第三节 测量金属丝的电阻率（教学课件）物理沪科版2020必修第三册

第10章 简单串联、并联组合电路 10.3 测定金属丝的电阻率 1.掌握测量金属丝电阻率的实验原理和方法。 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.了解伏安法测电阻的思路及实验数据的处理方法。 【学习目标】 我们已经知道金属丝的长度和横截面积一-定时， 其阻值取决于金属材料的电阻率。本节我们将通过实验测量金属丝的电阻率。 导入新课 金属丝的电阻率如何测量？ 【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 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＝ 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. 电阻R 长度l 二、【实验器材】 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 三、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，根据S＝_______ 计算出电阻丝的横截面积S. 刻度尺 接入电路 螺旋测微器 游标卡尺 四、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. 电流 电压 斜率 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. 返回 【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。 精析典题　 例1　(2021·宿迁沭阳修远中学高一下月考)某同学测量一个圆柱体的电阻率，需要测量圆柱体的尺寸和电阻. (1)分别使用游标卡尺和螺旋测微器测量圆柱体的长度和直径，某次测量的示数如图甲和乙所示，则圆柱体的长度为_______ cm，直径为_______ mm. 一、实验原理和操作 5.02 5.315 解析　根据游标卡尺读数规则可读出读数为l＝50 mm＋2×0.1 mm＝ 50.2 mm＝5.02 cm 根据螺旋测微器读数规则可知螺旋测微器的读数d＝5 mm＋31.5×0.01 mm＝5.315 mm (2)按图丙连接电路后，实验操作如下： ①将滑动变阻器R1的阻值置于最大处，将S2拨向接点1，闭合S1，调节R1，使电流表示数为一个恰当的值I0； ②将电阻箱R2的阻值调至最大处，S2拨向接点2，保持R1不变，调节R2，使电流表的示数仍为I0，此时R2阻值为12.8 Ω； (3)由(2)中的测量，可得圆柱体的电阻为____ Ω； 12.8 解析　由等效替代法测量电阻的原理可知Rx＝R2＝12.8 Ω (4)利用以上各步骤中所测得的数据，得该圆柱体的电阻率为____________ Ω·m. 5.65×10－3 代入数据解得ρ≈5.65×10－3 Ω