第三节 测量金属丝的电阻率（导学案）物理粤教版2019必修第三册

第三节 测量金属丝的电阻率 1.物理观念：了解测量金属丝电阻率的原理及要测量的数据和方法。 2.科学思维：通过实验数据的分析，提升分析推理能力。 3.科学探究：能根据实验原理,设计测量金属丝电阻率的实验方案，并选取实验器材，完成实验探究；能正确进行实验器材连线和规范操作；能对测量数据进行分析，并进行误差分析。 4.科学态度与责任：通过对金属丝电阻率的测量，培养学生良好的思维习惯。 1.掌握测量金属丝电阻率的实验原理和方法(重点)。 2.了解伏安法测电阻的思路及实验数据的处理方法(难点)。 【知识回顾】 第二节　决定导体电阻大小的因素 一、实验探究 （1）实验目的 （2）实验方法 （3）实验原理 （4）数据记录 （5）实验结论 二、电阻定律及电阻率 1.电阻定律 (1)内容：同种材料的导体，其电阻R与它的长度l成正比，与它的横截面积S成反比；导体电阻还与构成它的材料有关。 (2)公式：R＝ρ，式中ρ叫作这种材料的电阻率。 (3)适用条件：温度一定，粗细均匀的金属导体或浓度均匀的电解质溶液。 2.电阻率 (1)概念：电阻率是反映导体导电性能的物理量，是导体材料本身的属性，与导体的形状、大小无关。 (2)单位：欧姆·米，符号为 Ω·m。 (3)影响电阻率的两个因素：材料和温度。 (4)超导现象：一些金属在温度特别低时电阻可以降到0的现象。 (5)电阻率与温度的关系及应用 ①金属的电阻率随温度的升高而增大，可用于制作电阻温度计。 ②大部分半导体的电阻率随温度的升高而减小，半导体的电阻率随温度的变化较大，可用于制作热敏电阻。 ③有些合金，电阻率几乎不受温度变化的影响，常用来制作标准电阻。 三、内外接法 【自主预习】 第三节　测量金属丝的电阻率 实验目的： 实验原理： 实验器材： 实验步骤： 数据处理： 误差分析： 注意事项： 思考与讨论 1.要完成实验,首先要知道我们要干什么,即实验的目的。那么,本实验的实验目的是什么呢? 答案　(1)掌握螺旋测微器及游标卡尺的原理及读数方法 (2)掌握电流表、电压表和滑动变阻器的使用方法及电流表和电压表的读数方法 (3)会用伏安法测电阻,并能测定金属的电阻率 2.要测量金属丝的电阻率,我们的理论依据是什么呢?即这个实验的原理是什么呢? 答案　用毫米刻度尺测一段金属丝导线的长度l， 用螺旋测微器测导线的直径d， 用伏安法测导线的电阻R，由R＝ρ，得ρ＝＝。 电路图如下： 3.基于上述需求,该实验需要哪些实验器材呢? 答案　毫米刻度尺、螺旋测微器、电压表、电流表、被测金属丝、学生电源、开关、滑动变阻器和导线若干。 4.具体如何操作呢？请说说你们的实验步骤。 答案　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：按如图所示的电路图连接实验电路。 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：把滑动变阻器的滑动触头调节到使接入电路中的电阻值最大的位置，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，记入表格内，断开开关S。 5、拆除实验电路，整理好实验器材。 5.得到实验数据之后，要如何处理呢？ 答案　(1)根据记录结果，计算出金属丝的直径d和长度l的平均值。 (2)电阻R的平均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I­U坐标系，将测量的U、I值描点作出图象，利用图像的斜率来求出电阻值R。 (3)将记录的数据R、l、d的值代入电阻率计算式得ρ＝R＝。 6.实验误差来源于什么？如何进行实验误差分析？ 答案　(1)直径和长度的测量造成偶然误差，应采取多次测量取平均值的方法减小误差。 (2)电压表、电流表读数造成偶然误差。读数时，视线垂直于表盘，可减小误差。 (3)测量电路中电压表、电流表的接法对金属丝电阻测量造成系统误差，由于电路采用电流表外接法，造成电阻的测量值偏小。 (4)通过电流过大，时间过长，使金属丝发热导致电阻率变大而引起误差。 7.实验过程中有什么注意事项？ 答案　(1)导线的长度是连入电路电流流过的有效长度(而不是金属丝的总长度)。 (2)由于被测金属导线的阻值较小，为了减小测量误差，应选用电流表外接法。 (3)测电阻时，电流不宜过大，通电时间不宜太长。 (4)为准确求出R的平均值，应采用U-I图像法求电阻。 课堂小结： 本课时的内容,主要涉及实验思路的梳理、实验方案的设计和具体的实验操作。针对实验方案的设计,要求学生对前面所学的知识熟练掌握。引导学生经历实验操作的过程,有助于提升学生的实践操作能力和实验素养尤其是对多次测量减小实验误差的认识将更为深刻,这也为日后开展实验教学和学生实验定了基础。 【典例1】　张明同学在测定某种合金丝的电阻率时： (1)用螺旋测微器测得其直径为________mm（如图甲所示）； (2)用20分度的游标卡尺测其长度为________cm（如图乙所示）； (3)用图丙所示的电路测得的电阻值将比真实值________(填“偏大”或“偏小”)。 答案　(1) 3.205 (2) 5.015 (3)偏小 【典例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）螺旋测微器如题1图所示．在测量电阻丝直径时，先将电阻丝轻轻地夹在测砧与测微螺杆之间，再旋动_____（选填“A”“B”或“C”），直到听见“喀喀”的声音，以保证压力适当，同时防止螺旋测微器的损坏。 （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）2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2图乙实物电路中的正确位置。 答案　（1）C （2）不同 【典例3】　现测定长金属丝的电阻率。 ①某次用螺旋测微器测量金属丝直径的结果如图所示，其读数是___________mm。 ②利用下列器材设计一个电路，尽量准确地测量一段金属丝的电阻。这段金属丝的电阻Rx约为100Ω，实验电路如图所示。 电源E（电动势10V，内阻约为10Ω） 电流表A1（量程0~250mA，内阻R1=5Ω） 电流表A2（量程0~300mA，内阻约为5Ω） 滑动变阻器R（最大阻值10Ω，额定电流2A） 开关S及导线若干 ③某同学设计方案正确，测量得到电流表A1的读数为I1，电流表A2的读数为I2，则这段金属丝电阻的计算式Rx=____________．从设计原理看，其测量值与真实值相比______（填“偏大”、“偏小”或“相等”）。 答案　①0.200 ③ 相等 【典例4】　某同学要测量一均匀新材料制成的圆柱体的电阻率ρ。 步骤如下： （1）用游标为20分度的卡尺测量其长度如图1，由图可知其长度L=_______mm；    （2）用螺旋测微器测量其直径如图2所示，由图可知其直径D=__________mm； （3）用多用电表的电阻“×10”挡，按正确的操作步骤测此圆柱体的电阻，表盘示数如图3所示，则该电阻的阻值约为_____________Ω （4）若该同学用伏安法跟用多用电表测量得到的R测量值几乎相等，若已知伏安法测电阻电路中电压表和电流表示数分别用U和I表示，则用此法测出该圆柱体材料的电阻率ρ＝ ______________．（不要求计算，用题中所给字母表示） 答案　（1）50.15 （2）4.700 （3）220 （4） 本节课学习中，你有哪些收获，还有哪些问题？ 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $ 第三节 测量金属丝的电阻率 1.物理观念：了解测量金属丝电阻率的原理及要测量的数据和方法。 2.科学思维：通过实验数据的分析，提升分析推理能力。 3.科学探究：能根据实验原理,设计测量金属丝电阻率的实验方案，并选取实验器材，完成实验探究；能正确进行实验器材连线和规范操作；能对测量数据进行分析，并进行误差分析。 4.科学态度与责任：通过对金属丝电阻率的测量，培养学生良好的思维习惯。 1.掌握测量金属丝电阻率的实验原理和方法(重点)。 2.了解伏安法测电阻的思路及实验数据的处理方法(难点)。 【知识回顾】 第二节　决定导体电阻大小的因素 一、实验探究 （1）实验目的 （2）实验方法 （3）实验原理 （4）数据记录 （5）实验结论 二、电阻定律及电阻率 1.电阻定律 (1)内容：同种材料的导体，其电阻R与它的长度l成 ，与它的横截面积S成 ；导体电阻还与构成它的 有关。 (2)公式：R＝ ，式中ρ叫作这种材料的 。 (3)适用条件：温度一定，粗细均匀的 或浓度均匀的 。 2.电阻率 (1)概念：电阻率是反映导体 性能的物理量，是导体材料本身的属性，与导体的形状、大小无关。 (2)单位： ，符号为 。 (3)影响电阻率的两个因素： 和温度。 (4)超导现象：一些金属在温度特别低时电阻可以降到0的现象。 (5)电阻率与温度的关系及应用 ①金属的电阻率随温度的升高而 ，可用于制作电阻温度计。 ②大部分半导体的电阻率随温度的升高而 ，半导体的电阻率随温度的变化较大，可用于制作热敏电阻。 ③有些合金，电阻率几乎不受温度变化的影响，常用来制作 电阻。 三、内外接法 【自主预习】 第三节　测量金属丝的电阻率 实验目的： 实验原理： 实验器材： 实验步骤： 数据处理： 误差分析： 注意事项： 思考与讨论 1.要完成实验,首先要知道我们要干什么,即实验的目的。那么,本实验的实验目的是什么呢? 2.要测量金属丝的电阻率,我们的理论依据是什么呢?即这个实验的原理是什么呢? 3.基于上述需求,该实验需要哪些实验器材呢? 4.具体如何操作呢？请说说你们的实验步骤。 5.得到实验数据之后，要如何处理呢？ 6.实验误差来源于什么？如何进行实验误差分析？ 7.实验过程中有什么注意事项？ 课堂小结： 本课时的内容,主要涉及实验思路的梳理、实验方案的设计和具体的实验操作。针对实验方案的设计,要求学生对前面所学的知识熟练掌握。引导学生经历实验操作的过程,有助于提升学生的实践操作能力和实验素养尤其是对多次测量减小实验误差的认识将更为深刻,这也为日后开展实验教学和学生实验定了基础。 【典例1】　张明同学在测定某种合金丝的电阻率时： (1)用螺旋测微器测得其直径为________mm（如图甲所示）； (2)用20分度的游标卡尺测其长度为________cm（如图乙所示）； (3)用图丙所示的电路测得的电阻值将比真实值________(填“偏大”或“偏小”)。 【典例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）螺旋测微器如题1图所示．在测量电阻丝直径时，先将电阻丝轻轻地夹在测砧与测微螺杆之间，再旋动_____（选填“A”“B”或“C”），直到听见“喀喀”的声音，以保证压力适当，同时防止螺旋测微器的损坏。 （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）2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2图乙实物电路中的正确位置。 【典例3】　现测定长金属丝的电阻率。 ①某次用螺旋测微器测量金属丝直径的结果如图所示，其读数是___________mm。 ②利用下列器材设计一个电路，尽量准确地测量一段金属丝的电阻。这段金属丝的电阻Rx约为100Ω，实验电路如图所示。 电源E（电动势10V，内阻约为10Ω） 电流表A1（量程0~250mA，内阻R1=5Ω） 电流表A2（量程0~300mA，内阻约为5Ω） 滑动变阻器R（最大阻值10Ω，额定电流2A） 开关S及导线若干 ③某同学设计方案正确，测量得到电流表A1的读数为I1，电流表A2的读数为I2，则这段金属丝电阻的计算式Rx=____________．从设计原理看，其测量值与真实值相比______（填“偏大”、“偏小”或“相等”）。 【典例4】　某同学要测量一均匀新材料制成的圆柱体的电阻率ρ。 步骤如下： （1）用游标为20分度的卡尺测量其长度如图1，由图可知其长度L=_______mm；    （2）用螺旋测微器测量其直径如图2所示，由图可知其直径D=__________mm；（3）用多用电表的电阻“×10”挡，按正确的操作步骤测此圆柱体的电阻，表盘示数如图3所示，则该电阻的阻值约为_____________Ω （4）若该同学用伏安法跟用多用电表测量得到的R测量值几乎相等，若已知伏安法测电阻电路中电压表和电流表示数分别用U和I表示，则用此法测出该圆柱体材料的电阻率ρ＝ ______________．（不要求计算，用题中所给字母表示） 本节课学习中，你有哪些收获，还有哪些问题？ 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $