第2章 第4节 第2课时 金属丝电阻率的测量-【优学精讲】2024-2025学年高中物理必修第三册教用课件(鲁科版)

第2课时　金属丝电阻率的测量 课前 知识梳理 1 典例 分类讲解 2 内容 索引 随堂 巩固落实 3 课前 知识梳理 PART 01 第一部分 3 课前 知识梳理 返回导航 课前 知识梳理 返回导航 二、实验器材 螺旋测微器、毫米刻度尺、电压表、电流表、开关及导线、被测金属丝、电池、滑动变阻器。 课前 知识梳理 返回导航 三、实验步骤 1．测直径：用螺旋测微器在被测金属丝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．电阻丝有效长度的测量：电阻丝长度的测量工具应选用刻度尺。需要注意，在测量电阻丝的长度时，测量的并不是电阻丝的总长度，而是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。 4．电阻的测量：按实验电路图连接实物电路。改变滑动变阻器滑片的位置， 读取多组电压、 电流值， 通过U－I图像求得电阻 R。 课前 知识梳理 返回导航 四、数据处理 　电阻R的数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I－U坐标系，将测量的U、I值描点作出图像，利用图像的斜率的倒数来求出电阻值R。 课前 知识梳理 返回导航 五、实验注意事项 1．因一般金属丝电阻较小，为了减少实验的系统误差，必须选择电流表外接法。 2．本实验若用限流式接法，在接通电源之前应将滑动变阻器调到阻值最大状态。 3．测量l时应测接入电路的金属丝的有效长度(即两接线柱之间的长度，且金属丝伸直)；在金属丝的3个不同位置上用螺旋测微器测量直径d。 4．电流不宜过大(电流表用0～0.6 A量程)，通电时间不宜太长，以免电阻率因温度升高而变化。 课前 知识梳理 返回导航 典例 分类讲解 PART 02 第二部分 10 题型一　教材原型实验 　　　(2024·黑龙江高二统考学业考试)在做“金属丝电阻率的测量”的实验中，需要测量金属丝的电阻、长度和直径三个物理量。 (1)测量金属丝的直径d，用到如图甲所示测量仪器，它的名称是______(选填“A”或“B”)。 A．螺旋测微器　　　　 B．毫米刻度尺 A 典例 分类讲解 返回导航 ①实验中需要多次改变电压表和电流表的示数，在虚线框内还需要连入的实验器材是________(选填“A”或“B”)。 A．定值电阻一个 B．滑动变阻器一个 ②若某次测量中电压表读数为U，电流表 读数为I，则电阻的测量值R＝________(用U、I表示)。 (2)测量金属丝的电阻R，用到如图乙所示电路。 B 典例 分类讲解 返回导航 典例 分类讲解 返回导航 　　 (2024·四川成都五中期中)在“测定金属的电阻率”的实验中： (1)用螺旋测微器测得金属丝的直径如图甲所示，则金属丝的直径为________mm。 0.415 典例 分类讲解 返回导航 (2)请根据图乙所示电路图，用连线代替导线将图丙中的实验器材连接起来。 (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，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＝________(用题目所给字母表示)。 [答案]　图见解析　 典例 分类讲解 返回导航 [解析]　(1)金属丝的直径d＝0＋0.01×41.5 mm＝0.415 mm。 (2)如图所示。 典例 分类讲解 返回导航 　　　(2024·广东肇庆中学校考期末)某同学在做测金属丝电阻率的实验中，取一根粗细均匀的康铜丝，其中有两个步骤是用螺旋测微器测出康铜丝的直径d和用伏安法测量的康铜丝的电阻R。 典例 分类讲解 返回导航 (1)用螺旋测微器测量康铜丝直径如图乙所示，由图可知其直径为________mm。 (2)图丙是测量康铜丝电阻的原理图，根据原理图在如图甲所示的实物图中补全未画出的连线。 (3)闭合开关前应将滑片P移到________(选填“a端”或“b端”)，利用上面的电路图测出的电阻值比真实值________(选填“偏大”或“偏小”)。 1.880　 图见解析 a端 偏小 典例 分类讲解 返回导航 [解析]　(1)根据螺旋测微器读数可得，康铜丝直径 d＝1.5 mm＋38.0×0.01 mm＝1.880 mm。 (2)为了尽量测多组数据，滑动变阻器选择分压式接法。由于康铜丝电阻较小，所以选用电流表外接法，所得实物图如图所示。 典例 分类讲解 返回导航 (3)为了防止开关闭合后电流和电压过大而损坏器材，闭合开关前应将滑片P移到a端。 测量康铜丝电阻时电路选择的电流表外接法，由于电压表分流，导致电流的测量值大于真实值，则测出的电阻值比真实值偏小。 典例 分类讲解 返回导航 题型二　实验拓展创新 　　　(2024·四川高二联考期中)张同学正在测定某长圆柱形金属丝的电阻率。 典例 分类讲解 返回导航 (1)该同学某次用螺旋测微器测量金属丝的直径，读数如图甲所示，则测得的金属丝直径为________mm。 [解析]　由题图甲所示的螺旋测微器可知，金属丝直径为0＋20.0×0.01 mm＝0.200 mm。 0.200 典例 分类讲解 返回导航 (2)张同学想要尽量准确地测量金属丝的电阻，其设计的实验电路如图乙所示。该同学用到的电流表A1的内阻R1为已知量。正确连接电路后进行实验，某次实验测量得到电流表A1的读数为I1，电流表A2的读数为I2，则这段金属丝的电阻Rx＝________(用I1、I2和R2找表示)。 典例 分类讲解 返回导航 (3)本实验测得的电阻________(选填“有”或“无”)系统误差。 [解析]　该实验测得的电流无系统误差，根据欧姆定律计算得到待测电阻两端的电压也无系统误差，则本实验测得的电阻无系统误差。 无 典例 分类讲解 返回导航 　　　(2023·云南开远一中期末)某同学测量一个圆柱体的电阻率，需要测量圆柱体的尺寸和电阻。 典例 分类讲解 返回导航 (1)分别使用游标卡尺和螺旋测微器测量圆柱体的长度和直径，某次测量的示数如图甲、乙所示，长度为________cm，直径为________cm。 [解析]　圆柱体的长度为50 mm＋1×0.1 mm＝50.1 mm＝5.01 cm 直径为5 mm＋31.5×0.01 mm＝5.315 mm＝0.531 5 cm。　 5.01 0.531 5 典例 分类讲解 返回导航 (2)按图丙连接电路后，实验操作如下： ①将滑动变阻器R1的阻值调至最________(选填“大”或“小”)；将S2拨向接点1，闭合S1调节R1，使电流示数为I0； ②将电阻箱R2的阻值调至最________(选填“大”或“小”)，S2拨向接点2；保持R1，调节R2，使电流表示数仍为I0，此时R2阻值为1 280 Ω。 [解析]　将滑动变阻器R1的阻值调至最大，避免电流过大，超出电表量程。将电阻箱R2的阻值调至最大，避免电流过大，超出电表量程。 大 大 典例 分类讲解 返回导航 (3)由此可知，圆柱体的电阻为________Ω。 [解析]　利用等效替代法，两次电流相同，回路总电阻相同，在其他元件不变的情况下，电阻箱示数即为圆柱体的电阻，为1 280 Ω。 1 280 典例 分类讲解 返回导航 随堂 巩固落实 PART 03 第三部分 29 √ 1．在测定阻值较小的金属的电阻率的实验中，为了减小实验误差，并要求在实验中获得较大的电压调节范围，在测量其电阻时应选择的电路是(　　) 解析：金属的阻值较小，在用伏安法测电阻时应该用电流表外接法，题干中要求实验中获得较大的电压调节范围，故滑动变阻器要采用分压式接法，D正确。 随堂 巩固落实 返回导航 2．在“测定金属丝电阻率”的实验中，需要测出金属丝的长度L、直径d和电阻R。 (1)用螺旋测微器测金属丝直径时，读数如图甲所示，则金属丝的直径为________________mm。 0.695(±0.001) 随堂 巩固落实 返回导航 (2)若用图乙电路测金属丝的电阻，则测量结果将比真实值________(选填“偏大”或“偏小”)。 (3)用电压表和电流表测金属丝两端的电压和电流时，读数分别如图丙、丁所示，则电压表的读数为________V，电流表的读数为________A。 偏小 2.60 0.52 随堂 巩固落实 返回导航 解析：(1)螺旋测微器的读数d＝0.5 mm＋19.5×0.01 mm＝0.695 mm。 (2)题图乙电流表采用外接法，电流测量值偏大，故电阻测量值偏小。 (3)电压表的分度值为0.1 V，其读数为2.60 V；电流表的分度值为0.02 A，其读数为0.52 A。 随堂 巩固落实 返回导航 3．(2024·广东深圳红岭中学期中)某同学设计实验“测定金属的电阻率”，要求电压从零开始调节。已知金属丝的电阻大约为4 Ω，在用伏安法对金属丝电阻进一步测定时，有如下实验器材可供选择： 直流电源：电压3 V，内阻不计； 电流表A1：量程0～0.6 A，内阻约0.125 Ω； 电流表A2：量程0～3.0 A，内阻约0.025 Ω； 电压表V：量程0～3 V，内阻约3 kΩ； 滑动变阻器R1：最大阻值20 Ω； 滑动变阻器R2：最大阻值1 000 Ω； 开关、导线等。 随堂 巩固落实 返回导航 (1)用螺旋测微器测量金属丝的直径时，测量结果如图甲所示，可知金属丝的直径D＝________mm；用游标卡尺测量金属丝的长度，图乙所示，可知金属丝的长度L＝________cm。 解析：由图示螺旋测微器可知，金属丝的直径 D＝0.5 mm＋33.0×0.01 mm＝0.830 mm 游标卡尺是10分度的卡尺，其分度值为0.1 mm，则图示读数 L＝50 mm＋4×0.1 mm＝50.4 mm＝5.04 cm。 0.830 5.04 随堂 巩固落实 返回导航 (2)在所给的器材中，电流表应选________，滑动变阻器应选________(填写仪器的字母代号)。 A1 R1 随堂 巩固落实 返回导航 (3)此实验中，需要用伏安法准确测出电阻丝的阻值，电路中电流表的接法需选用________(选填“内接法”或“外接法”)。 外接法 随堂 巩固落实 返回导航 4.(2023·河南郑州统考期末)小明同学家里装修水电，装修公司为厨房规划了如图甲所示的一种标称四平方的铜线(即铜线的横截面积为4 mm2)。小明为了鉴定铜线的品质，将一盘长100 m的铜线带到学校实验室。 随堂 巩固落实 返回导航 (1)用螺旋测微器多次测量铜线直径发现粗细基本均匀，某次测量读数如图乙所示，则该铜线的直径为________ mm，该铜线的粗细与标称________(选填“是”或“不是”)一致的。 2.260 是 随堂 巩固落实 返回导航 随堂 巩固落实 返回导航 (2)为了进一步确定该铜线是否为杂质较多的再生铜，小明同学设计了如图丙所示的测量电路把100 m的铜线都接入电路，电流表、电压表读数如图丁所示，则电流表读数为________A，电压表读数为________V。已知电流表内阻RA为0.1 Ω，定值电阻R0为2.0 Ω，纯铜的电阻率为1.7×10－8Ω·m。小明同学根据实验数据估算得出该铜线________(选填“是”或“不是”)纯铜。 0.38 1.20 不是 随堂 巩固落实 返回导航 随堂 巩固落实 返回导航 $