高中物理 第2章 实验：测定金属丝的电阻率学案 粤教版选修31.doc

实验：测定金属丝的电阻率一、实验目的1学会正确使用螺旋测微器及正确读数方法2测定金属的电阻率3进一步熟练电流表、电压表的使用及伏安法测电阻二、电阻率的测定原理把金属丝接入如下图所示的电路中，用电压表测金属丝两端的电压，用电流表测金属丝中的电流，根据rx计算金属丝的电阻rx.用米尺测量金属丝的长度l，用螺旋测微器测量金属丝的直径d，由s计算出横截面积s.根据电阻定律rx，得出计算金属丝电阻率的公式三、实验器材被测金属丝、毫米刻度尺、螺旋测微器、电流表、电压表、滑动变阻器、电池组、开关、导线若干四、实验步骤1测量直径用螺旋测微器在被测金属导线上三个不同的位置各测一次直径，求出其平均值d.2连接电路及测量(1)按图所示电路图连接好用伏安法测电阻的实验电路(2)用毫米刻度尺测量接入电路中的被测金属导线的有效长度，反复测量3次，求出其平均值l.(3)把滑动变阻器的滑片调节到使接入电路中的电阻值最大的位置，电路经检查确认无误后，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表、电压表的示数i和u的值，填入记录表格内，断开开关s.求出导线电阻r的平均值3数据处理、整理器材(1)将测得r、l、d的值，代入电阻率计算公式中，计算出金属导线的电阻率(2)拆去实验电路，整理好实验器材五、注意事项1本实验中被测金属导线的电阻值较小，因此实验电路必须用电流表外接法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4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5求r的平均值可用两种方法：第一种是用r算出各次的测量值，再取平均值；第二种是用图象(u-i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，连线时要尽可能的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六、误差分析1金属丝直径、长度测量带来误差2电流表及电压表对电阻测量的影响，因为电流表外接，所以r测r真，由r知测真3通电电流过大、时间过长，致使电阻丝发热，电阻率随之变化带来误差一、不定项选择题1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)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：从公式中涉及的4个物理量，对实验结果均有影响，但只有直径的指数是2，其余均为1，所以影响最大的是金属丝的直径的测量误差，故bcd错误，a正确；故选a.2某实验小组在测量金属电阻率时，主要实验步骤如下，其中哪些做法是不正确的(c)a用螺旋测微器在金属线三个不同部位各测一次直径，取其平均值为db用米尺量出整个金属线的长度三次取其平均值为lc选用电流表内接线路来测电阻，多次测量取平均值为rd将测得的d、l、r代入公式算出电阻率3(多选)在做“测定金属的电阻率”的实验时，下列操作中正确的是(bd)a用刻度尺量出金属丝长度三次，算出平均值，然后将电线接入测量电路中b用螺旋测微器在金属丝三个不同部位各测量一次直径，算出它们的平均值c用伏安法测电阻时，多次测量对应的i、u值，算出其平均值，再代入公式r，算出电阻d合上开关后立即读出两表的示数后即断开电路，不能让金属丝通电时间过长解析：错选a、c.没有理解计算金属电阻率要采用接入电路的长度才有效，没有注意各次的电阻要对应各次的电压、电流，各次计算后才取平均值4(多选)如图是用伏安法测电阻的两种常用电路，下列说法正确的是(bd)a按甲图所示电路测量时，测得的电阻值偏小b按乙图所示电路测量时，测得的电阻值偏小c若待测电阻的阻值比电流表内阻大得多，用乙图所示电路测量的误差较小d选用的电流表内阻越小，电压表内阻越大，测量的误差越小解析：a项，甲图所示电路是电流表内接法，用它测量电阻时，测量值r测rxrarx，故a错误；b项，乙图所示电路是电流表外接法，用它测量电阻时，测量值是待测电阻rx和电压表内阻的并联电阻值，故测得的电阻值偏小，b正确；c、d两项，电流表内阻越小，r测rxrarx，相对误差就越小；电压表内阻越大，并联电阻阻值相对于测量值的误差越小故c错误，d正确二、非选择题5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所示，用米尺测量金属丝的长度l0.810 m金属丝的电阻大约为4 ，先用伏安法测出金属丝的电阻，然后根据电阻定律计算出该金属材料的电阻率(1)从图中读出金属丝的直径为_mm.(2)在用伏安法测定金属丝的电阻时，除被测电阻丝外，还有如下供选择的实验器材：a直流电源：电动势约4.5 v，内阻很小；b电流表a1：量程00.6 a，内阻0.125 ； c电流表a2：量程03.0 a，内阻0.025 ；d电压表v：量程03 v，内阻3 k；e滑动变阻器r1：最大阻值10 ；f滑动变阻器r2：最大阻值50 ；g开关、导线等在可供选择的器材中，应该选用的电流表是_，应该选用的滑动变阻器是_(3)根据所选的器材，在如图所示的方框中画出实验电路图(4)若根据伏安法测出电阻丝的电阻为rx4.1 ，则这种金属材料的电阻率为_m.(保留两位有效数字)答案：(1)0.5200.002(2)a1r1(3)实验电路如图所示(4)(1.10.1)1066(2012江门模拟)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所示，用米尺测出金属丝的长度l，金属丝的电阻大约为5 ，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(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、电键和若干导线及下列器材：a电压表03 v，内阻10 kb电压表015 v，内阻50 kc电流表00.6 a，内阻0.05 d电流表03 a，内阻0.01 e滑动变阻器，010 f滑动变阻器，0100 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：_.(3)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_解析：(1)从螺旋测微器的固定刻度上可以看出，半毫米刻度线已经露出来，因此主尺上应读0.5 mm，可动刻度上接近第18个刻度线，可以估读0.180 mm(或0.179 mm)，所以该金属丝直径应为0.5 mm0.180 mm(或0.179 mm)0.680 mm(或0.679 mm)(2)由电路图知电源是两节干电池，电动势是3 v，用3 v量程的电压表a；因为电阻丝的电阻大约为5 ，