2018-2019学年鲁科版高中物理选修3-1（课件+检测）：第3章 实验1：测定金属的电阻率 (2份打包)

实验一：测定金属的电阻率 [学习目标]　1.掌握螺旋测微器的使用方法和读数方法.2.学会利用伏安法测电阻，进一步测出金属的电阻率． [知识探究] 一、实验原理和方法 1．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＝ 2．用伏安法测电阻，其原理为I＝，即测出导体两端的电压和通过的电流，便可计算出导体的电阻．但在测量中通常有两种方式，即电流表的内接法与外接法． ，则R＝ (1)电流表内、外接法的比较 内接法 外接法 电路图 误差原因 电流表分压 U测＝Ux＋UA 电压表分流 I测＝Ix＋IV 电阻测量值 R测＝＝Rx＋RA>Rx 测量值大于真实值 R测＝<Rx＝ 测量值小于真实值 适用条件 Rx≫RA Rx≪RV (2)两种接法的选择 ①比较法 (ⅰ)若R≪RV，说明电压表的分流作用较弱，应用电流表外接法； (ⅱ)若R≫RA，说明电流表的分压作用较弱，应选用电流表内接法． ②比值法 (ⅰ)若，应选用电流表内接法； > (ⅱ)若，应选用电流表外接法； < (ⅲ)若，两种方法均可． ＝ 3．螺旋测微器的原理及应用 (1)结构：如图实­1­1所示，测砧A和固定刻度B固定在尺架C上，可动刻度E、旋钮D、微调旋钮D′、测微螺杆F是连在一起的，通过精密螺纹套在B上． 图实­1­1 (2)测量原理 螺旋测微器的螺距是0.5 mm，螺栓上可动刻度一周为50格，当螺栓每转一周时，前进(或后退)一个螺距0.5 mm.若螺栓每转过1格，前进(或后退)0.01 mm，因此螺旋测微器的精确度为0.01 mm. (3)操作与读数 使用螺旋测微器时，将被测物体放在小砧A和测微螺杆F之间，先使用粗调旋钮D，在测微螺杆F快靠近被测物体时，改用微调旋钮D′，听到咔咔声音停止转动，并用止动旋钮止动，然后读数．读数时，在固定刻度尺上读出大于0.5 mm的部分，在可动刻度上读出不足0.5 mm的部分，读可动刻度示数时还要注意估读一位数字． 螺旋测微器的读数可用下式表示：螺旋测微器的读数＝固定尺上的读数＋可动尺上的读数×精确度．如图实­1­2所示，读数为6.5 mm＋0.01×20.3 mm＝6.703 mm. 图实­1­2 二、实验器材 被测金属丝、米尺、螺旋测微器、电压表、电流表、直流电源、开关、滑动变阻器和导线若干． 三、实验步骤 1．用螺旋测微器在导线的三个不同位置上各测一次，并记录． 2．将金属丝两端固定在接线柱上悬空挂直，用毫米刻度尺测量接入电路的金属丝长度l(即有效长度)，反复测量三次，并记录． 3．依照图实­1­3中所示的电路图用导线把器材连好，并把滑动变阻器的阻值调至最大． 图实­1­3 4．电路经检查无误后，闭合开关S，改变滑动变阻器滑动片的位置，读出几组相应的电流表、电压表的示数I和U的值，记入记录表格内，断开开关S. 5．拆去实验线路，整理好实验器材． 四、数据处理 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．根据记录的I、U值，计算出金属丝的平均电阻值R. 3．将测得的R、l、d的值，代入电阻率计算公式ρ＝中，计算出金属丝的电阻率． ＝ 五、误差分析 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． 六、注意事项 1．导线的长度是连入电路的导线的有效长度(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图象法求电阻． [典例剖析] 　在测定金属的电阻率的实验中，可供选用的器材如下： 待测金属丝：Rx(阻值约4 Ω，额定电流约0.5 A)： 电压表：V(量程3 V，内阻约3 kΩ)； 电流表：A1(量程0.6 A，内阻约0.2 Ω)； 电流表：A2(量程3 A，内阻约0.05 Ω)； 电源：E1(电源电压为3 V)； 电源：E2(电源电压为12 V)； 滑动变阻器：R(最大阻值约20 Ω)； 螺旋测微器；毫米刻度尺；开关S；导线． (1)用螺旋测微器测量金属丝的直径，示数如图实­1­4所示，读数为________ mm. 图实­1­4 (2)若滑动变阻器采用限流式接法，为使测量尽量精确，电流表应选________，电源应选________(均填器材代号)，在虚线框中完成电路原理图． [解析]　(1)螺旋测微器的读数为：