第十章 实验十一 导体电阻率的测量-【创新思维】2024高考物理一轮复习高考总复习配套教参（人教版 新教材 新高考）

实验十一　导体电阻率的测量 授课提示：对应学生用书第208页 一、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，并能测量金属丝的电阻率。 二、实验原理 由R＝ρ得ρ＝，因此，只要测出金属丝的长度l、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，测量金属丝电阻的电路图和实物图分别如图甲、乙所示。 三、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，螺旋测微器，毫米刻度尺。 四、实验步骤 1．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。 2．连接好伏安法测电阻的实验电路。 3．用毫米刻度尺测量接入电路中的被测金属丝的有效长度，反复测量三次，求出其平均值l。 4．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。 5．闭合开关，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，填入记录表格内。 6．断开开关，拆除电路，整理好器材。 五、数据处理 1．求Rx平均值的两种方法 (1)计算法：用Rx＝分别算出各次的数值，再取平均值。 (2)图像法：作U­I图像，利用斜率求出Rx，如图所示。 2．计算电阻率：将测得的Rx、l、d值，代入公式R＝ρ和S＝中，计算出金属丝的电阻率。 六、误差分析 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。 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。 七、注意事项 1．本实验中被测金属丝的电阻值较小，因此实验电路一般采用电流表外接法。 2．实验连线时，应先从电源的正极出发，依次将电源、开关、电流表、被测金属丝、滑动变阻器连成主干线路，然后再把电压表并联在被测金属丝的两端。 3．测量被测金属丝的有效长度，是指测量被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。 4．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。 5．闭合开关之前，一定要使滑动变阻器的滑片处在有效电阻值最大的位置。 6．在用伏安法测电阻时，通过被测金属丝的电流不宜过大(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。 授课提示：对应学生用书第209页 　　自主探究 1．某实验小组利用如下器材测量某金属丝的电阻率： A．电源(3 V，内阻约为0.1 Ω) B．电流表(量程0.6 A，内阻约为0.1 Ω) C．电流表(量程3 A，内阻约为0.03 Ω) D．电压表(量程3 V，内阻约为3 kΩ) E．滑动变阻器(1 kΩ，0.3 A) F．滑动变阻器(20 Ω，2 A) G．待测金属丝、螺旋测微器、米尺、开关和导线等 (1)实验的主要步骤如下： a．截取一段金属丝，拉直并固定在两端带有接线柱的米尺上，观察其接入长度在米尺上的示数如图甲所示，则读数为________cm； b．用螺旋测微器测出金属丝的直径，某次测量时示数如图乙所示，其读数为________mm； c．正确连接电路，合上开关； d．改变滑动变阻器的位置，读出电压表和电流表的示数，记录如表： 次数 1 2 3 4 5 U/V 0.80 1.00 1.50 1.80 2.30 I/A 0.18 0.22 0.34 0.42 0.52 e.断开开关，整理器材，结束实验操作。 (2)根据以上信息，你认为该小组选用的电流表是______，滑动变阻器是________(只填仪器前的代号)；请设计较为节能且误差较小的电路，把图丙电路连接完整。 (3)该小组的测量数据已标在图丁U­I图上，请作图线并计算该金属丝的电阻值为________Ω(保留两位有效数字)，根据电阻定律即可得到该金属丝电阻率。 解析：(1)由题图甲所示刻度尺可知，其分度值为1 mm，故示数为50.00 cm。由题图乙所示螺旋测微器可知，固定刻度示数为0.5 mm，可动刻度示数为21.2×0.01 mm＝0.212 mm，螺旋测微器的示数为0.5 mm＋0.212 mm＝0.712 mm。 (2)电路最大电流约为0.52 A，则电流表应选B。根据变阻器能允许通过的最大电流以及为了方便实验操作，滑动变阻器应选F。 由于电压的变化范围大，所以要选择分压式接法；由表格中的数据可知，待测电阻丝的电阻值约5