11.3 实验：导体电阻率的测量 课件-2023-2024学年高二上学期物理人教版（2019）必修第三册

第十一章　电路及其应用 导体电阻率的测量 1.测量金属丝的电阻率依据的物理规律是什么？ 2.需要测定哪些物理量？ 观察与思考 由R＝ρ 得ρ＝ ，因此，只要测出金属丝的有效长度、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。 一、实验思路 1.待测电阻丝阻值较小时，电流表采用内接法，还是外接法？ 由于电阻丝阻值较小，故选择电流表外接法。 A Rx V 思考与讨论 2.为调节方便，尽可能测量多组数据，滑动变阻器采用限流式接法，还是分压式接法？闭合开关S之前，滑动变阻器的滑片处在什么位置？ 分压式接法调压范围稍大，数据点可以更分散一些，选择分压式接法，此时应调节滑动变阻器的滑片使待测电阻丝两端的电压从零开始。 Rx U 思考与讨论 3.请画出测量金属丝电阻率的实验电路图。 A Rx V Rx U 思考与讨论 二、实验器材 直流电流表、直流电压表、电源、滑动变阻器、一段被测金属电阻丝、开关1个、导线若干、毫米刻度尺、螺旋测微器(或游标卡尺)。 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，读取多组电压、电流值，通过U－I图像求R。 三、物理量的测量 2.电阻丝有效长度的测量 测量电阻丝的有效长度l要选用哪种测量工具？ 怎样测量被测金属导线的有效长度? 可以用毫米刻度尺，分度值为1 mm，估读到0.1 mm。 将导线自然伸直，测量待测导线接入电路的两个端点之间的长度，即电压表两并入点间的导线长度。 三、物理量的测量 测量较细电阻丝的直径d 要选用哪种测量工具？ 方案1：用刻度尺测量电阻丝的直径，想一想怎么测？ 方案2：用游标卡尺或螺旋测微器测量电阻丝的直径. 螺旋测微器，分度值为0.01 mm，估读到0.001 mm。 累加法：将金属丝在铅笔上缠绕50圈， 用刻度尺测出总宽度D.则金属丝的直径为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. 3.电阻丝直径的测量 1.用螺旋测微器测量金属丝的直径，在不同位置测量三次，取平均值。 2.把金属丝接入电路中，先用毫米刻度尺测量金属丝接入电路的有效长度三次，取平均值；然后闭合开关S，调节滑动变阻器，用电压表测金属 丝两端的电压，用电流表测通过金属丝的电流，利用欧姆定律 ，得 到金属丝的电阻R。改变滑动变阻器滑片位置，多测几组I、U的数值。 四、实验步骤 1.在求R的平均值时可用两种方法 (2)用U－I图像的斜率求出。 2.计算电阻率 五、数据处理 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。 六、误差分析 1.闭合开关S之前，一定要使滑动变阻器的滑片处在使待测电阻被短路的位置。 2.在用伏安法测电阻时，通过待测金属丝的电流I不宜过大(电流表用0～0.6 A量程)，通电时间不宜过长，以免金属丝的温度明显升高，造成其电阻率在实验过程中逐渐增大。 3.若采用图像法，在描点时，要尽量使各点间的距离大一些，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。 七、注意事项 导练 1.某物理学习小组的两位同学采用伏安法测金属丝的电阻率，实验室备有下列实验器材： A.电压表(量程0～3 V，内阻约为15 kΩ) B.电压表(量程0～15 V，内阻约为75 kΩ) C.电流表(量程0～3 A，内阻约为0.2 Ω) D.电流表(量程0～0.6 A，内阻约为1 Ω) E.滑动变阻器R1(0～100 Ω，0.6 A) F.滑动变阻器R2(0～2 000 Ω，0.1 A) G.电池组E(电压为3 V) H.待测金属丝(阻值约为5 Ω) I.开关S，导线若干，米尺，螺旋测微器等 (1)为减小实验误差，电压表应选用____；电流表应选用____；滑动变阻器应选用____(填字母代号)。 A D E 由于电池组的电压为3 V，所以电压表应选A； 滑动变阻器若阻值太大不便于操作，所以滑动变阻器应选E。 (2)两位同学分别画出了两个电路图，如图甲、乙所示。本实验选用____(填“甲”或“乙”)图比较合适。 甲 (3)实验中用螺旋测微器测量金属丝的直径，使用时发现测微螺杆与测砧直接接触时读数如图丙所示，测量金属丝直径时如图丁所示，则金属丝的直径d＝______ mm。 0.510 由题图丙可知测微螺杆与测砧直接接触时读数存在的误差为0.020 mm，题图丁读数为0.5 mm＋0.01×3.0 mm＝0.530 mm，所以金属丝直径为0.510 mm。 (4