第三章 第三节 测量金属丝的电阻率 第2课时 用伏安法测定金属丝的电阻率-【金版新学案】2023-2024学年新教材高二物理必修3同步课堂高效讲义教师用书（粤教版）

第2课时　用伏安法测定金属丝的电阻率 一、实验目的 1．测定金属丝的电阻率。 2．学习伏安法测电阻的方法。 二、实验器材 毫米刻度尺、螺旋测微器、干电池、滑动变阻器、电压表、电流表、开关、金属丝、导线。 三、实验原理与设计 1.把金属丝接入电路中，用伏安法测金属丝的电阻R，电路原理图如图所示。 2．用毫米刻度尺测出金属丝的长度l，用螺旋测微器测出金属丝的直径d，算出横截面积S。 3．由电阻定律R＝ρ，得ρ＝＝＝，求出电阻率。 四、实验步骤 1．测直径：用螺旋测微器在被测金属导线上三个不同位置各测一次直径，并记录。 2．连电路：按电路原理图连接实验电路。 3．量长度：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，重复测量3次，并记录。 4．求电阻：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，电路经检查无误后，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，记入表格内，断开开关S。 5．拆除实验电路，整理好实验器材。 五、数据处理 电阻R的数值可用以下两种方法确定： 1．计算法：利用每次测量的U、I值分别计算出电阻，再求出电阻的平均值作为测量结果。 2．图像法：可建立U-I坐标系，将测量的U、I值描点作出图像，利用图像的斜率来求出电阻值R。 六、误差分析 1．金属丝直径、长度的测量带来偶然误差。 2．通电时间过长，电流过大，都会导致电阻率发生变化(系统误差)。 七、注意事项 1．为了方便，应在金属丝连入电路前测导线直径，为了准确，应测量拉直悬空的连入电路的金属丝的有效长度，且各测量三次，取平均值。 2．测量电路应选用电流表外接法，且测电阻时，电流不宜过大，通电时间不宜太长，因为电阻率随温度而改变。 3．为准确求出R的平均值，应多测几组U、I数值，然后采用U-I图像法求出电阻。 4．滑动变阻器用限流式接法就可以满足该实验的要求。 学生用书第79页 一　教材原型实验 (2022·广东汕头期末)在“测定金属的电阻率”实验中，所用测量仪器均已校准。待测金属丝接入电路部分的长度约为50 cm。 (1)用螺旋测微器测量金属丝的直径，其中某一次测量结果如图1所示，其读数应为________mm(该值接近多次测量的平均值)。 (2)用伏安法测金属丝的电阻Rx。实验所用器材为：电池组(电压为3 V)、电流表(内阻约为0.1 Ω)、电压表(内阻约为3 kΩ)、滑动变阻器R(阻值为0～20 Ω，额定电流为2 A)、开关、导线若干。某小组同学利用以上器材正确连接好电路后，进行实验测量，并记录数据如下： 次数 1 2 3 4 5 6 7 U/V 0.10 0.30 0.70 1.00 1.50 1.70 2.30 I/A 0.020 0.060 0.160 0.220 0.340 0.460 0.520 由以上实验数据可知，他们测量Rx采用的是图2中的________图(选填“甲”或“乙”)。在图3所示坐标纸中作出U-I图像，并计算所测金属丝的电阻Rx为________Ω，测量值________(选填“大于”或“小于”)真实值。 (3)本实验所用测量仪器均已校准，下列关于误差的说法正确的是________(有多个正确选项)。 A．用螺旋测微器测量金属丝的直径时，由于读数引起的误差属于系统误差 B．由电流表和电压表的内阻引起的误差属于偶然误差 C．若将电流表和电压表的内阻计算在内，可以减小由测量仪表引起的系统误差 D．用U-I图像处理数据求金属丝的电阻可以减小偶然误差 解析：　(1)由题图1可知，螺旋测微器的读数为0＋39.7×0.01 mm＝0.397 mm。 (2)由表中实验数据可知，所测得的最小电压很小，接近于0，故滑动变阻器选用的是分压式接法。因此实验采用的是题图甲所示电路。作出金属丝的U-I图像，如图所示，由图像可知R＝＝4.44 Ω。由于采用电流表外接法，故测量值小于真实值。 (3)由读数而引起的误差是偶然误差，由电压表与电流表的内阻而引起的误差是系统误差，A、B错误；若将电流表和电压表的内阻计算在内，则减小了电表内阻对实验产生的影响，即减小了由测量仪表引起的系统误差，C正确；用U-I图像处理数据，体现了多次测量求平均值的思想，而且剔除了个别偶然误差比较大的点，如图中的第6个点，故可以减小偶然误差，D正确。 答案：　(1)0.397(0.395～0.399均可)　(2)甲　4.44　小于　(3)CD 某同学用伏安法测量一阻值为几十欧姆的电阻Rx，所用电压表的内阻为1 kΩ，电流表内阻为0.5 Ω。该同学采用两种测量方案，一种是 学生用书第80页 将电压表跨接在图(a)所示电路的O、P两点之间，另一种是跨接在O、Q两点之间。测量得到如图(b)所