山东省德州市高中物理 2 第2章 学生实验2 测定金属的电阻率（教师版） 新人教版选修31.doc

学生实验2 测定金属的电阻率一、伏安法测电阻1电流表、电压表的应用电流表内接法电流表外接法电路图误差原因电流表分压u测uxua电压表分流i测ixiv电阻测量值r测rxrarx测量值大于真实值r测rx测量值小于真实值适用条件rarxrvrx口诀大内偏大(大电阻用内接法测量，测量值偏大)小外偏小(小电阻用外接法测量，测量值偏小)2伏安法测电阻的电路选择(1)阻值比较法：先将待测电阻的估计值与电压表、电流表内阻进行比较，若rx较小，宜采用电流表外接法；若rx较大，宜采用电流表内接法(2)临界值计算法rx时，用电流表内接法 (3)实验试探法：按图接好电路，让电压表一根接线柱p先后与a、b处接触一下，如果电压表的示数有较大的变化，而电流表的示数变化不大，则可采用电流表外接法；如果电流表的示数有较大的变化，而电压表的示数变化不大，则可采用电流表内接法二、测量金属的电阻率实验目的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实验原理由r得，因此，只要测出金属丝的长度l，横截面积s和金属丝的电阻r，即可求出金属丝的电阻率.(1)把金属丝接入电路中，用伏安法测金属丝的电阻r(r)电路原理图如图所示(2)用毫米刻度尺测量金属丝的长度l，用螺旋测微器量得金属丝的直径，算出横截面积s. (3)将测量的数据代入公式求金属丝的电阻率点拨因为本实验中被测金属丝的电阻值较小，所以实验电路采用电流表外接法实验器材毫米刻度尺、螺旋测微器、直流电流表和直流电压表、滑动变阻器(阻值范围050 )、电池组、开关、被测金属丝、导线若干实验步骤1直径测定：用螺旋测微器在被测金属导线上的三个不同位置各测一次直径，求出其平均值d，计算出导线的横截面积s.5拆除电路，整理好实验器材数据处理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r.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也会带来偶然误差4由于金属丝通电后发热升温，会使金属丝的电阻率变大，造成测量误差注意事项1本实验中被测金属导线的电阻值较小，因此实验电路一般采用电流表外接法2实验连线时，应先从电源的正极出发，依次将电源、开关、电流表、待测金属导线、滑动变阻器连成主干线路(闭合电路)，然后再把电压表并联在待测金属导线的两端3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，亦即电压表两端点间的待测导线长度，测量时应将导线拉直，反复测量三次，求其平均值4测金属导线直径一定要选三个不同部位进行测量，求其平均值5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6 在用伏安法测电阻时,通过待测导线的电流强度i不宜过大(电流表用00.6 a量程)，通电时间不宜过长，以免金属导线的温度明显升高，造成其电阻率在实验过程中逐渐增大7求r的平均值时可用两种方法：第一种是用ru/i算出各次的测量值，再取平均值；第二种是用图象(ui图线)来求出若采用图象法，在描点时，要尽量使各点间的距离拉大一些，连线时要尽可能地让各点均匀分布在直线的两侧，个别明显偏离较远的点可以不予考虑巩固训练1. 2012滨州模拟在“测定金属的电阻率”的实验中，由可知，对实验结果的准确性影响最大的是()a导线直径d的测量b电压u的测量c电流i的测量 d导线长度的测量解析：四个选项中的四个物理量对金属丝的电阻率均有影响，但影响最大的是直径d，因为在计算式中取直径的平方，a正确答案：a2“测定金属的电阻率”的实验中，以下操作中错误的是()a用米尺量出金属丝的全长三次，算出其平均值b用螺旋测微器在金属丝三个不同部位各测量一次直径，算出其平均值c用伏安法测电阻时采用电流表内接法，多次测量后算出平均值d实验中应保持金属丝的温度不变解析：选ac.应量出金属丝接入电路中的有效长度，而不是全长；金属丝的电阻很小，与电压表内阻相差很大，使金属丝与电压表并联，电压表对它的分流作用很小，应采用电流表外接法故a、c操作错误3分别用图甲、乙两种电路测量同一未知电阻的阻值图甲中两表的示数分别为3 v、4 ma，图乙中两表的示数分别为4 v、3.9 ma，则待测电阻rx的真实值为()a略小于1 k b略小于750 c略大于1 k d略大于750 解析：选d.先判断采用的测量方法，由于在两种不同的接法中电压表的示数变化大，说明测量的是小电阻，这样电流表分压较大，应该采用甲图进行测量比较准确甲图中测量值较真实值偏小4(2010高考安徽卷)(1)在测定金属的电阻率实验中，用螺旋测微器测量金属丝的直径，示数如图甲所示，读数为_mm.(2)用游标为20分度的卡尺测量小球的直径，示数如图乙所示，读数为_cm.解析：(1)固定刻度部分读数为0.5 mm，可动刻度部分读数为11.70.01 mm0.117 mm，则螺旋测微器的读数为0.5 mm0.117 mm0.617 mm(0.616 mm0.619 mm都对)(2)主尺上的读数为0.6 cm，游标尺上的第15条刻线与主尺的某一刻线对齐，游标尺读数为150.05 mm0.75 mm，则游标卡尺的读数为0.6 cm0.075 cm0.675 cm.答案：(1)0.617(0.6160.619)(2)0.6755在“测定金属的电阻率”的实验中，所用的电阻丝 rx的阻值约为3 ，变阻器最大阻值为20 ，电源电压为3 v，电源内阻不计，则：(1)电压表的量程应选用_，电流表的量程应选用_(2)画出实验电路图解析：(1)由于电源的电动势为3 v，所以电压表量程应选03 v，在实验中电流不能太大，电流表量程应选00.6 a.(2) 由于 rx3 ，为小电阻，故用电流表外接法，变阻器 rrx，故采用滑动变阻器限流接法，如图所示答案：(1)03 v00.6 a(2)见解析图6(2012年深圳模拟)某学习小组为测量一铜芯电线的电阻率，他们截取了一段电线，用米尺测出其长度为l，用螺旋测微器测得其直径为d，用多用电表测得其电阻值约为2 ，为提高测量的精度，该小组的人员从下列器材中挑选了一些元件，设计了一个电路，重新测量这段导线(用rx表示)的电阻g滑动变阻器r2(最大阻值1 k，额定电流1 .0 a)h定值电阻r0(阻值为3 )i开关s一个，导线若干(1)如图所示是该实验小组用螺旋测微器对铜芯线直径的某次测量，其读数是_mm.(2)为提高实验的精确度，请你为该实验小组设计电路图，并画在下面的方框中(3)实验时电压表选_，电流表选_，滑动变阻器选_(只填代号)(4)某次测量时，电压表示数为u，电流表示数为i，则该铜芯线材料的电阻率的表达式为_.解析：(1)读数为：0.5 mm20.00.01 mm0.700 mm.(2)比较电压表内阻、电流表内阻和待测电阻的大小关系，可得测量电路必须用电流表外接法，滑动变阻器采用分压式接法和限流式接法均可(如图)(3)电源的电动势为3.0 v，考虑到电压表的量程和精确度两个因素，电压表应选 v1；干路中电流的最大值imax a0. 6 a，电流表应选a1；考虑到实验的便于操作性，滑动变阻器应选r1.7. 2012广州模拟在“测定金属丝的电阻率”的实验中，如提供的电源是一节内阻可不计的干电池，被测金属丝的直径小于1 mm，长度约为80 cm，阻值约为3 ，使用的电压表有3 v(内阻约为3 k)和15 v(内阻约为15 k)两个量程，电流表有0.6 a(内阻约为0.1 )和3 a(内阻约为0.02 )两个量程，供限流用的滑动变阻器有：a.010 ；b.0100 ；c.01500 三种，可供选择的实验电路有如图所示的甲、乙两种，用螺旋测微器测金属丝的直径如图所示，则：(1)螺旋测微器的示数是_mm.(2)为减小电阻的测量误差，应选用_图所示的电路(3)为了便于调节，应选用编号为_的滑动变阻器(4)电压表的量程应选用_v.(5)电流表的量程应选用_a.解析：(1)固定刻度上的读数为0.5 mm，可动刻度上的读数为30.6，所以螺旋测微器的示数为0.5 mm30.60.01 mm0.806 mm.(2)由于金属丝的电阻是小电阻，所以应采用电流表外接法，即选用图乙所示电路(3)由于实验所用电源是一节干电池，其电动