实验测定金属的电阻率学案

1、学案8实验：测定金属的电阻率2会用刻度尺测量金属丝的温故垢本溯鎳 推晦方可知新学习目标定位1.进一步掌握用伏安法测电阻的电路的设计思想 直径3掌握测定金属电阻率的实验原理、实验过程及数据处理方法.知识储备区一、实验原理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1所示.彳 i卜“RR,-s U_kh_IE图12. 用毫米刻度尺测出金属丝的长度I，利用缠绕法用毫米刻度尺测出n圈金属丝的宽度，求出金属丝的直径d，算出横截面积S(S=乎)2 23 .由电阻定律 R= p，得p=n4|R=nd|U，求出电阻率.二、实验器材毫米刻度尺、电压表、电流表、定值电阻、开关及导线、被测金

2、属导线、电池、滑动变阻器.基础自学落实重点互动探究学习探究区实验操作 1 .实验步骤(1) 测直径：取一段新的金属导线紧密绕制在铅笔上，用毫米刻度尺测出它的宽度，除以圈数,求出金属丝的直径，并记录.连电路：按如图2所示的电路图连接实验电路.图23次，并记量长度：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，反复测量录.(4) 求电阻：把滑动变阻器的滑动触头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改变滑动变阻器滑动触头的位置，读出几组相应的电流表、电压表 的示数I和U的值，记入表格内，断开开关S.(5) 拆除实验电路，整理好实验器材.2. 数据处理(1) 电

3、阻R的值：方法一，平均值法：分别计算电阻值再求平均值； 方法二，图象法：利用 U I图线的斜率求电阻.2(2) 将测得的Rx、I、d的值, 代入电阻率计算公式p=字=中，计算出金属导线的电阻 率.3. 实验注意事项(1) 为了方便，测量直径应在导线连入电路前进行，为了准确测量金属导线的长度，应该在连 入电路之后在金属导线拉直的情况下进行.因一般金属丝电阻较小，为了减少实验的系统误差，必须选择电流表外接法；(3) 本实验若用限流式接法，在接通电源之前应将滑动变阻器调到阻值最大状态(4) 电流不宜过U(电流表用00.6 A量程)，通电时间不宜太长一以免电阻率因温度升高而变 化.典例精析一、仪器的选

4、择和电路的设计【例1】在“测定金属的电阻率”的实验中，用螺旋测微器测出金属丝直径d,用米尺测出金属丝的长度L ,金属丝的电阻大约为 5 0,先用伏安法测出金属丝的电阻 R,然后根据电阻定 律计算出该金属丝的电阻率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 k 0B .电压表015 V，内阻50 k 0C. 电流表 00.6 A，内阻0.050D. 电流表03 A，内阻0.010E. 滑动变阻器，010 0F. 滑动变阻器，0100 0(1)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3所示，请指

5、出该同学实物接线中的两处明显错误.图3错误1.错误2 .解析(1)电源是两节干电池，电动势是3 V，选用3 V量程的电压表 A ;因为金属丝的电阻大约为5 0,如果把3 V的电动势全加在金属丝上，电流才是0.6 A，因此用量程是0.6 A的电流表C;此题中金属丝的电阻大约为5 0,为了减小实验误差，应选10 0的滑动变阻器E.答案(1)A C E (2)导线连接在滑动变阻器的滑片上采用了电流表内接法二、数据处理和实物图的连线【例2】如图4所示，某同学设计了一个测量金属丝电阻率的实验，将已知直径为d的待测金属丝固定在接线柱a、b上，在金属丝上安装一个小金属滑片c,连接好电路，电路中Ro是保护电阻

6、已知电压表的内阻远大于金属丝的电阻，电压表的分流作用可以忽略不计闭合 开关后得电流表的读数为Io，电压表的读数为 U。调节滑片c的位置，分别测出长度L及所对应的电压值U，然后作出U L图象.如图乙所示.b屮电路.C(1) 在下图所示的 A、B、C、D四个测量电路应选(2) 根据所选电路图在图甲中进行实物连线.(3) 测得图乙中图线的斜率为k,由此可得该金属丝的电阻率为解析(1)待测电阻是金属丝 ac部分,依题意应采用电流表外接法，故选A电路;(3)由实验原理M U 0 得尸兀，册nd2故p=花*答案A实物连线如图所示检测学习效果悔验咸功快乐自我检测区在“探究导体电阻与其影响因素的定量关系”的实

7、验中，(1)测量金属丝的直径时不再使用游标卡尺和螺旋测微器，而是采用刻度尺测量紧密绕制多匝的电阻丝长度，求得直径某次测量结果如图5所示，则直径为 mm.0lllllllllihi2h11il|liIII5lll.lll图5(2) 如图6所示是测量金属丝电阻的实验器材实物图，图中已连接了部分导线，滑动变阻器滑 片P置于变阻器的一端请根据图乙电路图，补充完整实物图的连线，并使开关闭合瞬间， 电压表或电流表不至于被烧坏.甲图6(3) 某同学利用正确的电路进行实验测量，数据如下：次数1234567U/V0.100.300.701.101.702.302.80I/A0.020.060.160.220.3

8、40.460.54请根据表中数据，在坐标纸中作U I图线，并由图线求出电阻值为 Q.答案 （1）1.8（2）如图 （3）5.0Q.lU IK2U U.3U U.W 0.5() U.W /A40分钟课时作业操千曲而后晓声.观千剑而后识器1 .在“测定金属丝电阻率”的实验中，由p=n4可知，对实验结果的准确性影响最大的是（）A 金属丝直径d的测量B 电压U的测量C .电流I的测量D 金属丝长度I的测量答案 A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.2 在测金属丝的电阻率的实验中，下列说法中错误的是（）A 用伏安法测电阻时，可采用电流表

9、外接法B 实验中应调节滑动变阻器，取得多组U和I的值，然后求出平均电阻C 应选用毫米刻度尺测金属丝的长度三次，然后求出平均长度ID 实验中电流不能太大，以免电阻率发生变化答案 C解析 测量的是接入电路中的金属丝的有效长度故C错.3在测定阻值较小的金属的电阻率的实验中， 的电压调节范围，在测量其电阻时应选择的电路是答案 D解析 金属阻值较小，在用伏安法测电阻时应该用电流表外接法，题干中要求实验中获得较 大的电压调节范围，故滑动变阻器要采用分压式接法，D正确.4 在“测定金属的电阻率”的实验中，需要测量金属丝的长度和直径.现用最小分度为1 mm的米尺测量金属丝长度，图 1中箭头所指位置是拉直的金属

10、丝两端在米尺上相对应的位置，测得的金属丝长度为 mm.在测量金属丝直径时，如果受条件限制，身边只有米尺1把和圆柱形铅笔1枝.如何较准确地测量金属丝的直径？请简述测量方法：图1答案 972.0在铅笔上紧密排绕金属丝N匝，用米尺量出该N匝金属丝的宽度 D,由此可以计算得出金属丝的平均直径为D/N2 所示，a、b、c、5“探究导体电阻与导体长度、横截面积、材料的关系”的实验电路如图 d是四种不同的金属丝.泊厂一切图2现有四根镍铬合金丝和两根康铜合金丝，其规格如下表所示编号材料长度/m横截面 /mmA镍铬合金0.80.8B镍铬合金0.50.5C镍铬合金0.30.5D镍铬合金0.31.0E康铜合金0.3

11、0.5F康铜合金0.80.8(1) 电路中四种金属丝应选用上表中的 (用编号表示)(2) 某学生由实验数据分析归纳出：电路图中四种金属丝的电阻R与长度L、横截面积S的关系可用比例式Rx S来表示.你认为是否正确，为什么？(3) 在交流合作时，有位同学提出用如图3所示的电路，只要将图中P端分别和1、2、3、4相接，读出电流，禾U用电流跟电阻成反比的关系，也能探究出导体电阻与其影响因素的定量关系，请你对其作出评价.答案(1)BCDE不正确，因为它们的材料不完全相同(3)不能探究出.实验过程中无法保证每次金属丝两端的电压相等解析(1)本实验采用的是控制变量法，分别选用导体材料相同、横截面积相同时，导

12、体的长度不同，B、C符合要求；选用导体材料相同、长度相同时，导体的横截面积不同，C、D符合要求；选用导体横截面积相同、长度相同时，导体的材料不同，C、E符合要求.故选 B、C、D、E.6.在做“测定金属的电阻率”的实验时，需要对金属丝的电阻进行测量，已知金属丝的电阻值Rx约为20 Q一位同学用伏安法对这个电阻的阻值进行了比较精确的测量，这位同学想使被测电阻Rx两端的电压变化范围尽可能的大他可选用的器材有：电源E:电动势为8 V，内阻为1.0幼电流表A :量程0.6 A，内阻约为0.50幼电压表V :最程10 V，内阻约为10 k Q;滑动变阻器R:最大电阻值为5.0幼开关一个，导线若干.（1）

13、根据上述条件，测量时电流表应采用 （选填“外接法”或“内接法” ）在方框内画出实验电路图.（3）若在上述实验中，电流表的示数为I，电压表的示数为 U，且电流表内阻 Ra、电压表内阻Rv均为已知量，用测量物理量和电表内阻计算金属丝电阻的表达式.IRv U答案 外接法（2）见解析图Rx= URyT7解析 待测电阻约为20 Q,是电流表内阻的 40倍，但电压表内阻是待测电阻的500倍,故采用外接法.因为要使Rx两端的电压变化范围尽可能的大，所以滑动变阻器要采用分压式接法，电路图如图所示.（3）电压表分得的电流为IV = U，所以Rx中的电流为Rv8在“测定金属的电阻率”的实验中，待测金属导线的电阻R

14、x约为5 Q实验室备有下列实验器材：A .电压表 V1（量程3 V，内阻约为15 k Q）B .电压表V2（量程15 V，内阻约为75 k Q）C .电流表A1（量程3 A,内阻约为0.2 Q）D. 电流表 A2（量程600 mA，内阻约为1 Q）E. 变阻器 Ri(0100 Q 0.3 A)F. 变阻器 R2(02000 Q 0.1 A)G. 电池E(电动势为3 V，内阻约为0.3 Q)H .开关S,导线若干 (1)为提高实验精确度，减小实验误差，应选用的实验器材有“b ”)为该实验的电路图，并按所(2) 为减小实验误差，应选用图4甲中(填“a”或选择的电路图把图乙中的实物图用导线连接起来.2金属界线(3)若用刻度尺测得金属导线长度为 电表的示数分别如图 5所示，则电阻值为图560.00 cm，用螺旋测微器测得导线的直径为0.6