实验：测定金属的电阻率案例及浅析

1、一轮复习中物理实验复习的策略和方法湖南长沙长郡中学湖南长沙长郡中学 骆宪武骆宪武测测定定金属金属的的电阻率案例及浅析电阻率案例及浅析一、背景一、背景2 2、考试大纲对物理实验的要求、考试大纲对物理实验的要求 1 1、课程标准课程标准对物理实验的要求对物理实验的要求3 3、中学物理实验教学现状、中学物理实验教学现状4 4、高考笔试物理实验考情、高考笔试物理实验考情一、背景一、背景 1 1、课程标准课程标准对物理实验的要求对物理实验的要求 物理实验和科学探究不仅是物理教学的物理实验和科学探究不仅是物理教学的重要内容和学习方式，而且是物理教学的教重要内容和学习方式，而且是物理教学的教学目标，物理实验

2、教学在培养学生的核心素学目标，物理实验教学在培养学生的核心素养中具有举足轻重的作用。养中具有举足轻重的作用。一、背景一、背景2 2、考试大纲对物理实验的要求、考试大纲对物理实验的要求 1 1、课程标准课程标准对物理实验的要求对物理实验的要求一、背景一、背景2 2、考试大纲对物理实验的要求、考试大纲对物理实验的要求 1 1、课程标准课程标准对物理实验的要求对物理实验的要求“实验能力实验能力”可以概括为可以概括为“六能三会六能三会”一、背景一、背景2 2、考试大纲对物理实验的要求、考试大纲对物理实验的要求 1 1、课程标准课程标准对物理实验的要求对物理实验的要求3 3、中学物理实验教学现状、中学物

3、理实验教学现状 中学物理教学：中学物理教学：“重知识、轻方法；重重知识、轻方法；重讲授、轻动手；重结论、轻过程；重机械训讲授、轻动手；重结论、轻过程；重机械训练、轻实质体验练、轻实质体验”。一、背景一、背景2 2、考试大纲对物理实验的要求、考试大纲对物理实验的要求 1 1、课程标准课程标准对物理实验的要求对物理实验的要求3 3、中学物理实验教学现状、中学物理实验教学现状4 4、高考笔试物理实验考情、高考笔试物理实验考情 23、(10分分)某同学研究小灯泡的伏安特性某同学研究小灯泡的伏安特性,所使用所使用的器材有：的器材有： 小灯泡小灯泡L（额定电压（额定电压3.8 V，额定电流，额定电流0.3

4、2 A）；电）；电压表压表V（量程（量程3 V，内阻，内阻3 k）；电流表）；电流表A（量程（量程0.5 A，内阻内阻0.5 ）；固定电阻）；固定电阻R0（阻值（阻值1 000 ）；滑动变阻）；滑动变阻器器R（阻值（阻值09.0 ）；电源）；电源E（电动势（电动势5 V，内阻不，内阻不计）；开关计）；开关S；导线若干。；导线若干。 （1）实验要求能够实现在）实验要求能够实现在03.8 V的范围内对小灯的范围内对小灯泡的电压进行测量，画出实验电路原理图。泡的电压进行测量，画出实验电路原理图。 （2）实验测得该小灯泡伏安特性曲线如图（）实验测得该小灯泡伏安特性曲线如图（a）所）所示。由实验曲线可知

5、，随着电流的增加小灯泡的电阻示。由实验曲线可知，随着电流的增加小灯泡的电阻_（填（填“增大增大”“”“不变不变”或或“减小减小”），灯丝的），灯丝的电阻率电阻率_（填（填“增大增大”“”“不变不变”或或“减小减小”）。）。”）。）。 (3)用另一电源用另一电源E0(电动电动势势4 V,内阻内阻1.00 )和题给和题给器材连接成图器材连接成图(b)所示的电所示的电路，调节滑动变阻器路，调节滑动变阻器R的的阻值阻值,可以改变小灯泡的实可以改变小灯泡的实际功率。闭合开关际功率。闭合开关S，在，在R (阻值阻值09.0 )的变化范围的变化范围内内,小灯泡的最小功率为小灯泡的最小功率为_W，最大功率为，

6、最大功率为_W。（结果均保留。（结果均保留2位小数）位小数） 2323题试题分析报告题试题分析报告一、试题特点一、试题特点 1 1、考查学生按实验要求合理使用器材并、考查学生按实验要求合理使用器材并进行电路设计的能力。具体要求学生掌握以电进行电路设计的能力。具体要求学生掌握以电阻测量为核心的电路中电流表的内外接法，控阻测量为核心的电路中电流表的内外接法，控制电路中滑动变阻器的分压接法，电表量程不制电路中滑动变阻器的分压接法，电表量程不够时定值电阻的正确使用，同时要求学生规范够时定值电阻的正确使用，同时要求学生规范电路作图。电路作图。 2 2、延伸考查了学生对直流电路的分析处、延伸考查了学生对直

7、流电路的分析处理能力。要求考生有较强的应用非线性元件的理能力。要求考生有较强的应用非线性元件的伏安特性曲线和电源的特性曲线综合处理直流伏安特性曲线和电源的特性曲线综合处理直流电路相关问题的能力。电路相关问题的能力。二、学生易错点二、学生易错点 1 1、不能正确的将滑动变阻器采用分压、不能正确的将滑动变阻器采用分压式接法接入电路，对滑动变阻器的分压式电式接法接入电路，对滑动变阻器的分压式电路特点掌握不到位。路特点掌握不到位。 2 2、不能将定值电阻与电压表串联接入、不能将定值电阻与电压表串联接入电路，以达到保护电压表的目的。电路，以达到保护电压表的目的。 3 3、电路图作图不规范，电路元件的符、

8、电路图作图不规范，电路元件的符号使用不规范。号使用不规范。 4 4、非线性元件的伏安特性曲线和电源、非线性元件的伏安特性曲线和电源的特性曲线的特点与应用掌握不到位。的特性曲线的特点与应用掌握不到位。二、过程二、过程 1 1、问题引入、问题引入 中学物理实验中，一份完整的物理实验报中学物理实验中，一份完整的物理实验报告包含哪些内容？在实验：测定金属的电阻率告包含哪些内容？在实验：测定金属的电阻率中，这些内容具体是什么？中，这些内容具体是什么？实验视频实验视频二、过程二、过程2 2、思考与讨论、思考与讨论（1 1）本实验的原理和方法是什么？）本实验的原理和方法是什么？ （2 2）本实验的基本测量工

9、具有哪些？怎）本实验的基本测量工具有哪些？怎样选择、使用和读数？样选择、使用和读数？螺旋测微器读数 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)2.150 mm.游标卡尺的读数 若用x表示由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，则记录结果表达为(xK精确度)mm.刻度格数刻度格数(分度分度)刻度总长度刻度总长度每小格与每小格与1 mm的差值的差值精确度精确度(可准可准确到确到)109 mm0.1 mm0.1 mm2019 mm0.05

10、mm0.05 mm5049 mm0.02 mm0.02 mm主尺上的读数，应以游标的主尺上的读数，应以游标的 0 0 刻度左刻度左端上主尺的刻度为准；端上主尺的刻度为准； 看清游标的精确度；看清游标的精确度； 游标卡尺都是根据刻度线对齐来读数的，游标卡尺都是根据刻度线对齐来读数的，所以都不再往下一位估读所以都不再往下一位估读游标卡尺读数注意游标卡尺读数注意 如图所示的两把游标卡尺，它们的游标尺从左至右分别为9 mm长10等分、19 mm长20等分，它们的读数依次为_mm，_mm.答案：答案：17.717.7；23.8523.85电流表电流表、电压表的电压表的使用和使用和读数读数使用时应注意使用

11、时应注意(1)使用前若指针未对准零刻度线，应进行使用前若指针未对准零刻度线，应进行零点调整零点调整(机械调零机械调零)(2)选择合适的量程：使得测量时指针偏转选择合适的量程：使得测量时指针偏转角度要尽可能大，一般要求超过量程的角度要尽可能大，一般要求超过量程的但又但又不能超过量程不能超过量程(3)电流表应串联在被测电路中，电压表应电流表应串联在被测电路中，电压表应并联在被测电路两端电表并联在被测电路两端电表“”“”“”接线接线柱不能接反柱不能接反 读数方法读数方法 (1)读数时应使视线垂直刻度盘表面读数时应使视线垂直刻度盘表面 (2)估读问题：估读问题： 最小分度为最小分度为“1”的仪器，测量

12、误差出的仪器，测量误差出现在最小分度的下一位，在下一位按十分之一现在最小分度的下一位，在下一位按十分之一估读估读 最小分度为最小分度为“2”、“5”的仪器，测量的仪器，测量误差出现在最小分度的同一位，在同一位按二误差出现在最小分度的同一位，在同一位按二分之一、五分之一估读分之一、五分之一估读00.20.40.60123 最小分格为最小分格为0.1V，指针偏转不够一个分格，指针偏转不够一个分格的部分用的部分用1/10格估读法，读数为两位小数。格估读法，读数为两位小数。 如图，电压表读数为如图，电压表读数为2.38V.0123 最小分格为最小分格为0.5V，指针偏转不够一个分格，指针偏转不够一个分

13、格的部分用的部分用1/5格估读法，读数为一位小数。格估读法，读数为一位小数。 如图，电压表读数为如图，电压表读数为11.7V.051015二、过程二、过程2 2、思考与讨论、思考与讨论（1 1）本实验的原理和方法是什么？）本实验的原理和方法是什么？ （2 2）本实验的基本测量工具有哪些？怎）本实验的基本测量工具有哪些？怎样选择、使用和读数？样选择、使用和读数？ （3 3）伏安法测电阻为什么采用安培表外接？）伏安法测电阻为什么采用安培表外接？比较项目比较项目电流表内接法电流表内接法电流表外接法电流表外接法电电 路路误差来源误差来源测量结果测量结果选择技巧选择技巧测量电路选择的依据测量电路选择的依

14、据 R测测U/IRx 偏大偏大R测测U/IRx 偏小偏小电流表的分压电流表的分压电压表的分流电压表的分流二、过程二、过程2 2、思考与讨论、思考与讨论（1 1）本实验的原理和方法是什么？）本实验的原理和方法是什么？ （2 2）本实验的基本测量工具有哪些？怎）本实验的基本测量工具有哪些？怎样选择、使用和读数？样选择、使用和读数？ （3 3）伏安法测电阻为什么采用安培表外接？）伏安法测电阻为什么采用安培表外接？ （4 4）如何保证电路工作安全、电表测量准）如何保证电路工作安全、电表测量准确？确？比较项目比较项目限流式接法限流式接法分压式接法分压式接法电路电路电压调节的电压调节的范围范围电流调节的电

15、流调节的范围范围电能损耗电能损耗电路连接电路连接控制电路的选择：控制电路的选择： EIR电源负担轻电源负担轻 E（IR+Iap）电源负担重电源负担重简便简便复杂复杂控制电路的选择技巧控制电路的选择技巧1滑动变阻器控制电路的方式有分压式和限流滑动变阻器控制电路的方式有分压式和限流式两种，下列几种情况必须选用分压式接法：式两种，下列几种情况必须选用分压式接法：(1)要求被控制电路的电流要求被控制电路的电流(或电压或电压)从零开始可连从零开始可连续调节时续调节时(如：测绘导体的伏安特性曲线等实验如：测绘导体的伏安特性曲线等实验)；(2)被控制电路的电阻被控制电路的电阻RL远大于滑动变阻器的最大远大于

16、滑动变阻器的最大值值R0时；时；(3)实验要求的电压变化范围较大实验要求的电压变化范围较大(或要求测量多或要求测量多组数据组数据)时；时；(4)若采用限流式接法，电路中实际电压若采用限流式接法，电路中实际电压(或电流或电流)的最小值仍超过电表量程或电器的额定值时的最小值仍超过电表量程或电器的额定值时2 2若测量电路电流或电压没有要求从零开始连若测量电路电流或电压没有要求从零开始连续调节，只是小范围内测量，且被控制电路的电阻续调节，只是小范围内测量，且被控制电路的电阻R RL L与滑动变阻器的最大值与滑动变阻器的最大值R R0 0接近或接近或R RL L略小于略小于R R0 0，则应该，则应该采

17、用限流式接法测定电源的电动势和内阻实验必须采用限流式接法测定电源的电动势和内阻实验必须采用限流式接法采用限流式接法二、过程二、过程2 2、思考与讨论、思考与讨论（5 5）按什么顺序进行实物连线比较好？）按什么顺序进行实物连线比较好？实物连线顺序实物连线顺序 电源正极电源正极电键（断开状态）电键（断开状态） 滑动滑动变阻器变阻器用电器用电器 安培表正极安培表正极安培表负极安培表负极电源负极，即先接干路，最后将伏特表并电源负极，即先接干路，最后将伏特表并接在待测电路的两端，即后接支路。接在待测电路的两端，即后接支路。二、过程二、过程2 2、思考与讨论、思考与讨论（5 5）按什么顺序进行实物连线比较

18、好？）按什么顺序进行实物连线比较好？ （6 6）计算电阻有哪些方法？本实验产生）计算电阻有哪些方法？本实验产生误差的原因可能有哪些？误差的原因可能有哪些？误差的原因误差的原因 （1）采用安培表外接法，由于伏特表的分）采用安培表外接法，由于伏特表的分流影响，造成电阻测量值偏小；若采用内接法，流影响，造成电阻测量值偏小；若采用内接法，则安培表分压影响更大。则安培表分压影响更大。 （2）仪表量程太大且读数不准。）仪表量程太大且读数不准。 （3）计算未遵从有效数字运算法则。）计算未遵从有效数字运算法则。3、典例分析与练习、典例分析与练习例题例题 （20122012年年北京北京1818分）分） 在“测定

19、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50cm （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(电动势为3V，内阻约1)、电流表(内阻约0.1)、电压表(内阻约3k)、滑动变阻器R(020，额定电流2A)、开关、导线若干图图10354045 某小组同学利用以上器材正确连接好电路，进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：行实验测量，记录数据如下：次数1234567U/V0.10 0.30 0.70 1.00 1.50 1.70 2.30I/A 0.0200.0600.1600.2200.3400.4600