新人教版物理选修3-1同步教学案：实验：测定金属的电阻率

1、第2课时实验：测定金属的电阻率学习目标定位1 学会使用螺旋测微器.2 理解该实验的原理.3 掌握实验操作，会处理数据.jitiIE,jjd1课前预习自主学习一、实验目的1 掌握螺旋测微器和游标卡尺的原理和读数方法.2 .掌握电流表、电压表和滑动变阻器的使用方法.3 禾U用伏安法测电阻，进一步测出金属丝的电阻率.二、实验原理由R=pS得尸RS，因此，只要测出金属丝的长度|、直径d和金属丝的电阻R,即可求出金属丝的电阻率p=r.4l三、实验器材被测金属丝、螺旋测微器、毫米刻度尺、电池组、电流表、电压表、滑动变阻器、开关、导线若干.四、实验步骤1直径的测量用螺旋测微器在被测金属丝上的三个不同位置各测

2、一次nd直径，求出平均值d,计算出导线的横截面积S=-.2电路的连接把金属丝接入电路中，电路原理如图所示:（Y）3. 长度的测量用毫米刻度尺测量金属丝接入电路的有效长度，反复测3次，求出平均值I.4. U、I测量调节滑动变阻器的滑片使其接入电路的电阻最大，电路检查无误情况下，闭合开关S,改变滑动变阻器滑片的位置，读出几组相应的电流和电压值I、U，计入表格，断开开关S.5拆除实验线路，整理好实验器材.五、数据处理将测量的数据R、S、I值代入公式p=罕求金属丝的电阻率要点1|螺旋测微器的使用规则1.构造原理如图所示：小砧测微螺杆定刻度框架可动刻度旋钮测微螺杆与固定刻度之间的精密螺纹的螺距为0.5m

3、m，即旋钮每旋转一周，测微螺杆前进或后退0.5mm，而可动刻度上的刻度为50等份，每转动一小格，测微螺杆前进或后退0.01mm，即螺旋测微器的精度值为0.01mm，读数时估读到毫米的千分位上，因此，螺旋测微器又称为千分尺.2.读数大于半毫米的整数由固定刻度读出，不足半毫米的整数由可动刻度读出，螺旋测微器的精度为0.01mm,可动刻度上第n个刻度与固定刻度的中心轴线对齐，则可动刻度读数为nx0.01mm，即螺旋测微器的读数是固定刻度读数加上可动刻度读数.测量值（mm）=固定刻度数（mm）（注意半毫米刻度线是否露出）+可动刻度数（估读一位）x0.01（mm）.注意螺旋测微器读数时需要估读一位，以m

4、m为单位，读数结果为小数点后保留3位有效数字，即估读到0.001mm.如图所示：35.5mm，固定刻度在测量金属丝电阻率的实验中,量程:螺旋测微器固定刻度上的半毫米刻度线已露出，则固定刻度读数为的中心轴线对准可动刻度上1920刻度线之间，估读为19.5,可动刻度读数为0.01X佃.5mm=0.195mm，被测物的读数为5.5mm+0.195mm=5.695mm.mm.(2) 已知电压表内阻约3k0,电流表内阻约量值比真实值(选填“偏大”或“偏小”“甲”或“乙”)的电路，误差会比较小.(3) 某次测量时，电压表和电流表的示数如图压表示数为V.10若采用图2甲电路测量，贝yRx的测)若Rx约为10

5、0应采用(选填3所示，则电流表示数为A,电【解析】(1)螺旋测微器可以精确到0.01mm，固定刻度与可动刻度示数之和是螺旋测微器的示数，图1中固定刻度示数为4.5mm，可动刻度示数为26.2X0.01mm=0.262mm,螺旋测微器的示数为4.5mm+0.262mm=4.762mm.采用图2甲电路测量，电压表准确，电流表偏大，所以Rx的测量值比真实值偏小,4电压表内阻约为3kQ,电流表内阻约为1Q,若所测电阻为10Q,则电流表应采用外接法,应选图2甲所示电路图.(3)电流表的量程为03A,示数为0.70A;电压表的量程为015V,分度值为0.5V,示数为11.8V.【答案】(1)0.014.7

6、62偏小甲(3)0.7011.8用螺旋测微器测量其直径如图，由图可知其直径为m.12在读可动刻度读数时解析：螺旋测微器的读数方法是固定刻度读数加上可动刻度读数,m.需估读.最终读数为4.700mm=4.700X103答案：4.700X103要点2|仪器选择和数据处理1.实验仪器的选择(1)选择原则安全性原则、精确性原则、简便性原则.(2) 电表量程的选择：要满足安全、准确.安全指的是测量过程中，不会因为电流过大而烧毁电表，即测量值不能超过电表的量程.准确指的是指针应该偏转到满偏刻度的13之间，这样测量误差较小，读数准确.(3) 滑动变阻器的选择：要满足安全、可操作.滑动变阻器的安全同样指的是工

7、作过程中，流过变阻器的电流不能超出自身的额定电流.可操作性指的是根据题干信息，选取适合阻值的滑动变阻器，阻值过大操作时，不易把握，阻值过小，易烧毁仪器，比如用分压法连入电路时，应选用小阻值的滑动变阻器，只有这样，在移动滑片过程中，相应的用电器上的电压变化才会明显，如果选用大量程的滑动变阻器，就会出现在移动滑片时，开始时用电器上电压变化不明显，到某一位置时电压突然增大的现象，无法操作.2. 数据处理(1) 金属导线直径的读数 特别小心半刻度是否露出. 因螺旋测微器的精确度为0.01mm，可动刻度上对齐的格数需要估读，所以，若以毫米为单位的话，最后一位应出现在小数点后的第三位上. 把三个不同位置的

8、测量值求平均值作为直径d.(2) 金属丝长度的测量 应测量接入电路中的有效长度. 因为用的是毫米刻度尺，读数时要读到毫米的下一位(别忘记估读) 把3次测量值求平均值作为长度I.(3) 电阻R的测量值确定方法一、平均值法：可以将每次测量的U、I分别计算出电阻，再求出电阻的平均值，作为测量结果.方法二、图象法：可建立U-I坐标系，将测量的对应U、I值描点作出图象，利用图象斜率来求出电阻值R.(4) 将测得的R、I、d的值，代入电阻率计算公式p=RS=n4jR中，计算出金属导线的电阻率.3. 注意事项(1) 为了方便，应在金属导线连入电路前测导线直径，为了准确，应测量拉直悬空的连入电路的导线的有效长

9、度，且各测量三次，取平均值.测量电路应选用电流表外接法，且测电阻时，电流不宜过大，通电时间不宜太长，因为电阻率随温度而改变.(3) 为准确求出R的平均值，应多测几组U、I数值，然后采用U-I图象法求出电阻.(4) 滑动变阻器用限流式接法就可以满足该实验的要求.4. 误差分析(1) 测量误差：测量金属丝的直径、长度以及电流、电压时出现读数误差.(2) 由于采用电流表外接法，电压表的分流，造成电阻测量值偏小(若误用内接法，则电流表分压影响更大).(3) 通电电流太大，或时间太长，致使金属丝发热，电阻率随之变化.(2018石家庄模拟)利用如图(a)所示电路，可以测量金属丝的电阻率P,所用的实验器材有

10、：待测的粗细均匀的电阻丝、电流表(量程0.6A,内阻忽略不计)电源(电动势3.0V，内阻r未知)保护电阻(R=4.0Q)刻度尺、开关S、导线若干、滑片P.实验步骤如下： 用螺旋测微器测得电阻丝的直径d如图(b)所示； 闭合开关，调节滑片P的位置，分别记录每次实验中aP的长度x及对应的电流值I;11 以1为纵坐标，x为横坐标，作y-x图线(用直线拟合)； 求出直线的斜率k和在纵轴上的截距b.454035(b)回答下列问题:4.003.002.00LOO000,2030.40.50,6x/m(d)(1)螺旋测微器示数为d=mm.(2)实验得到的部分数据如表所示，其中aP的长度x=0.30m时电流表

11、的示数如图(c)所示，读出数据完成下表，:.x(m)0.100.200.300.400.500.60I(A)0.490.430.330.310.281-1(A)2.042.333.033.233.57(3)在图(d)的坐标纸上将所缺数据点补充完整并作图，根据图线求得斜率k=A小数点后1位小数)【解析】(1)根据螺旋测微器的读数规则可知，固定刻度为0,可动刻度为0.01X40.0mm=0.400mm，最终读数为0.400mm.(2)根据电流表的读数规则可知，量程为0.6A，格数为30,精度为0.02A,电流表读数为0.38A,表格中应为0.38，表格中通过计算可知，应该为2.63.在图(d)中描

12、点作图，如图所示:00J020304(150.6x/m斜率为k=2.97A一1m一1,纵截距为b=1.77A一1.根据闭合电路欧姆定律,E=IR0斜率k=nEp2，截距b=Re，解得P=1.1X10_6Qmr=1.3Q.【答案】(1)0.400(0.400001)(2)0.382.63(3)见解析3.00(2.923.10)1.77(1.761.78)(4)1.1X10_6(1.0X101.2X106)1.3(1.21.4)名师方法总结对器材选择的一般步骤：(1)先找出实验中唯一性器材.(2) 画出实验原理图.(3) 估算待测电路中的I、U的最大值.(4) 考虑能否使电流表和电压表有较大角度的

13、偏转.(5) 选择合适量程的电压表和电流表，合适阻值的滑动变阻器，电动势合适的电源.II练2-1/(2018伊春市模拟)在“测定金属的电阻率”的实验中，用螺旋测微器测量金属丝直径时的刻度位置如图甲所示，用米尺测出金属丝的长度L,金属丝的电阻大约为5Q,先用伏安法测出金属丝的电阻R,然后根据电阻定律计算出该金属材料的电阻率.20(1) 从图中读出金属丝的直径为mm.(2) 为此取来两节新的干电池、开关和若干导线及下列器材:A. 电压表03V，内阻10kQB. 电压表015V，内阻50kQC.电流表00.6A,内阻0.05QD.电流表03A,内阻0.01QE.滑动变阻器，010QF.滑动变阻器，0100Q 要求较准确地测出其阻值，电压表应选,电流表应选,滑动变阻器应选.（填序号） 实验中某同学的实物接线如图乙所示，请指出该同学实物接线中的两处明显错误.错误1:错误2:若测得金属丝的直径用d表示，电阻用R表示，则该金属材料的电阻率p=.解析：（1）根据螺旋测微器读数规则可知，其示数为0.5mm+18.0X0.01mm=0.680mm.（2）两节新的干电池，电源电动势为3V，若选取电压表15V，测量读数误差较大，因此电压表选A.电路最大电流1=r=0.6A，电流表应选