第3章 第3节 测量金属丝的电阻率（Word教参）-【优化指导】2023-2024学年新教材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 课程内容要求 核心素养提炼 1.会用螺旋测微器进行长度测量 2．会测量金属丝的电阻率 1.科学思维：进一步体会伏安法测电阻电路的设计思想，会根据不同情况设计电路图 2．科学探究：了解本实验需要测量的物理量及所用的器材和使用方法，能进行分组分层、自主合作探究 3．科学态度与责任：知道影响导体电阻的因素，掌握测定金属丝电阻率的实验原理 [对应学生用书P67] 一、学会使用螺旋测微器 1．构造及原理：如图所示，G是锁，螺旋测微器的小砧A和固定刻度B固定在框架C上，可调刻度E、粗调旋钮D、微调旋钮D′是与微测螺杆F连在一起的，并通过精密螺纹套在B上，精密螺纹的螺距是0.5 mm，即粗调旋钮D每转一周，微测螺杆F前进或后退0.5 mm，可调刻度分成50等份，每一等份表示0.01 mm. 2．读数方法：以毫米为单位读数． 测量值＝固定刻度示数＋可调刻度示数(估读一位)×分度值(0.01 mm)． 注意：a.以毫米为单位时，小数点后面必须要有三位有效数字，特别是最后一位估读数字为零时，不能省略．(也就是说螺旋测微器必须估读)． b．在读数时注意半毫米刻度线是否已露出． 3．使用方法：当A与F并拢时，可调刻度E的零点恰好跟固定刻度B的零点重合，逆时针旋转粗调旋钮D，将微测螺杆F旋出，把被测物体放入A、F之间的夹缝中，再顺时针旋转粗调旋钮D，F快要接触被测物时，要停止使用粗调旋钮D，改用微调旋钮D′，直到听到“喀喀”声． 二、用伏安法测定金属丝的电阻率 (一)实验目的 1．学会使用伏安法测量电阻． 2．会测量金属导体的电阻率． (二)实验器材 被测金属丝，直流电源(4 V)，电流表(0～0.6 A)，电压表(0～3 V)，滑动变阻器(50 Ω)，开关，导线若干，螺旋测微器，毫米刻度尺． (三)实验探究 1．实验原理 设金属导线长度为l，导线直径为d，电阻率为ρ，则： 由R＝ρ，得：ρ＝＝. 2．实验电路 用甲、乙两图都可，图甲中的滑动变阻器为分压式接法，图乙中的滑动变阻器为限流式接法． 3．实验步骤 (1)“测”金属丝的横截面积：在待测金属丝上三个不同位置用螺旋测微器各测一次直径，填入表1中，求出其平均值，则横截面积S＝πd2. (2)测长度：把金属丝两端固定在接线柱上，使其拉直，用毫米刻度尺测量接入电路的金属丝长度(即有效长度)，反复测量三次，填入表1中，求出平均值l. (3)测电阻 ①按照设计的电路图连接电路，并将滑动变阻器的滑片置于阻值最大端； ②检查电路无误后，闭合开关S，记录相应的电压和电流值，将其填入表2中； ③改变滑动变阻器滑片的位置，得出几组对应的电压、电流值，将相应的数值填入表2中； ④算出电阻的平均值或绘制U­I图像，得出电阻阻值． (4)测量结束后断开开关，拆除电路，整理实验器材． 4．数据记录及处理 [一]数据记录 表1 测量次数 第1次测量 第2次测量 第3次测量 平均值 d S(计算值) l 表2 测量次数 第1次 第2次 第3次 第4次 第5次 第6次 第7次 U I R R平均值 [二]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 ρ＝R＝. (四)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，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． [思考] 1．怎样测量被测金属导线的有效长度？ 提示　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，亦即电压表两并入点间的部分待测导线长度．测量时应将导线拉直． 2．闭合开关S之前，滑动变阻器的滑片处在什么位置？ 提示　闭合开关S之前，一定要使滑动变阻器的滑片处在有效电阻值最大的位置. [对应学生用书P68] 探究点一　螺旋测微器的使用和读数 螺旋测微器(千分尺)的可调刻度上的刻度为50等份，每一小格表示________mm，粗调旋钮每旋转一周，微测螺杆就前进或后退________mm.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所示，其读数应为________mm. 解析　粗调旋钮每转一周，微测螺杆就前进或后退0.5 mm，由于可动刻度等分为50等份