2019-2020年高中物理 第二章 電路 實驗 測定金屬的電阻率教案2 粵教版選修3-1.doc

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2019-2020年高中物理 第二章 電路 實驗 測定金屬的電阻率教案2 粵教版選修3-1 一、實驗?zāi)康? 1.掌握電流表、電壓表和滑動變阻器的使用方法. 2.掌握螺旋測微器和游標(biāo)卡尺的使用方法和讀數(shù)方法. 3.學(xué)會利用伏安法測電阻，進(jìn)一步測出金屬絲的電阻率 二、實驗原理 由得，因此，只要測出金屬絲的長度，導(dǎo)體的直徑d和金屬絲的電阻R，即可求出金屬絲的電阻率. 三、實驗器材 被測金屬絲、螺旋測微器、毫米刻度尺、直流電源、電流表、電壓表、滑動變阻器、開關(guān)、導(dǎo)線若干. 四、實驗步驟 1.用螺旋測微器在被測金屬導(dǎo)線上的三個不同位置各測一次直徑，求出其平均值d。 2.依照電路圖用導(dǎo)線將器材連好，將滑動變阻器的阻值調(diào)至最大。 3.用毫米刻度尺測量接入電路中的被測金屬導(dǎo)線的長度，即有效長度，測量3次，求出其平均值。 4.電路經(jīng)檢查確認(rèn)無誤后，閉合開關(guān)S，改變滑動變阻器滑動片的位置，讀出幾組相應(yīng)的電流值和電壓值，記入記錄表格內(nèi)；斷開開關(guān)S，求出導(dǎo)線電阻的平均值。 5.將測得的、、d值代入電阻率計算公式，計算出金屬導(dǎo)線的電阻率。 6. 拆去實驗線路，整理好實驗器材 五、數(shù)據(jù)處理 1.在求Rx的平均值時可用兩種方法 (1)用分別算出各次的數(shù)值，再取平均值. (2)用U-I圖線的斜率求出. 2.計算電阻率：將記錄的數(shù)據(jù)Rx、、d的值代入電阻率計算式. 六、誤差分析 1.金屬絲直徑、長度測量帶來的誤差。 2.電流表及電壓表對電阻測量的影響，采用伏安法測量金屬絲的電阻時，因為采用的是電流表外接法，所以測量值小于真實值即（），由知，電阻率電阻率的測量值偏小（即）。 3. 電流表和電壓表的讀數(shù)等會帶來偶然誤差。 4.由于金屬絲通電后發(fā)熱升溫，會使金屬絲的電阻率變大，造成測量誤差。 七、注意事項 （1）本實驗中被測金屬導(dǎo)線的電阻值較小，因此實驗電路一般采用電流表外接法. （2）實驗連線時，應(yīng)先從電源的正極出發(fā)，依次將電源、開關(guān)、電流表、待測金屬導(dǎo)線、滑動變阻器連成主干線路(閉合電路)，然后再把電壓表并聯(lián)在待測金屬導(dǎo)線的兩端. （3）測量被測金屬導(dǎo)線的有效長度，是指測量待測導(dǎo)線接入電路的兩個端點之間的長度，亦即電壓表兩端點間的待測導(dǎo)線長度，測量時應(yīng)將導(dǎo)線拉直,反復(fù)測量三次，求其平均值. （4）測金屬導(dǎo)線直徑一定要選三個不同部位進(jìn)行測量，求其平均值. （5）閉合開關(guān)S之前，一定要使滑動變阻器的滑片處在有效電阻值最大的位置. （6）在用伏安法測電阻時，通過待測導(dǎo)線的電流強度不宜過大(電流表用0～0.6 A量程)，通電時間不宜過長，以免金屬導(dǎo)線的溫度明顯升高，造成其電阻率在實驗過程中逐漸增大. （7）求R的平均值時可用兩種方法：第一種是用算出各次的測量值，再取平均值；第二種是用圖象(U-I圖線)來求出.若采用圖象法，在描點時，要盡量使各點間的距離拉大一些，連線時要盡可能地讓各點均勻分布在直線的兩側(cè)，個別明顯偏離較遠(yuǎn)的點可以不予考慮. 練一練 1、欲用伏安法測定一段阻值約為5左右的金屬導(dǎo)線的電阻，要求測量結(jié)果盡量準(zhǔn)確，現(xiàn)備有以下器材： A．電池組（3V，內(nèi)阻1）； B．電流表（0~3A，內(nèi)阻0.0125） C．電流表（0~0.6A，內(nèi)阻0.125） D．電壓表（0~3V，內(nèi)阻3k） E．電壓表（0~15V，內(nèi)阻15k） F．滑動變阻器（0~20，額定電流1A） G．滑動變阻器（0~2000，額定電流0.3A） H．電鍵、導(dǎo)線。 （1）上述器材中應(yīng)選用的是________。（填寫各器材的字母代號） （2）實驗電路應(yīng)采用電流表________接法。（填“內(nèi)”或“外”） （3）設(shè)實驗中，電流表、電壓表的某組示數(shù)如圖所示，圖示中I=________A，U=________V。 （4）將圖中給定的器材連成實驗電路。 2、在“測量金屬絲的電阻率”的實驗中： (1)用螺旋測微器測金屬絲的直徑如圖8-5-4所示，則金屬絲的直徑為 　　mm. (2)已知電阻絲的電阻約為10Ω，現(xiàn)備有下列器材供測量該電阻絲的電阻時選用，應(yīng)選用的器材有　　　(只填代號). A.量程是0～0.6A，內(nèi)阻約 0. 5Ω的電流表； B.量程是0～3A，內(nèi)阻約 0.1Ω的電流表； C.量程是0～3V，內(nèi)阻約 6kΩ的電壓表； D.量程是0～15V，內(nèi)阻約 30kΩ的電壓表； E.阻值為0～1kΩ，額定電流為0.5A的滑動變阻器； F.阻值為0～20Ω，額定電流為2A的滑動變阻器； G.蓄電池(6V)； H.開關(guān)一個，導(dǎo)線若干. (3)畫出用伏安法測上述電阻絲電阻的電路圖. 3.在做“測定金屬的電阻率”實驗時，下列操作正確的是（ ） A．若待測金屬導(dǎo)線是漆包線，應(yīng)該用火燒去表面漆皮，輕輕抹去灰塵后再測金屬絲的直徑，千萬不可用小刀去刮漆皮，而兩端接頭部分則用紗布打磨干凈，以保證電路接觸良好 B．用米尺反復(fù)測量三次導(dǎo)線的總長度，求出平均值L，然后將導(dǎo)線接入測量電路中 C．估計待測金屬導(dǎo)線的總長，選擇合適的儀器和實驗電路 D．合上開關(guān)S，不斷增大滑動變阻器接入電路的有效阻值，記錄幾組對應(yīng)的電流和電壓數(shù)值，計算出導(dǎo)線的總電阻 4.在“測定金屬絲電阻率”的實驗中，由可知，對實驗結(jié)果的準(zhǔn)確性影響最大的是（ ） A．導(dǎo)線直徑d的測量 B．電壓U的測量 C．電流I的測量 D．導(dǎo)線長度的測量 7.（1）用游標(biāo)為50分度的游標(biāo)卡尺測量某工件的長度時，示數(shù)如圖13所示，則測量結(jié)果應(yīng)該讀作 mm。 （2）用螺旋測微器測圓柱體的直徑時，示數(shù)如圖14所示， 此示數(shù)為 mm。 8.在“測定金屬的電阻率”實驗中，某同學(xué)進(jìn)行了如下測量： （1）用毫米刻度尺測量接入電路中的被測金屬絲的有效長度。測量3次，求出其平均值L。其中一次測量結(jié)果如16甲所示，金屬絲的另一端與刻度尺的零刻度對齊，圖中讀數(shù)為 cm。用螺旋測微器測量金屬絲的直徑，選不同的位置測量3次，求出其平均值d。其中一次測量結(jié)果如圖乙所示，圖中讀數(shù)為 cm。 （2）采用圖17所示的電路測量金屬絲的電阻。電阻的測量值比真實值 （填“偏大”或“偏小”）。最后由公式 計算出金屬絲的電阻率（用直接測量的物理量表示）。 （3）請你根據(jù)以上的電路圖在圖18中進(jìn)行實物連線。電流表選0.6A量程，電壓表選3V量程。 附： 【伏安法測電阻】 1. 電流表的內(nèi)接法和外接法的比較 2.兩種電路的選擇 (1)阻值比較法：先將待測電阻的估計值與電壓表、電流表內(nèi)阻進(jìn)行比較，若Rx較小，宜采用電流表外接法；若Rx較大，宜采用電流表內(nèi)接法.簡單概括為“大內(nèi)偏大，小外偏小”. (2)臨界值計算法 時，用電流表外接法； 時，用電流表內(nèi)接法. (3)實驗試探法：按圖示接好電路，讓電壓表一根接線柱P先后與a、b處接觸一下，如果電壓表的示數(shù)有較大的變化，而電流表的示數(shù)變化不大，則可采用電流表外接法；如果電流表的示數(shù)有較大的變化，而電壓表的示數(shù)變化不大，則可采用電流表內(nèi)接法. 【螺旋測微器、游標(biāo)卡尺的使用】 1.螺旋測微器的構(gòu)造原理及讀數(shù) (1)螺旋測微器的構(gòu)造 如圖所示是常用的螺旋測微器.它的測砧A和固定刻度S固定在尺架F上.旋鈕K、微調(diào)旋鈕K′和可動刻度H、測微螺桿P連在一起，通過精密螺紋套在S上. (2)螺旋測微器的原理 測微螺桿P與固定刻度S之間的精密螺紋的螺距為0.5 mm，即旋鈕K每旋轉(zhuǎn)一周，P前進(jìn)或后退0.5 mm，而可動刻度H上的刻度為50等份，每轉(zhuǎn)動一小格，P前進(jìn)或后退 0.01 mm，即螺旋測微器的精確度為0.01 mm.讀數(shù)時估讀到毫米的千分位上，因此，螺旋測微器又叫千分尺. (3)讀數(shù)：測量時被測物體長度的整毫米數(shù)由固定刻度讀出，小數(shù)部分由可動刻度讀出。 測量值(mm)=固定刻度數(shù)(mm)(注意半毫米刻度線是否露出)+可動刻度數(shù)(估讀一位)0.01(mm) 如圖所示，固定刻度示數(shù)為2.0 mm，不足半毫米而從可動刻度上讀的示數(shù)為15.0，最后的讀數(shù)為：2.0 mm+15.00.01 mm=2.150 mm. 2.游標(biāo)卡尺(如圖) (1)構(gòu)造:主尺、游標(biāo)尺(主尺和游標(biāo)尺上各有一個內(nèi)外測量爪)、游標(biāo)尺上還有一個深度尺,尺身上還有一個緊固螺釘. (2)用途:測量厚度、長度、深度、內(nèi)徑、外徑. (3)原理:利用主尺的最小分度與游標(biāo)尺的最小分度的差值制成.不管游標(biāo)尺上有多少個小等分刻度,它的刻度部分的總長度比主尺上的同樣多的小等分刻度少1 mm.常見的游標(biāo)卡尺的游標(biāo)尺上小等分刻度有10個的、20個的、50個的,見下表: (4)讀數(shù)：若用x表示由主尺上讀出的整毫米數(shù)，K表示從游標(biāo)尺上讀出與主尺上某一刻線對齊的游標(biāo)的格數(shù)，則記錄結(jié)果表達(dá)為(x+K精確度) mm.