人教版选修31 2.6测量金属丝电阻率 教案.doc

适用学 高中物理适用年级高二适用区域人教版区域课时时长（分钟）2课时知识点测量金属丝电阻率教案教学目标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读数方法。3. 学会用伏安法测量电阻的阻值，测定金属的电阻率。教学重点用伏安法测量电阻的阻值，测定金属的电阻率。教学难点用伏安法测量电阻的阻值，测定金属的电阻率。教学过程一、导入基础知识回顾1、电阻：加在导体两端的电压与通过导体的电流强度的比值.r=u/i,导体的电阻是由导体本身的性质决定的,与u、i无关.2、电阻定律：导体的电阻r与它的长度l成正比,与它的横截面积s成反比，rl/s3、电阻率：电阻率是反映材料导电性能的物理量，由材料决定,但受温度的影响 二、知识讲解（一）考点解读一、测金属丝的电阻率1.实验电路图与实物连接图2实验目的(1)掌握螺旋测微器和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。3实验原理根据电阻定律公式知道只要测出金属丝的长度和它的直径d，计算出横截面积s，并用伏安法测出电阻rx，即可计算出金属丝的电阻率。4实验器材被测金属丝，直流电源(4 v)，电流表(0 0.6 a)，电压表(0 3 v)，滑动变阻器(50 )，开关，导线若干，螺旋测微器，毫米刻度尺。5实验步骤(1)直径测定：用螺旋测微器(或游标卡尺)在被测金属丝上的三个不同位置各测一次直径，求出其平均值d，计算出金属丝的横截面积s。(2)电路连接：按如图所示的电路原理图连接好用伏安法测电阻的实验电路。(3)长度测量：用毫米刻度尺测量接入电路中的被测金属丝的有效长度，反复测量3次，求出其平均值l。(4)u、i测量：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位置，读出几组相应的电流表和电压表示数i和u的值，填入表格中，断开开关s，求出电阻rx的平均值。(5)拆除实验线路，整理好实验器材。6数据处理(1)在求rx的平均值时可用两种方法：用rx分别算出各次的数值，再取平均值。用ui图线的斜率求出。(2)计算电阻率：将记录的数据u、i、l、d的值代入电阻率计算式rx。二、精密测量工具的使用1螺旋测微器(1)构造：如图所示，它的测砧a和固定刻度b固定在尺架c上，旋钮d、微调旋钮d和可动刻度e、测微螺杆f连在一起，通过精密螺纹套在b上。(2)原理：测微螺杆f与固定刻度b之间的精密螺纹的螺距为0.5 mm，即旋钮d每旋转一周，f前进或后退0.5 mm，而可动刻度e上的刻度为50等份，每转动一小格，f前进或后退0.01 mm，即螺旋测微器的精确度为0.01 mm。读数时估读到毫米的千分位上，因此，螺旋测微器又叫千分尺。(3)读数：测量时被测物体长度的整毫米数由固定刻度读出，小数部分由可动刻度读出。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)0.01(mm)如图所示，固定刻度示数为2.0 mm，不足半毫米而从可动刻度上读的示数为15.0，最后的读数为：2.0 mm15.00.01 mm2.150 mm。特别提醒螺旋测微器需要估读，最后一位数字为估计数字，读数和记数时估计位为有效数字的最后一位。2游标卡尺(1)构造：主尺、游标尺(主尺和游标尺上各有一个内、外测量爪)，游标尺上还有一个深度尺(如图所示)。(2)用途：测量厚度、长度、深度、内径、外径。(3)原理：利用主尺的最小分度与游标尺的最小分度的差值制成。不管游标尺上有多少个小等分刻度，它的刻度部分的总长度比主尺上的同样多的小等分刻度少1 mm。常见的游标卡尺的游标尺上小等分刻度有10格的、20格的、50格的，其读数见下表：(4)读数：若用x表示从主尺上读出的整毫米数，k表示从游标尺上读出与主尺上某一刻线对齐的游标的格数，则记录结果表示为(xk精确度)mm。需要注意的是，不管是哪种卡尺，k值均不需要向后估读一位。(5)如图所示，有一游标卡尺，主尺的最小分度是1 mm，游标上有20个小的等分刻度。用它测量一工件的长度，图示的读数为104 mm0.050 mm104.00 mm。特别提醒游标卡尺读数不需要估读，其测量结果的末位数字应为精确度的整数倍。如20分度的结果末位数只能是5或0。三、伏安法测电阻、电表连接方式的选择1电流表的内接法和外接法的比较2.两种电路的选择(1)阻值比较法若rxrv，宜采用电流表外接法；若rxra，宜采用电流表内接法。(2)临界值计算法rx 时，用电流表外接法；rx 时，用电流表内接法。(3)实验试探法：按如图所示接好电路，让电压表一个接线柱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。四、常用电表的读数原则对于电压表和电流表的读数问题，首先要弄清电表量程，即指针指到最大刻度时电表允许通过的最大电压或电流，然后根据表盘总的刻度数确定精确度，按照指针的实际位置进行读数即可。(1)0 3 v的电压表和0 3 a的电流表的读数方法相同，此量程下的精确度分别是0.1 v和0.1 a，看清楚指针的实际位置，读到小数点后面两位。(2)对于0 15 v量程的电压表，精确度是0.5 v，在读数时只要求读到小数点后面一位，即读到0.1 v。(3)对于0 0.6 a量程的电流表，精确度是0.02 a，在读数时只要求读到小数点后面两位，这时要求“半格估读”，即读到最小刻度的一半0.01 a。五、误差分析1系统误差(1)采用伏安法测量金属丝的电阻时，由于采用的电流表外接法，测量值小于真实值，使电阻率的测量值偏小。(2)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。2偶然误差(1)金属丝的横截面积是利用直径计算而得的，直径的测量是产生误差的主要 之一。(2)金属丝的长度测量、电流表和电压表的读数等均会带来偶然误差。六、注意事项1螺旋测微器的使用(1)测量前必须校对零点。(2)测量时，当测微螺杆f将要接触被测物体时，要停止使用旋钮d，改用微调旋钮d，当听到“咔、咔”声后，停止转动，以避免p和被测物体间产生过大的压力。(3)螺旋测微器应估读一位，即以mm作单位，应读到小数点后面第三位。2测定金属的电阻率(1)测量被测金属导线的有效长度，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。(2)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。(3)实验连线时，应先从电源的正极出发，依次将开关、电流表、待测金属丝、滑动变阻器连成干路，然后再把电压表并联在待测金属丝的两端。(4)电流不宜太大(电流表用0 0.6 a量程)，通电时间不宜太长，以免金属丝温度升高，导致电阻率在实验过程中变大。(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。七、实验改进在本实验中，由于电表内阻的影响，使金属丝电阻的测量值偏小，可以改进实验电路，消除由于电表内阻的影响而带来的实验误差。1等效替换法如图所示电路，r为电阻箱，rx为待测电阻，通过调节电阻箱r，使单刀双掷开关s分别接1和2时，电流表的示数相同，则有rxr，即可测出rx。2附加电阻法如图所示电路，r1为一阻值较大的定值电阻，rx为待测电阻。(1)断开开关s2，闭合开关s1，调节变阻器r，使电流表、电压表都有一个适当读数，记下两表读数i1、u1。(2)保持变阻器r不变，再闭合s2，记下两表的读数i2、u2。(3)待测电阻rx。考点1 螺旋测微器的构造原理及读数如图所示是常用的螺旋测微器，它的小砧a和固定刻度b固定在尺架上，测砧f、可动刻度e固定在可旋转的套筒上。当套筒旋转时，f和e可前进和后退。原理：精密螺纹的螺距为0.5mm，即d每旋转一周， f前进或后退0.5mm.可动刻度 e上的刻度为50等份，每一小格表示0.01mm.读数： （估读一位） dfeb考点2 游标卡尺的构造原理及读数（1）构造：游标卡尺是工业上常用的测量长度的仪器，它由尺身及能在尺身上滑动的游标尺组成，如图所示.游标上部有一紧固螺钉，可将游标固定在尺身上的任意位置.尺身和游标都有量爪，利用内测量爪可以测量槽的宽度和管的内径，利用外测量爪可以测量零件的厚度和管的外径.深度尺与游标尺连在一起，可以测槽和筒的深度.（2）原理：（根据游标尺不同有三种：以10分度为例）如图所示，主尺的最小分度是1mm,游标尺上有10个小的等分刻度它们的总长等于9mm，因此游标尺的每一分度与主尺的最小分度相差0.1mm.当左右测脚合在一起，游标的零刻度线与主尺的零刻度线重合时，只有游标的第10条刻度线与主尺的9mm刻度线重合,其余的刻度线都不重合.当游标尺的第一条刻度线和主尺的1mm刻度重合时，游标的零刻度线和主尺的零刻度线相差0.1mm，依此类推，游标的第几条刻度线与主尺的刻度线重合，就是零点几毫米.在测量大于1毫米的长度时，整的毫米数要从游标“0”线与尺身相对的刻度线读出.（3）读数： （不估读）考点3 测金属丝的电阻率求r的平均值的方法：（1）用算出各次的测量值，再取平均值；（2）用ui图像的斜率求出.若采用图像法，在描点时，要尽量使各点之间的距离拉大一些，连线时要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.三 、例题精析例题1【题干】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。(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和图乙所示，长度为 cm，直径为 mm。(2)按图丙连接电路后，实验操作如下：将滑动变阻器r1的阻值置于最 处(填“大”或“小”)；将s2拨向接点1，闭合s1，调节r1，使电流表示数为i0；将电阻箱r2的阻值调至最 (填“大”或“小”)；s2拨向接点2；保持r1不变，调节r2，使电流表示数仍为i0，此时r2阻值为1280 。(3)由此可知，圆柱体的电阻为 。【答案】(1)5.015.315 (2)大大 (3)1280【解析】(1)长度为(50 mm10.1 mm)50.1 mm5.01 cm；直径为(5.0 mm31.50.01 mm)5.315 mm。(2)本实验的实验原理为等效替代法，在实验操作过程中，为了保证安全，要求电路接通时电路中的电流尽可能小，即应使可调电阻的阻值最大。【点睛】 重点掌握游标卡尺和螺旋测微器的读数。例题2【题干】在“测定金属的电阻率”实验中，所用测量仪器均已校准，待测金属丝接入电路部分的长度约为50 cm。(1)用螺旋测微器测量金属丝的直径，其中某一次测量结果如图1所示，其读数应为 mm(该值接近多次测量的平均值)。(2)用伏安法测金属丝的电阻rx。实验所用器材为：电池组(电动势3 v，内阻约1 )、电流表(内阻约0.1 )、电压表(内阻约3 k)、滑动变阻器r(0 20 ，额定电流2 a)、开关、导线若干。某小组同学利用以上器材正确连接好电路，进行实验测量，记录数据如下：次数1234567u/v0.100.300.701.001.501.702.30i/a0.0200.0600.1600.2200.3400.4600.520由以上实验数据可知，他们测量rx是采用图2中的 图(选填“甲”或“乙”)。(3)图3是测量rx的实验器材实物图，图中已连接了部分导线，滑动变阻器的滑片p置于变阻器的一端。请根据(2)所选的电路图，补充完成图3中实物间的连线，并使闭合开关的瞬间，电压表或电流表不至于被烧坏。 (4)这个小组的同学在坐标纸上建立ui坐标系，如图4所示，图中已标出了与测量数据对应的4个坐标点。请在图4中标出第2、4、6次测量数据的坐标点，并描绘出ui图线。由图线得到金属丝的阻值rx (保留两位有效数字)。(5)根据以上数据可以估算出金属丝电阻率约为 (填选项前的符号)。a1102 m b1103 mc1106 m d1108 m(6)(多选)任何实验测量都存在误差。本实验所用测量仪器均已校准，下列关于误差的说法中正确的选项是 (有多个正确选项)。a用螺旋测微器测量金属丝直径时，由于读数引起的误差属于系统误差b由于电流表和电压表内阻引起的误差属于偶然误差c若将电流表和电压表的内阻计算在内，可以消除由测量仪表引起的系统误差d用ui图象处理数据求金属丝电阻可以减小偶然误差【答案】(1)0.397(0.395 0.399均可) (2)甲 (3)如图5所示 (4)如图6 4.5(4.3 4.7) (5)c(6)cd【解析】(1)千分尺读数：固定刻度值旋转刻度格数0.01 mm039.70.01 mm0.397 mm。(2)由测的u、i值得rx约5 ，乙图提供的最小电压u0.6 v，故选用甲图电路。(3)见答案图5所示。(4)描点后可见，第6次测量误差很大，舍去，作过o点的直线将其余6个点拟合到直线上，如答案图6所示。rx4.5 。(5)由r，1.1106 m，故选c。(6)由于观察角度及观察能力不同，对测微器读数产生偶然误差，选项a错误；电流表和电压表不可能成为理想电表，对测量带来的误差是不可避免的，属于系统误差，选项b错误；电压表内阻的分流，是产生系统误差的原因，如果将其电阻计算在电路内，如前面实验电路，r测，rx，即可消除系统误差。【点睛】实物图连线的原则与技巧(1)总的原则：先串后并，接线到柱，注意量程和正负。(2)对限流电路，只需用笔画线当做导线，从电源正极开始，把电源、开关、滑动变阻器、“伏安法”部分依次串联起来即可(注意电表的正负接线柱和量程，滑动变阻器应调到阻值最大处)。(3)对分压电路，应该先把电源、开关和滑动变阻器的全部电阻丝三部分用导线连接起来，然后在滑动变阻器电阻丝两端之中任选一个接头，比较该接头和滑动头的电势高低，根据“伏安法”部分电表正负接线柱的情况，将“伏安法”部分接入该两点间。(注意滑动变阻器应调到使“伏安法”部分所接两点间阻值最小处)例题3【题干】有一根细长而均匀的金属管线样品，长约为60 cm，电阻大约为6 ，横截面如图甲所示。(1)用螺旋测微器测量金属管线的外径，示数如图乙所示，金属管线的外径为 mm；(2)现有如下器材：a电流表(量程0.6 a，内阻约0.1 )b电流表(量程3 a，内阻约0.03 )c电压表(量程3v，内阻约3 k)d滑动变阻器(1 750 ，0.3 a)e滑动变阻器(15 ，3 a)f蓄电池(6 v，内阻很小)g开关一个，带夹子的导线若干要进一步精确测量金属管线样品的阻值，电流表应选 ，滑动变阻器应选 。(只填代号字母)(3)请将如图所示的实际测量电路补充完整。(4)已知金属管线样品材料的电阻率为，通过多次测量得出金属管线的电阻为r，金属管线的外径为d，要想求得金属管线内形状不规则的中空部分的横截面积s，在前面实验的基础上，还需要测量的物理量是 (所测物理量用字母表示并用文字说明)。计算中空部分横截面积的表达式为s 。【答案】(1)1.1250.001(2)ae(3)见解析图 (4)管线的长度 l【解析】(1)螺旋测微器的读数为：1 mm0.0112.5 mm1.125 mm。(2)因样品阻值约为6 ，电压表的量程为3 v，故电流最大约为0.5 a，电流表应选a。为调节方便，滑动变阻器应选用总阻值与样品相差不大的e。(3)因rx6 ， ，故测量电路应为外接法电路。因滑动变阻器的总阻值大于样品阻值，且实验中不需从零调节，故控制电路为限流接法，如图所示。(4)设金属管线长度为l，由导体电阻公式得r。可得s，所以需要测量金属管线的长度l。【点睛】实验原理与器材使用的创新(1)实验原理的创新教材中实验是测量金属丝的电阻率，实验也可采用教材实验的原理测定导线的长度、横截面积等。考查本实验的题目还可以将测金属丝的电阻率，改为测圆柱体金属、圆桶形薄片、电解液等的电阻率。测量电阻时还可应用等效替代法、半偏法、多用电表、电桥法、双电流表法、双电压表法等。(2)实验器材的创新实验如考虑导线电阻rx较小，可不直接测量rx的阻值，而是测量rx与定值电阻的串联阻值。实验中若没有螺旋测微器测电阻丝的直径，可将电阻丝紧密的缠绕在圆柱形铅笔上30 50匝，测总长度，然后求出直径。例题4【题干】关于导体的电阻及电阻率的说法中，正确的是()a导体对电流的阻碍作用叫做导体的电阻，因此，只有导体有电流通过时，才具有电阻b由r可知，导体的电阻跟导体两端的电压成正比，跟导体中的电流成反比c将一根导线一分为二，则半根导线的电阻和电阻率都是原来的二分之一d某些金属、合金和化合物的电阻率随温度降低会突然减小为零【答案】d【解析】导体的电阻率由材料本身性质决定，并随温度变化而变化，导体的电阻与长度、横截面积有关，与导体两端电压及导体中电流大小无关，a、b、c错；电阻率反映材料的导电性能，电阻率常与温度有关，存在超导现象，d对。【点睛】知道决定电阻率的因素即可。四 、课堂运用基础1、【题干】关于金属的电阻率，下列说法正确的是()a纯金属的电阻率小，合金的电阻率较大，绝缘体的电阻率最大b纯金属的电阻率随温度的升高而减小，绝缘体的电阻率随温度的升高而增大c合金的电阻率随温度的升高而减小d电阻率的大小只随温度的变化而变化，与材料无关【答案】a【解析】由不同种类金属的电阻特点知a对。纯金属的电阻率随温度的升高而增大，而合金的电阻率随温度的升高增加量很小或不变，b、c错。电阻率除与温度有关外，还与材料有关，d错。2.【题干】关于材料的电阻率，下列说法中正确的是()a把一根长导线截成等长的三段，则每段的电阻率都是原来的三分之一b材料的电阻率随温度的升高而增大c合金的电阻率大于构成该合金的任一纯金属的电阻率d电阻率是反映材料导电性能好坏的物理量，电阻率越大的导体对电流的阻碍作用越大【答案】c【解析】电阻率是材料本身的一种电学特性，与导体的长度、横截面积无关，a选项错。金属材料的电阻率随温度的升高而增大，半导体材料则相反，b选项错。合金的电阻率比任一组分的纯金属的电阻率大，c选项对。电阻率大表明材料的导电性能差，不能表明对电流的阻碍作用一定大，因为电阻才是反映对电流阻碍作用大小的物理量，而电阻还跟导体的长度、横截面积等因素有关，d选项错。3.【题干】若常温下的超导体研制成功，它适于做()a保险丝b输电线c电炉丝 d电阻温度计【答案】b【解析】超导体电阻为零，不能产热可用来做输电线。4.【题干】(多选)金属材料的电阻率有以下特点：一般而言，纯金属的电阻率小，合金的电阻率大；金属的电阻率随温度的升高而增大，有的金属电阻率随温度变化而显著变化，有的合金的电阻率几乎不受温度的影响。根据以上的信息，判断下列说法中正确的是()a连接电路用的导线一般不用合金来制作b电炉、电阻器的电阻丝一般用合金来制作c电阻温度计一般用电阻率几乎不受温度影响的合金来制作d标准电阻一般用电阻率随温度变化而显著变化的金属材料制作【答案】ab【解析】电路中导线输送电能，但由于导线本身有电阻，所以导线也要消耗电能，并转化为热量，导线电阻越小，在其他条件一定的情况下，损耗的电能也越小，故应选择电阻率小的材料，由提供的信息纯金属较合适；电炉等电热器是利用电流的热效应工作，流过电热器的电流与导线上的电流相等，但电热器却能明显发热，说明其电阻大，选择电阻率大的合金丝较合适；电阻温度计是利用材料的电阻率随温度有明显变化的原理工作的，电阻率几乎不受温度影响的显然不能成为电阻温度计的材料。综上所述，正确的判断应为a、b。巩固1、【题干】如图是横截面积、长度均相同的甲、乙两根电阻丝的ir图像。现将甲、乙串联后接入电路中，则()a甲电阻丝两端的电压比乙电阻丝两端的电压小b甲电阻丝的电阻率比乙电阻丝的电阻率小c在相同时间内，电流通过乙电阻丝产生的焦耳热少d甲电阻丝消耗的电功率比乙电阻丝消耗的电功率小【答案】c【解析】若将两电阻丝串联接入电路中，由于通过两电阻丝的电流相同，由图像可知，此时甲的电阻大于乙的电阻，所以甲电阻丝两端的电压比乙电阻丝两端的电压大，a错误；由于两电阻丝的横截面积、长度均相同，故甲电阻丝的电阻率比乙电阻丝的电阻率大，b错误；由qi2rt可知，在相同时间内，电流通过乙电阻丝产生的焦耳热少，c正确；由pi2r可知d错误。2.【题干】 甲、乙两根保险丝均为同种材料制成，直径分别是d10.5 mm和d21 mm，熔断电流分别为2.0 a和6.0 a。把以上两根保险丝各取等长一段并联后再接入电路中，允许通过的最大电流是()a6.0 a b7.5 ac10.0 a d8.0 a【答案】b【解析】因甲、乙两保险丝等长，由r，知4。当r1、r2并联时，令i12 a，则由i1r1i2r2得i28 a6 a，故i1不能取2 a；令i26 a，则由i1r1i2r2得i11.5 a2.0 a，故两者并联时，整个电路允许通过的最大电流ii1i2(1.56)a7.5 a。故选项b正确。3.【题干】工业上采用一种称为“电导仪”的仪器测量液体的电阻率，其中一个关键部件如图所示，a、b是两片面积为1 cm2的正方形铂片，间距为d1 cm，把它们浸在待测液体中，若通过两根引线加上u6 v的电压时，测出电流i1 a，则这种液体的电阻率为多少？【答案】6104 m【解析】r 6106 由题意知：ld102 m，s104 m2由r得 m6104 m。拔高1、【题干】在“测定金属的电阻率”的实验中，(1)某同学用螺旋测微器测金属丝直径时，测得结果如图甲所示，则该金属丝的直径为 mm。(2)用量程为3 v的电压表和量程为0.6 a的电流表测金属丝的电压和电流时读数如图乙所示，则电压表的读数为 v，电流表的读数为 a。(3)用米尺测量金属丝的长度l0.810 m。利用以上测量数据，可得这种材料的电阻率为 m(保留两位有效数字)。【答案】(1)2.935(2)2.600.52(3)4.2105【解析】(1)螺旋测微器的读数为：d2.5 mm43.50.01 mm2.935 mm。(2)因电压表的每小格读数为0.1 v，所以应估读到0.01 v，所以电压表的读数为：u2.60 v；同理，电流表的每小格读数为0.02 a，应估读到0.01 a，所以电流表的读数为：i0.52 a。(3)根据r得：带入数据得：4.2105m。2、【题干】在“测定金属的电阻率”实验中，所用测量仪器均已校准。待测金属丝接入电路部分的长度约为50 cm。(1)用螺旋测微器测量金属丝的直径，其中某一次测量结果如图所示，其读数应为 mm(该值接近多次测量的平均值)。(2)用伏安法测金属丝的电阻rx。实验所用器材为：电池组(电动势3 v，内阻约1 )、电流表(内阻约0.1 )、电压表(内阻约为3 k)、滑动变阻器r(0 20 ，额定电流2 a)、开关、导线若干。某同学利用以上器材正确连接好电路，进行实验测量，记录数据如下：次数1234567u/v0.100.300.701.001.501.702.30i/a0.0200.0600.1600.2200.3400.4600.520由以上实验数据可知，他们测量rx是采用图中的 图(选填“甲”或“乙”)。(3)下图是测量rx的实验器材实物图，图中已连接了部分导线，滑动变阻器的滑片p置于变阻器的一端。请根据(2)中所选的电路图，补充完成图中实物间的连线，并使闭合开关的瞬间，电压表或电流表不至于被烧坏。(4)这个小组的同学在坐标纸上建立u、i坐标系，如图所示，图中已标出了与测量数据对应的4个坐标点。请在图中标出第1、5、7次测量数据的坐标点，并描绘出ui图线。由图线得到金属丝的电阻值rx (保留两位有效数字)。(5)根据以上数据可以估算出金属丝的电阻率约为 (填选项前的符号)。a1102 mb1103 mc1106 m d1108 m(6)任何实验测量都存在误差，本实验所用测量仪器均已校准，下列关于误差的说法中正确的是 (有多个正确选项)。a用螺旋测微器测量金属丝直径时，由读数引起的误差属于系统误差b由电流表和电压表内阻引起的误差属于偶然误差c若将电流表和电压表的内阻计算在内，可以消除由测量仪表引起的系统误差d用ui图像处理数据求金属丝电阻可以减小偶然误差【答案】(1)0.397(0.395 0.399均可) (2)甲(3)见解析图(4)见解析图 45(4.3 4.7均可)(5)c(6)cd【解析】(1)此问是本题的亮点。通过给定的数据发现电压接近从0开始，故必须采用滑动变阻器的分压式接法。(2)采用滑动变阻器的分压式接法，连线时应使测量电路在开始时分到的电压为0(如图所示)。(3)图线应过原点，且使大多数点在一条直线上，不在直线上的点均匀分布在直线两侧，明显偏离的点应舍去，如图所示。(4)r，s2，取d4104m，l0.5 m，r4.5 ，解得1106 m。(5)系统误差是由仪器的某些不完善或实验方法不够完善等产生的，其测量结果总是偏大或偏小；偶然误差具有随机性，可以通过多次测量取平均值来减小偶然误差。3、【题干】(多选)在“测定金属的电阻率”的实验中，以下操作中错误的是()a用米尺测量金属丝的全长，且测量三次，算出其平均值，然后再将金属丝接入电路中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【答案】ac【解析】实验中应测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，电压表对它分流作用很小，应采用电流表外接法。故a、c操作错误。课堂小结今天这节课我们学了测量金属丝电阻率的知识，要重点理解电阻率。同时通过这节课的学习也为我们下一节课学习做了铺垫。总结升华1原理：根据电阻定律公式，只要测量出金属导线的长度l和它的直径d，计算出导线的横截面积s，并用伏安法测出金属导线的电阻r，即可计算出金属导线的电阻率2器材：螺旋测微器；毫米刻度尺；电池组；电流表；电压表；滑动变阻器；电键；被测金属导线；导线若干3步骤：（1）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（2）按图所示的原理电路图连接好用伏安法测电阻的实验电路（3）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（4）把滑动变阻器的滑动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，闭合电键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，断开电键s求出导线电阻r的平均值（5）将测得r、l、d的值，代人电阻率计算公式中，计算出金属导线的电阻率（6）拆去实验线路整理好实验器材课后作业基础1、【题干】(多选)在“测定金属的电阻率”实验中，关于误差的下列说法中正确的是()a电流表采用外接法，将会使测真b电流表采用外接法，由于电压表的并联引起了电阻丝分压的减小而引起测量误差c由可知，i、d、u、l中每一个物理量的测量都会引起的测量误差d由可知对实验结果准确性影响最大的是直径d的测量【答案】acd【解析】由于采用外接法，将导致r测r真，由可知测真，a对；虽然电压表的并联引起电阻丝分得电压减小，但是计算电阻丝的电阻用的是电压和电流的瞬时对应关系，只是由于电压表的分流会使电流i的测量值偏大，电阻测量值偏小，引起误差，b错；由可知每一个物理量测量都会引起的误差，但由于直径的指数为2，所以对结果影响最大的是d的测量，c、d对。2.【题干】(1)在测定一根粗细均匀合金丝电阻率的实验中，利用螺旋测微器测定合金丝直径的过程如图7所示，校零时的读数为 mm，合金丝的直径为 mm。(2)为了精确测量合金丝的电阻rx，设计出如图8甲所示的实验电路图，按照该电路图完成图乙中的实物电路连接。【答案】(1)0.0070.638(2)如图所示【解析】解析：(1)由于螺旋测微器开始起点有误差，估读为0.007 mm，测量后要去掉开始误差。(2)将电表连入电路时注意电流要从正接线柱流入，掌握滑动变阻器的分压接法。3、【题干】某同学在一次“测定金属的电阻率”的实验中，用米尺测出接入电路部分的金属丝长度为l0.720 m，用螺旋测微器测出金属丝直径(刻度位置如图所示)，用伏安法测出金属丝的电阻(阻值大约为5 )，然后计算出该金属材料的电阻率。在用伏安法测定金属丝的电阻时，除被测金属丝外，还有如下实验器材：a直流电源(输出电压为3 v)b电流表a(量程0 0.6 a，内阻约0.125 )c电压表v(量程0 3 v，内阻3 k)d滑动变阻器(最大阻值20 )e开关、导线等(1)从图中读出金属丝的直径为 mm。(2)根据所提供的器材，在虚线框中画出实验电路图。(3)若根据伏安法测出金属丝的阻值为rx4.0 ，则这种金属材料的电阻率为 m。(保留两位有效数字)【答案】(1)0.600(2)如图所示(3)1.6106【解析】(3)由r得，将rx4.0 、l0.720 m、d0.600 mm0.600103 m代入得1.6106m。巩固1、【题干】某实验小组在“测定金属的电阻率”的实验过程中，获得的金属丝直径以及电流表、电压表的读数如图所示，则它们的值分别是 mm， a， v。已知实验中所用的滑动变阻器阻值范围为0 10 ，电流表内阻约几欧，电压表内阻约20 k。电源为干电池(不宜在长时间、大功率状况下使用)，电动势e4.5 v，内阻很小。则图11中 (填电路图下方的字母)电路为本次实验应当采用的最佳电路。用此电路测得的金属丝电阻rx比真实值 (选填“大”或“小”)。若已知实验所用的电流表内阻的准确值ra2.0 ，那么准确测量金属丝电阻rx的最佳电路应是图11中的 电路。若此时测得电流为i、电压为u，则金属丝电阻rx (用题中各物理量符号表示)。【答案】0.9980.422.26a小bra【解析】根据螺旋测微器读数规则可知金属丝直径为0.998 mm；电流表读数是0.42 a，电压表读数是2.26 v。由于金属丝电阻一般不太大，应采用电流表外接法。干电池不宜在长时间、大功率状况下使用，应采用限流电路，所以本次实验应当采用的最佳电路为图a。用此电路测得的金属丝电阻rx实质是电阻丝与电压表并联后的等效电阻值，比真实值小。若已知实验所用的电流表内阻的准确值ra2.0 ，那么准确测量金属丝电阻rx的最佳电路应是题图中的b电路。若此时测得电流为i、电压为u，则金属丝电阻rxra。2、【题干】现在要测量一段电阻丝的电阻率，其阻值rx0.5 ，允许通过的最大电流为0.5 a。现有如下器材可供选择：电流表a(量程0.6 a，内阻约为0.6 )电压表v(量程3 v，内阻约为3 k)待测电阻丝rx(阻值约为0.5 )标准电阻r0(阻值5 )滑动变阻器r1(5 ，2