电阻丝．请用笔画线代替导线，将滑动变阻器接入图乙实物电路中的正确位置． (4)为测量Rx，利用图甲所示的电路，调节滑动变阻器测得5组电压U1和电流I1的值，作出的U1－I1关系图像如图所示．接着，将电压表改接在a、b两端，测得5组电压U2和电流I2的值，数据见下表： U2/V 0.50 1.02 1.54 2.05 2.55 I2/mA 20.0 40.0 60.0 80.0 100.0 请根据表中的数据，在图中方格纸上作出U2－I2图像． (5)由此，可求得电阻丝的阻值Rx＝________Ω.根据电阻定律可得到电阻丝的电阻率． 例2 (实验数据处理)在“测定金属丝的电阻率”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所示，其读数应为________ mm(该值接近多次测量的平均值)． (2)用伏安法测金属丝的电阻Rx.实验所用器材为电池组(3 V)、电流表、电压表、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按照图正确连接好电路，进行实验测量，记录数据如下： 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 (3)图是测量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置于滑动变阻器的一端．请根据(2)所选的电路图，补充完成图中实物间的连线． (4)这个小组的同学在坐标纸上建立U－I坐标系，如图所示，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)． (5)根据以上数据可以估算出金属丝电阻率约为________． A．1×10－2 Ω·m B．