第十一章 3.实验2：金属丝电阻率的测量-【金版新学案】2023-2024学年新教材高一物理必修3同步课堂高效讲义配套课件（人教版）

3．实验：导体电阻率的测量 实验2　金属丝电阻率的测量 　　　　 第十一章　电路及其应用 实验探究 应用拓展 细研过程 梳理要点 课 时 精 练 内 容 索 引 细研过程 梳理要点 索引 一、实验目的 1．学会使用伏安法测电阻。 2．会测量金属丝的电阻率。 二、实验原理 1．滑动变阻器的两种接法 接法 限流式 分压式 电路图 接法 限流式 分压式 闭合开关 前滑片的位置　　 应在最左端，即保证滑动变阻器接入电路中的阻值最大 应在最左端，即开始时R上得到的电压为零 R两端的电压范围 U～U 0～U 通过R的电流范围 0～ 2．两种接法的适用条件 (1)限流式接法适合测量阻值小的电阻(与滑动变阻器总电阻相比相差不多或比滑动变阻器的总电阻还小)。因为R小，限流式接法中滑动变阻器分得的电压大，移动滑片调节范围大。 (2)分压式接法适合测量阻值较大的电阻(比滑动变阻器的总电阻大)。因为R大，分压式接法中R几乎不影响电压的分配，移动滑片电压变化明显，便于调节。 (3)以下几种情况必须采用分压式接法 ①若采用限流式接法不能使电路中电流满足实验要求，即不论怎样调节滑动变阻器，待测电阻上的电流(或电压)都会超过电流表(或电压表)的量程，或超过待测电阻的额定电流，则必须选用分压式接法。 ②若待测电阻的阻值比滑动变阻器总电阻大得多，以致在限流电路中，滑动变阻器的滑动触头从一端滑到另一端时，待测电阻上的电流或电压变化范围不够大，不利于多次测量平均值，此时应改用分压式接法。 ③若实验中要求电压从零开始连续可调，则必须采用分压式接法。 (4)在两种电路均可使用的情况下，应优先采用限流式接法，因为限流式接法电路简单，能耗低。 3．金属丝电阻率的测量 由R＝ 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。 (1)把金属丝接入电路中，用伏安法测出金属丝的电阻 。 (2)用毫米刻度尺测量金属丝的长度l，用螺旋测微器测量金属丝的直径，算出横截面积S。 (3)将测量的数据代入公式ρ＝ ，求金属丝的电阻率。 三、实验器材 螺旋测微器、被测金属丝、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。 四、实验步骤 1．直径测量 用螺旋测微器在被测金属丝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 按如图所示的原理图连接好实验电路。 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 把滑动变阻器的滑片调节到a端，电路经检查确认无误后，闭合开关S，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，记入表格内，断开开关S。 5．拆去实验线路，整理好实验器材。 五、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。 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得ρ＝ 。 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，电阻的测量值小于真实值，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．被测金属丝的有效长度，是指被测金属丝接入电路的两个端点之间的长度，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．测金属丝直径一定要选三个不同位置进行测量，求其平均值。 4．闭合开关S之前，一定要使滑动变阻器的滑片处在使被测电阻被短路的位置。 5．在用伏安法测电阻时，通过被测金属丝的电流I不宜过大，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。 6．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。 索引 实验探究 应用拓展 索引 例1　(2023·陕西省咸阳市期末)某实验小组测量一捆长度为L＝100 m铜芯线的电阻率，实验如下： 一　教材原型实验 (1)如图甲所示，用螺旋测微器测得铜芯的直径d＝________mm； 1.400 用螺旋测微器测得铜芯的直径为d＝1 mm＋40.0×0.01 mm＝1.4