第9章 实验11 测量金属丝的电阻率-【优化探究】2024高考物理一轮复习高考总复习配套教参（人教版多选 新教材 新高考）

实验十一　测量金属丝的电阻率 授课提示：对应学生用书第242页 1．实验目的 (1)掌握电流表、电压表和滑动变阻器的使用方法。 (2)掌握螺旋测微器的使用方法和读数方法。 (3)学会利用伏安法测电阻，进一步测出金属丝的电阻率。 2．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。测金属电阻的电路图和实物图如图甲、乙所示。 3．实验器材 被测金属丝、螺旋测微器、毫米刻度尺、电池组、电流表、电压表、滑动变阻器、开关、导线若干。 4．实验步骤 (1)直径测定 用螺旋测微器在被测金属导线上的三个不同位置各测一次直径，求出其平均值d，计算出导线的横截面积S＝。 (2)电路连接 按如图甲所示的原理电路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导线的有效长度，反复测量3次，求出其平均值l。 (4)U、I测量 把滑动变阻器的滑动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，改变滑动变阻器滑动片的位置，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。 (5)拆去实验线路，整理好实验器材。 1.数据处理 (1)在求R的平均值时可用两种方法 ①用R＝分别算出各次的数值，再取平均值。 ②用U­I图线的斜率求出被测金属导线连入电路的电阻R。 (2)计算电阻率 将记录的数据R、l、d的值代入电阻率计算式ρ＝R＝。 2.注意事项 (1)本实验中被测金属导线的电阻值较小，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、待测金属导线、滑动变阻器连成主干线路(闭合电路)，然后再把电压表并联在待测金属导线的两端。 (3)测量被测金属导线的有效长度，是指测量待测导线接入电路的两个端点之间的长度，即电压表两端点间的待测导线长度，测量时应将导线拉直，反复测量三次，求其平均值。 (4)测金属导线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S之前，一定要使滑动变阻器的滑片处在接入电路的电阻值最大的位置。 (6)在用伏安法测电阻时，通过待测导线的电流强度I不宜过大(电流表用0～0.6 A量程)，通电时间不宜过长，以免金属导线的温度明显升高，造成其电阻率在实验过程中逐渐增大。 3．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会带来偶然误差。 (4)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。 授课提示：对应学生用书第243页 命题点一　教材原型实验 角度1　实验原理与操作 典例1　在测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如图(a)，其示数为________mm。 (2)实验电路如图(b)，请用笔画线代替导线，完成图(c)的实物连线。 (3)开启电源，合上开关，记录a端到线夹P的长度L和电流表A的示数I；移动线夹改变a端到线夹P的长度L，测得多组L和I值，作出 ­L图线，求得图线斜率为k。 (4)若稳压电源输出电压为U，金属丝的横截面积为S，则该金属丝的电阻率ρ＝________(用k、U、S表示)。 [解析]　(1)金属丝的直径为0.01 mm×36.0＝0.360 mm。 (2)实物连线如图： (4)由闭合电路的欧姆定律U＝I(Rx＋R0) 而Rx＝ρ 联立解得＝L＋ 则＝k，解得ρ＝kUS。 [答案]　(1)0.360　(2)图见解析　(4)kUS 角度2　数据处理与分析 典例2　一探究小组要测量2B铅笔芯的电阻率，所用的实验器材有：电源E(9 V)，铅笔芯(最大阻值约6 Ω)，滑动变阻器(最大阻值20 Ω)，电流表A(最大量程为0.3 A，内阻约为0.5 Ω)，电压表V(最大量程为3 V，内阻约为1 000 Ω)，开关S。 (1)将虚线框内测量铅笔芯电阻的实验电路图补充完整。 (2)实验中，改变连入电路的铅笔芯长度L，测出对应的电阻值R，测得的实验数据已描点在如图甲所示的R ­L坐标系中，请画出R ­L图线。 (3)用螺旋测微器测量铅笔芯的直径d，如图乙所示，其示数为________mm。 (4)根据画出的R ­L图线及测得的铅笔芯的直径，可求得铅笔芯的电阻率为________Ω·m(保留3位有效数字)。 [解析]　(1)由于待测电阻Rx＜，所以电流表应采用外接法，若滑动变阻器采用限流式接法，则Imin＞0.3 A，故滑动变阻器采用分压式接法，如图a所示。 (2)R ­L图线如图b所示。 (3)螺旋测微器的