高中物理实验测定金属的电阻率教案

高中物理实验测定金属的电阻率教案 实验：测定金属的电阻率 教学目标 一、知识目标 1、初步掌握伏安法测电阻的原理和方法，初步接触电路和器材的选择。 2、熟练掌握螺旋测微器的读数。 3、掌握测定金属电阻率的原理和方法。 二、能力目标 1、学会使用常用电学仪器及正确读数，学会根据原理电路连接实物电路，培养学生动手操作能力和运用理论知识解决实际问题的能力。 2、学会正确使用螺旋测微器。 3、在实验过程中培养和提高整体学生的实验素质。 三、德育目标 1、建立融洽的师生关系，培养学生间相互协作的精神。 2、培养学生遵守纪律、爱护实验器材和设备的良好习惯，培养学生严紧求实的科学态度。 教学重点 （1）测定金属电阻率的原理； （2）螺旋测微器的使用和读数； （3）对学生实验过程的指导。 教学难点 （1）螺旋测微器的读数； （2）实验中的重要注意事项。 教学方法 学生分组实验 教 具 多媒体 教学 实验：测定金属的电阻率 实验目的： 学会用伏安法测量电阻的阻值，测定金属的电阻率。 实验原理： 用刻度尺测一段金属导线的长度L，用螺旋测微器测导线的直径d，用伏安法测 2 导线的电阻R，根据电阻定律，金属的电阻率=RS/L=dR/4L 实验器材： 金属丝、千分尺、安培表、伏特表、（3伏）电源、（20）滑动变阻器、电键一个、导线几根 【点拨】被测金属丝要选用电阻率大的材料，如铁铬铝合金、镍铬合金等或300瓦电炉丝经细心理直后代用，直径0.4毫米左右，电阻510欧之间为宜，在此前提下，电源选3伏直流电源，安培表选0 0.6安量程，伏特表选0 3伏档，滑动变阻器选0 20欧。 实验步骤 （1）用螺旋测微器三次测量导线不同位置的直径取 2 平均值D求出其横截面积S=D/4. （2）将金属丝两端固定在接线柱上悬空挂直，用毫米刻度米尺测量接入电路的金属丝长度L，测三次，求出平均值L。 图1 （3）根据所选测量仪器和选择电路的原则画好电路图1，然后依电路图按顺序给实物连线并将滑动变阻器的阻值调到最大。 点拨：为避免接线交叉和正负极性接错，接线顺序应遵循：电源正极电键（断开状态）滑动变阻器用电器安培表正极安培表负极电源负极，最后将伏特表并接在待测电路的两端，即先接干路，后接支路。 （4）检查线路无误后闭合电键，调节滑动变阻器读出几组I、U值，分别计算电阻R再求平均值，表格把多次测量的D、L、U、I记下来。 【点拨】测量时通过金属丝的电流应控制在1.00A以下，本实验由于安培表量程00.60A，每次通电时间应尽量短（以能读取电表数据为准），读数完毕立即断开电键S，防止温度升高使金属丝长度和电阻率发生明显变化。 计算时，务必算出每次的电阻值再求平均值，不能先分别求电压U和电流I 的 平均值，再由欧姆定律得平均值，否则会带来较大计算误差。 实验记录 导线的横截面积=（公式）= （代入数据）= m 【注意事项】 （1）测量金属导线的直径时要用螺旋测微器，直接测量的结果要估读下一位数字。 （2）金属导线的电阻和电流表的内阻相差不很大，因此在用伏安法测电阻时应采用电流表的外接法，开始实验时滑动变阻器在电路中的阻值应调至最大，实验过程中通过金属导线的电流不宜过大，以防止温度升高电阻率发生变化。 【点拨】（1）：为了减少电阻的计算误差，可以作U-I图象求出电阻的平均值 【点拨】（2）：经验表明，引起实验误差的原因可能是： 采用外接法则由于伏特表的分流影响，造成电阻测量值偏大，若误用内接法则安培表分压影响更大。 仪表量程太大且读数不准 计算未遵从有效数字运算法则 实验中易混淆的是：R=U/I和R=L/S两个定律，这两个定律都是实验定律，但前者是研究电阻与电流、电压两者之间关系；后者是研究导体本身的性质即电阻与材料、长度、截面积三者之间关系，与所在的电路因素或是否接入电路无关，注意R=U/I中，电阻与U、I无关；R=L/S中，电阻率与L和S无关，使用这两式时是不变的。 易错的是：测量电路（内、外接法）、控制电路（限流式和分压式）、量程的选择及有效数字、电阻R平均值的计算等。 易忘的是：金属丝未接入电路就测量其长度，用千分尺测直径D前未查零误差、测D时未按三个不同位置测量取平均值。 实验结论 由实验表中数据计算得出，待测金属丝的电阻率平均值。 例题分析： 某电压表的内阻在2050k?之间，现要测量其内阻，实验室提供下列可选用的器材： 待测电压表电流表电流表电流表 （量程3V）； （量程200?A）； （量程5mA）； （量程0.6A）； 滑动变阻器R（最大阻值1k?）； 电源?（电动势4V）； 电键S。 所提供的电流表中，应选用_（填写字母代号）。 为了尽量减小误差，要求测多组数据，画出符合要求的实验电路（其中电源和电键及其连线已画出）。 解答：若将电压全部加在待测电压表上，电流的最大值为Imax 43 10=200(?A)，在保证表20 。 不被烧 坏、且读数比较准确时，应选电流表 为减小实验误差，又保证电压表不损坏（量程为3V），应采用分压式接法接入 滑动变阻器（因电压表内阻至少是R的20倍）。若采用限流式接法接入滑动变阻器 时，电压表有可能损坏，所以正确电路如图所示。 巩固练习 1运用R=U/I和R=L/S的实验原理测定金属丝的电阻率，某同学总结如下几点，你认为正确的是 A选定金属丝接入电路的长度越长，金属丝上的电压降越大。 B金属丝两端的电压越高，其电阻越大。 C金属丝电阻随温度改变而改变。 D选定金属丝长度一经固定，这段长度的电阻就为定值。（：C） 2测定一根粗细均匀的阻值约为几欧的金属丝的电阻率可供选择的实验器材如下： A伏特表（0 3伏，内阻3千欧） B伏特表（0 15伏，内阻20千欧） C安培表（0 0.6安，内阻1欧） D安培表（0 3安，内阻0.2欧） E滑动变阻器（0 20欧，I允=1.00安） F滑动变阻器（0 100欧，I允=0.60安） G6伏电池组 H电键、导线若干 电路实验时应选用器材：_（填序号） 画出试验原理图。 【以下题目供参考】 3实验室中现在器材如实物图1所示，有： 电池E，电动势约10V，内阻约1；电流表A1，量程10A，内阻r1约0.2；电流表A2，量程300mA，内阻约5；电流表A3，量程为250mA，内阻约5；电阻箱R1，最大值999.9，阻值最小改变量为0.1；滑动变阻器R2，最大阻值100；开关S，导线若干。 要求用图2所示的电路测定图中电流表A的内阻。 （1）在所给的三个电流表中，哪几个可用此电路精确测出其内阻答：（ ） （2）在可测的电流表中任选一个作为测量对象，在实物图上连成测量电路。 （3）你要读出的物理量是（）用这些物理量表示待测内阻的计算公式是（ ） R2 A1 R1 图1 E S A3 高中物理实验设计 测定金属的电阻率 摘要 由电阻定律R?L S 可得?RS L ，则只要测出金属导线长度L，横截面积 S由导线直径d算出，再用伏安法测出金属丝的电阻R，就可以算出导线的电阻率?. 用伏安法间接测定某种金属导体的电阻率、练习使用螺旋测微器。具体内容见下文。 首先，本实验的原理是，根据电阻定律R?L可得 ?RS L S （1） ， （2） 则只要测出金属导线长度L和导线直径d，算出横截面积S（由导线直径d算出），再用伏安法测出金属丝的电阻R，就可以算出导线的电阻率? 。 由此得到实验原理图如右图示： 根据实验原理图可以用到的仪器有:待测金属电阻丝、学生电源（4V）、安培表（0-0.6A）、伏特表（0-3V）、滑动变阻器（50）、刻度尺、螺旋测微器、导线若干和电键等。 本实验的关键就是要清楚伏安法测电阻的原理， 由于实验中用的电阻丝电阻较小，所以本实验采用安培表外接法。这一点可以让同学讨论，也可以给电路让学生选择。实验中为减小偶然误差，应测量多次取平均值，实验中用滑动变阻器改变导线中的电流和两端的电压。可引导学生讨论滑动变阻器两种接法的特点（滑动变阻器量程选用50）。由于金属的电阻率与温度有关，本实验为防止电阻丝的温度升高，实验中电流不宜过大，所以安培表量程选用0.6A，相应伏特表量程选3V。 准备工作完成后即可开始测量，首先对导线直径和长度进行测量。 测量导线直径用到螺旋测微器。螺旋测微器又叫千分尺，用它测量长度可以精确到0.01mm 。它的刻度由两部分组成,固定刻度最小分度为1mm ,上有半毫米线,可动刻度做在套筒上,一周为50等份.可动刻度旋转2周,在固定刻度上前进或后退1mm ,因此,可动刻度上每一小格表示0.01mm 。测量读数时,可先在固定刻度上读取毫米数;然后再在可动刻度上读小格数(如果看到固定刻度上毫米线中间的半毫米线,说明已是第二圈,应加上50小格),所测长度是可动刻度上读得的小格数乘 0.01mm再加固定刻度上读得的毫米数。 测直径时，可以在导线上选三处，在每一处两个相互垂直的方向分别测量一次，共得六个数据，取平均值即为导线直径。 导线长度测量要注意测导线接入电路得有效长度。 测量所得得到的实验数据填写到相应表中，实验数据的记录表格设计，是培养学生收集数据，进行数据处理能力的一个很好的途径。可以引导学生进行设计，也可以让学生先自行设计，然后进行评价。对学生的设计不要过于追求完美，要多作鼓励。即使学生分两张表格也可以。下表仅供参考使用： 本实验还可以要求学生进行误差分析，以培养学生的精确测量意识和误差必 然存在的思想，从而对实验和实验结果有正确的认识。 本实验的误差主要：直径测量、长度的测量、测量电路中电流表及电压表对电阻测量的影响，通电电流大小、时间长短，致使电阻丝发热，电阻率随之的变化。 由于实验采用电流表外接法，所以R测 至此，整个实验就基本结束了，这个过程中，都是以学生为主，从学生的角度出发，可以使学生学会用伏安法间接测定某种金属导体的电阻率、练习使用螺旋测微器，培养了他们对实际问题进行分析的能力和对实验的安全可行、测量精确、操作方便等方面考虑的能力以及对实验和实验结果有正确的认识。 设计实验 一、实验目的 1.练习使用螺旋测微器。 2.练习用伏安法测电阻。 3.测定金属的电阻率。 二、实验原理 L ，所以 真 。 1.用刻度尺测一段金属丝的长度，用螺旋测微器测丝的直径，计算出金属导线的横截面 积。 2.把金属丝接入电路中，用伏安法测金属丝电阻,电路原理如图所示。 3.根据电阻定律，得出金属丝的电阻率。 三、实验器材 金属丝、螺旋测微器、刻度尺、电压表、电流表、直流电压、滑动变阻器、电键、导线。 四、【实验步骤】 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. 2.按电路图连接电路,调节滑动变阻器的滑片使其接入电路中的阻值最大. 3.用毫米刻度尺测量接入电路中和被测金属导线的有效长度，反复测量三次，求出其平均值. 4.电路经检测查确认无误后，闭合电键,改变变阻器滑片的位置，读出几组相应的电流表、电压表的示数I和U的值，记入记录表格.断开电键，求出导线电阻R的平均值. 5.将测得的R、d的，代入公式中，计算金属导线的电阻率. 6.拆除电路，实验器材. 【实验数据记录及数据处理】 【误差分析】 1.直径和长度测量的误差： 直径和长度测量的误差是偶然误差，应通过多次测量取平均值的方法减小。 2.测量电路中电压表、电流表的接法对金属丝电阻测量有影响： 此误差是系统误差，为了减少误差应采用电流表外接法，这样，由可知：。 3.通过电流大，时间长，使金属丝发热导致电阻率变大而引起误差： （1）电流控制在0.60A以下，一般不超过0.50A （2）及时断开电键，即每次测量完毕立即断开电键。 通过以上两项措施来减少温度升高引起电阻率变化的误差。 xxxx学年度第一学期测量金属的电阻率教学设计 教材版本：人教版高中物理第二册（必修加选修） 教学内容：实验七测量金属的电阻率 课型：实验课 一、教学设计的理念： 按照新课程理论和新课标的要求，着重体现教师的主导性与学生的主体性，让学生自己分析问题、解决问题，让学生成为课堂的主人，具体内容如下： 关注学生的学习过程、方法以及情感、态度、价值观。课堂教学中，不再过分注重知识的传授，而是使学生获得知识与技能的同时，学会学习，给予学习方法上的指导。 引导和培养学生主动参与学习和管理的意识与能力，改变那种教师讲学生听，教师讲课本，学生记的被动教与学的局面，代之以学生积极参与学习活动，乐于探究，勤于动手。 努力创造一种民主、和谐的课堂氛围。只有这样，学生才能大胆想象，积极思维，敢于质疑，学生的创新精神才能得到培养。 二、教学任务分析： 本节课对学生的要求较高，既要会用螺旋测微器测金属丝的直径，又要会正确使用电流表和电压表，在会用仪器的基础上，还要能连接电路，并进行数据的分析与处理，这节课的成功与否也关系到对伏安法测电阻误差分析的理解程度，同时对以后的电学实验也会打下良好的基础，除了对所学知识可以融会贯通外，对实践能力、与同学的合作精神的培养都是有重要作用的。 三、学生学习心理特点分析： 学生对实验的兴趣较高，但往往缺乏认真的态度，同时初中的思维习惯还在头脑中作怪，把电表都当作理想的，这会成为学生正确连接电路以及分析