第11章 第3节 第2课时 实验2：金属丝电阻率的测量（word教参)-【状元桥·优质课堂】2023-2024学年新教材高中物理必修第三册（人教版2019）

第2课时　实验2：金属丝电阻率的测量 [学习目标]　1.掌握测量金属丝电阻率的实验原理和方法（科学探究）.2.了解伏安法测电阻的思路及实验数据的处理方法（科学思维）. @课前·教材预案 ♝课前·教材预案 （见学生用书P67） 　知识点一　　实验思路 设计实验电路，如图，取一段金属电阻丝连接到电路中，测出电阻丝的　电阻R　、　长度l　和直径d（S＝　　），由R＝ρ得：ρ＝　　（用R、S、l表示）＝　　（用R、d、l表示），从而计算出该电阻丝所用材料的电阻率. 　知识点二　　物理量的测量 1.电阻的测量 根据伏安法测电阻的思想：用电压表测电阻丝两端的电压，用电流表测电阻丝中的电流，读出多组电压、电流值，通过U－I图像求R. 2.电阻丝有效长度的测量 用　刻度尺　测量电阻丝　接入电路　的有效长度l.反复测量多次，得到有效长度的平均值. 3.电阻丝直径的测量 电阻丝比较细，所以我们采用累积的方法测量，或选取　螺旋测微器　或　游标卡尺　来测量电阻丝的直径d.在不同位置测量三次，取平均值d后，根据S＝　πd2　计算出电阻丝的横截面积S. 　知识点三　　数据分析 1.数据处理 （1）公式法求电阻：测量多组　电流　、　电压　值，求出对应的电阻后取平均值，不能对电流、电压取平均值. （2）图像法求电阻：作出U－I图像，由图像的　斜率　求出电阻值，在设定标度时要尽量使各点间的距离拉大一些，连线时要让各点均匀分布在直线的两侧，个别偏离较远的点可以不予考虑. （3）计算导体的电阻率：将三个测量值代入公式ρ＝＝即可求电阻丝的电阻率. 2.误差分析 （1）电阻丝通电时温度升高，使所测电阻率比常温下电阻率略大. （2）电阻丝长度及电阻丝直径测量不准确. @课堂·深度探究 ♝课堂·深度探究 （见学生用书P68） 　考点一　　实验原理和操作 【例题1】在“测定金属丝的电阻率”的实验中： （1）用螺旋测微器测量金属丝的直径，其示数如图所示，则该金属丝直径的测量值d＝　　　　 mm. （2）请根据如图甲所示电路图，用笔画线代替导线将图乙中的实验器材连接起来，并使滑动变阻器的滑片P置于b端时接通电路后的电流最小. （3）若通过测量可知，金属丝的长度为l，直径为d，通过金属丝的电流为I，对应金属丝两端的电压为U，由此可计算得出金属丝的电阻率ρ＝　　　　，（用题目所给字母和通用数学符号表示） 解析（1）螺旋测微器固定刻度示数为零，可动刻度示数为38.4×0.01 mm＝0.384 mm，故d＝0.384 mm. （2）接法如图所示. （3）根据欧姆定律有Rx＝， 又Rx＝ρ，S＝， 联立可得ρ＝. 答案（1）0.384　（2）见解析图　（3） 【变式1】在“测量金属丝的电阻率”的实验中，某同学用毫米刻度尺测量接入电路中的被测金属丝的有效长度，测量3次，求出其平均值L，用螺旋测微器测量金属丝的直径，选不同的位置测量3次，求出其平均值d. （1）采用如图甲所示的电路测量金属丝的电阻.电阻的测量值比真实值　　　　（选填“偏大”或“偏小”）. （2）已知被测金属丝的电阻约为5 Ω，实验所用电源的电压为3 V，电流表内阻约为0.1 Ω，电压表内阻约为15 kΩ.请你根据电路图在图乙中进行实物连线. （3）若测出金属丝的电阻为R，则金属丝的电阻率ρ＝　　　　. 解析（1）电阻的测量值R测＝，由图甲可知，U测为真实值，而I测因电压表的分流作用比真实值偏大，所以R测比真实值偏小. （2）由于电源电压为3 V，所以电压表选择0～3 V量程，被测金属丝的电阻约为5 Ω，流过金属丝的最大电流约为0.6 A，所以电流表选0～0.6 A量程，连线如图所示. （3）由公式ρ＝和S＝， 可得金属丝的电阻率ρ＝. 答案（1）偏小　（2）见解析图　（3） 　考点二　　数据处理 【例题2】某同学测量一段长度已知的电阻丝的电阻率.实验操作如下： （1）螺旋测微器如图所示.在测量电阻丝的直径时，先将电阻丝轻轻地夹在测砧与测微螺杆之间，使电阻丝与测微螺杆、测砧刚好接触，再旋动　　　　（选填“A”“B”或“C”），直到听到“喀喀”的声音，以保证压力适当，同时防止螺旋测微器损坏. （2）选择电阻丝的　　　　（选填“同一”或“不同”）位置进行多次测量，取其平均值作为电阻丝的直径. （3）图甲中Rx为待测电阻丝.请用笔画线代替导线，将滑动变阻器接入图乙实物电路中的正确位置. （4）为测量Rx，利用图甲所示的电路，调节滑动变阻器测得5组电压U1和电流I1的值，作出的U1－I1关系图像如图所示.接着，将电压表改接在a、b两端，测得5组电压U2和电流I2的值，数据见下表： U2/V 0.50 1.02 1.54 2.05 2.55 I2/mA 20.0 40.0 60.0 80.0 10