11.3 实验：导体电阻率的测量 第2课时 课件-2025-2026学年高二上学期物理人教版必修第三册

实验：金属丝电阻率的测量 …） 1 明确实验原理 测量电阻丝的电阻R、直径d和电阻丝有效长度l 2 （3）电阻丝电阻的测量 电压表 电流表 （1）用刻度尺测量电阻丝的长度 （2）游标卡尺或螺旋测微器测量电阻丝的直径 设计实验方案 Rx K A V a b 3 A Rx V A Rx V 电流表接在电压表两接线柱外侧，通常叫“外接法” 电流表接在电压表两接线柱内侧，通常叫“内接法” 一、电流表的内外接法--- 电流表 因为电流表、电压表分别有分压、分流作用,因此两种方法测量电阻都有误差（系统误差）． 4 误差分析 电流表外接法 电压表示数 电流表示数 测量值偏小，适于测量小阻值电阻 说明：误差来源于电压表的分流，分流越小，误差越小．所以该电路适合测量小电阻，即 < A V Rx A表不准，V表分流 电流表内接法 电压表示数 电流表示数 测量值偏大,适于测量大阻值电阻. 说明：误差来源于电流表的分压，分压越少，误差越小．所以该电路适合测量大电阻，即 A V Rx > 误差分析 V表不准，A表分压。 伏安法测电阻 大内偏大，小外偏小 外接法 内接法 误差来源 测量条件 适合测量大电阻 适合测量小电阻 A V R A V R A表不准，V表分流 V表不准，A表分压 电路图 两种电路 Rx2<RARV 选择依据 Rx2>RARV 实验试探法： 若伏特表示数有明显变化，即　　　　　宜外接 若安培表示数有明显变化，即　　　　　宜内接 其它选择依据： 一个未知电阻,无法估计其电阻值,某同学用伏安法测量此电阻,用如图(a)(b)两种电路各测一次,用(a)图所测数据为3.0V、3.0mA,用(b)图测得的数据是2.9V、4.0mA,由此可知,用 图测得Rx的误差较小,测量值Rx= . A V A V Rx Rx (a) (b) 课堂练习 （a） 1000Ω 电流表内接法 A Rx V R测= U测 I测 =RA+Rx 相对误差： δ= |Rx -R测| Rx = RA Rx 误差原因：电流表分压 U测= UA+ UR x R测 UA+ UR x = I 10 A Rx V R测= U测 I测 = RV·Rx RV+Rx δ= |Rx -R测| Rx 电流表外接法 误差原因：电压表分流 I测= IV+ IR x 1 R测 = U IV+ IR x = 1 RV + 1 Rx R测= RV·Rx RV+Rx = Rx Rx+RV = 1 RV 1+ Rx 相对误差： 11 电流表内接法 A Rx V 电流表外接法 A Rx V （2）电流表采用内接法，还是外接法？ 外接法相对误差较小，所以选择电流表外接法 δ = RA Rx ≈1.3% δ = Rx Rx+RV ≈0.3% 12 二、限流式接法；分压式接法-----滑动变阻器 限流式 分压式 E s R A B P Rx E s P Rx R A B 图中变阻器起限流作用 图中变阻器起分压作用 13 1.限流式 E s R A B P Rx 限流式电路的特点: 1.电压不能从零开始调节,调节范围较小. 但电路结构较为简单. 2.电能损耗较小. 变阻器起限流作用 待测电阻Rx的电压可调范围 待测电阻Rx的电流可调范围 2.分压式 分压式电路的特点: 1.电压可以从零开始调节到电源电动势,调节范围较大. 但电路结构较为复杂. 2.电能损耗较大. E s P Rx R A B 变阻器起分压作用 待测电阻Rx的电压可调范围 待测电阻Rx的电流可调范围 限流式 分压式 电压可调范围 电能损耗 较小 较大 电流可调范围 E s R A B Rx E s Rx R A B 串、并联关系不同 分压电路调节范围大 分压电路调节范围大 注意： 下列三种情况必须选用分压接法 (1)要求回路中某部分电路的电流或电压实现从零开始可连续调节时必须采用分压接法。 (2)当被测电阻阻值Rx远大于滑动变阻器的最大值R，且实验要求的电压变化范围较大(或要求测量多组数据)时，必须采用分压接法。 (3)若采用限流接法，电路中实际电压(电流)总是超过实验仪器的量程时，只能采用分压接法。 若没有很高的要求，仅从安全性和精确性角度分析两者均可采用时，可考虑安装简便和节能因素采用限流接法。 R P Rx 三、实验步骤 1、器材的选择 器材种类 选取原则 唯一性器材 电源，导线，开关等 滑动变阻器 安全：电路电流不能超过其额定电流， 方便：电阻越小操作越方便。 电流表、电压表的选择 安全：电路电流不能超过Ⓐ表量程，电 压不能超过Ⓥ表量程； 精确：电路电流、电压尽可能指Ⓐ、 Ⓥ表满量程的1/3到2/3； 2、实验电路的选择 “大内小外” 3、控制电路的选择 “能限则限，当限流法无法时选分压” 请在纸上画出实验电路图，指出电流表和电压表的正负接线柱，说明滑动变阻器的滑片应该放在哪端。 + - + - Rx K A V a b 滑片在a端 19 （1）根据原理图连接实物图 Rx K A V a b 三、实验步骤 20 （2）测量电阻丝的有效长度l 1 2 3 平均值 l/cm 56.50 56.45 56.46 56.47 （3）测量电阻丝直径d 1 2 3 平均值 d/mm 0.395 0.396 0.399 0.397 （4）测量电阻丝的电阻R 1 2 3 4 5 6 电压/V 0.45 0.70 1.09 1.40 1.74 2.19 电流/A 0.06 0.10 0.15 0.20 0.25 0.32 U/V I/A 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50 0 0.20 0.40 0.10 0.30 0.50 + + + + + 21 将测得的电阻丝有效长度l、电阻丝直径d、电阻丝的电阻R代入公式，计算得出被测电阻丝的电阻率。 数据分析 d=0.397×10-3m l=0.5647m R=6.9Ω ρ=1.5×10-6 Ω·m 22 电压表量程一般有两种——0～3 V,0～15 V； 电流表量程一般有两种——0～0.6 A,0～3 A。如图所示： (1)接0～3 V量程时读数为______ V。 (2)接0～15 V量程时读数为______ V。 (3)接0～3 A量程时读数为______ A。 (4)接0～0.6 A量程时读数为 A。 补充：电表的读数 1.88 9.4 0.82 0.16 规律： （1）最小刻度为0.1A或0.1V的，需要估读到最小刻度的下一位。 （2）最小刻度为0.2A（0.5A）或0.2V（0.5v）的，无需估读，指针最接近哪一刻度，就读哪一刻度 某同学通过实验测定一个阻值约为5 Ω 的电阻Rx的阻值。 (1)现有电源(4 V，内阻可不计)、滑动变阻器(0～50 Ω，额定电流2 A)、开关和导线若干，以及下列电表： A．电流表(0～3 A，内阻约0.025 Ω) B．电流表(0～0.6 A，内阻约0.125 Ω) C．电压表(0～3 V，内阻约3 kΩ) D．电压表(0～15 V，内阻约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)；实验电路应采用图中的________(选填“甲”或“乙”)。 B C 甲 (2)下图是测量Rx的实验器材实物图，图中已连接了部分导线。请根据在(1)问中所选的电路图，补充完成图中实物间的连线。 (3)接通开关，改变滑动变阻器滑片P的位置，并记录对应的电流表示数I、电压表示数U。某次电表示数如图所示，可得该电阻的测量值Rx＝________ Ω。(保留两位有效数字) 5.2 (4)若在(1)问中选用甲电路，产生误差的主要原因是________；若在(1)问中选用乙电路，产生误差的主要原因是________。(选填选项前的字母) A．电流表测量值小于流经Rx的电流值 B．电流表测量值大于流经Rx的电流值 C．电压表测量值小于Rx两端的电压值 D．电压表测量值大于Rx两端的电压值 B D $