第3章 第3节 测量金属丝的电阻率 （word教参）-【新课程学案】新教材2023-2024学年高中物理必修第三册（粤教版2019）

第三节　测量金属丝的电阻率 一、本版教材实验理清楚 实验目的 1．掌握螺旋测微器的原理及读数方法。 2．练习使用电流表、电压表及伏安法测电阻。 3．测量金属丝的电阻率。 实验原理 1．螺旋测微器 (1)构造：如图所示，螺旋测微器的小砧A和固定刻度G固定在U形框架F上；可调刻度H、粗调旋钮K、微调旋钮K′是与微测螺杆P连在一起的，通过精密螺纹穿过U形框架F，用锁T给予锁定。 (2)原理：可调刻度H上的刻度为50小格，粗调旋钮每旋转一周，螺杆前进或后退0.5 mm，可调刻度每转动一小格，螺杆前进或后退0.01 mm，则螺旋测微器的精确度为0.01 mm。 (3)读数 ①测量时被测物体长度的半毫米数由固定刻度读出，不足半毫米部分由可动刻度读出。 ②测量值(mm)＝固定刻度数(mm)(注意半毫米刻度线是否露出)＋可动刻度数(估读一位)×0.01(mm)。 ③如图所示，固定刻度示数为2.0 mm，而从可调刻度上读的示数为15.0，最后的读数为2.0 mm＋15.0×0.01 mm＝2.150 mm。 2．电阻率的测量原理 (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。 实验器材 毫米刻度尺，螺旋测微器，直流电流表和直流电压表，滑动变阻器(阻值范围0～50 Ω)，电池组，开关，被测金属丝，导线若干。 实验步骤 1．练习使用螺旋测微器 (1)测量A4纸的厚度。 (2)测量头发丝的直径。 2．测金属丝的电阻率 (1)测直径：用螺旋测微器在金属丝的三个不同位置上各测一次，并记录数据。 (2)测长度：将金属丝两端固定在接线柱上悬空挂直，用毫米刻度尺测量接入电路的金属丝长度L(即有效长度)，反复测量三次，并记录。 (3)连电路：依照电路图用导线把器材连好，并把滑动变阻器的阻值调至并联电路部分的电压为零处。 (4)测U、I：电路经检查确认无误后，闭合开关S。改变滑动变阻器滑动触头的位置，读出几组相应的电流表、电压表的示数I和U的值，记入记录表格内，断开开关S。 (5)整理：拆除实验电路，整理好实验器材。 数据处理 1．金属丝直径的读数： (1)利用螺旋测微器测金属丝直径，读数时应特别小心半毫米刻度线是否露出。 (2)因螺旋测微器的精确度为0.01 mm，可动刻度上对齐的格数需要估读。所以，若以毫米为单位的话，最后一位应出现在小数点后的第三位上。 (3)把三个不同位置的测量值求平均值作为直径D。 2．金属丝长度的测量： (1)应测量接入电路中的有效长度。 (2)因为用的是毫米刻度尺，读数时要读到毫米的下一位(别忘记估读)。 (3)把三次测量值求平均值作为长度L。 3．电阻R的测量值的确定： 方法一：平均值法 可以将每次测量的U、I分别计算出电阻，再求出电阻的平均值，作为测量结果。 方法二：图像法 可建立U-I坐标系，将测量的对应U-I值描点作出图像，利用图像斜率求出电阻值R。 4．计算出金属丝的电阻率：将测得的R、L、D的值，代入电阻率计算公式ρ＝＝。 误差分析 1．金属丝直径、长度的测量带来偶然误差。 2．电流表外接法，R测<R真，导致ρ测<ρ真(系统误差)。 3．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)。 注意事项 1．为了方便，应在金属导线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导线的有效长度，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。 二、他版教材实验多融通 沪科版教材实验方案 [差异解读] 1．实验器材的不同：本实验采用多用电表直接测量合金丝的电阻，而不是用伏安法测电阻。 2．本实验的不足：用多用电表直接测量合金丝的电阻时，测量误差较大。 实验原理与操作 [典例]　在“测量金属丝的电阻率”实验中，待测金属丝的电阻约为20 Ω。 (1)用螺旋测微器测量金属丝的直径，某次测量如图所示，读数为________ mm。 (2)现有电源(E＝3 V，内阻r约为0.1 Ω)、滑动变阻器R1(0～5 Ω)、开关S和导线若干，以及下列电表： A．电流表(0～0.6 A，内阻约为0.125 Ω) B．电流表(0～200 mA，内阻约为1 Ω) C．电压表(0～3 V，内阻约为3 kΩ) D．电压表(0～15 V，内阻约为15 kΩ) 为减小测量误差，在实验中，电流表应选用______，电压表应选用________(选填器材前的字母)，并在下侧方框中画出最合理的实验电路图。 (3)