2022年高二物理 測(cè)定金屬的電阻率學(xué)案

2022年高二物理 測(cè)定金屬的電阻率學(xué)案 [實(shí)驗(yàn)?zāi)康腯 用伏安法間接測(cè)定某種金屬導(dǎo)體的電阻率；練習(xí)使用螺旋測(cè)微器。 [實(shí)驗(yàn)原理] 根據(jù)電阻定律公式R=，只要測(cè)量出金屬導(dǎo)線的長(zhǎng)度和它的直徑d，計(jì)算出導(dǎo)線的橫截面積S，并用伏安法測(cè)出金屬導(dǎo)線的電阻R，即可計(jì)算出金屬導(dǎo)線的電阻率。 [實(shí)驗(yàn)器材] 被測(cè)金屬導(dǎo)線，直流電源（4V），電流表(0-0.6A)，電壓表（0-3V），滑動(dòng)變阻器（50Ω），電鍵，導(dǎo)線若干，螺旋測(cè)微器，米尺。 [實(shí)驗(yàn)步驟] 1．用螺旋測(cè)微器在被測(cè)金屬導(dǎo)線上的三個(gè)不同位置各測(cè)一次直徑，求出其平均值d，計(jì)算出導(dǎo)線的橫截面積S。 2．按如圖所示的原理電路圖連接好用伏安法測(cè)電阻的實(shí)驗(yàn)電路。 3．用毫米刻度尺測(cè)量接入電路中的被測(cè)金屬導(dǎo)線的有效長(zhǎng)度，反復(fù)測(cè)量3次，求出其平均值。 4．把滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)片調(diào)節(jié)到使接入電路中的電阻值最大的位置，電路經(jīng)檢查確認(rèn)無(wú)誤后，閉合電鍵S。改變滑動(dòng)變阻器滑動(dòng)片的位置，讀出幾組相應(yīng)的電流表、電壓表的示數(shù)I和U的值，斷開(kāi)電鍵S，求出導(dǎo)線電阻R的平均值。 5．將測(cè)得的R、、d值，代入電阻率計(jì)算公式中，計(jì)算出金屬導(dǎo)線的電阻率。 6．拆去實(shí)驗(yàn)線路，整理好實(shí)驗(yàn)器材。 實(shí)驗(yàn)記錄 測(cè)量次數(shù) 1 2 3 平均值 導(dǎo)線長(zhǎng)/m 導(dǎo)線直徑/m 導(dǎo)線的橫截面積S= （公式）= （代入數(shù)據(jù)）= m2 測(cè)量次數(shù) 1 2 3 電阻平均值 電壓U/V 電流I/A 電阻R/Ω 所測(cè)金屬的電阻率ρ= （公式）= （代入數(shù)據(jù)）= Ωm [注意事項(xiàng)] 1．測(cè)量被測(cè)金屬導(dǎo)線的有效長(zhǎng)度，是指測(cè)量待測(cè)導(dǎo)線接入電路的兩個(gè)端點(diǎn)之間的長(zhǎng)度，亦即電壓表兩并入點(diǎn)間的部分待測(cè)導(dǎo)線長(zhǎng)度，測(cè)量時(shí)應(yīng)將導(dǎo)線拉直。 2．本實(shí)驗(yàn)中被測(cè)金屬導(dǎo)線的電阻值較小，因此實(shí)驗(yàn)電路必須采用電流表外接法。 3．實(shí)驗(yàn)連線時(shí)，應(yīng)先從電源的正極出發(fā)，依次將電源、電鍵、電流表、待測(cè)金屬導(dǎo)線、滑動(dòng)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(cè)金屬導(dǎo)線的兩端。 4．閉合電鍵S之前，一定要使滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)片處在有效電阻值最大的位置。 5．在用伏安法測(cè)電阻時(shí)，通過(guò)待測(cè)導(dǎo)線的電流強(qiáng)度I的值不宜過(guò)大（電流表用0~0.6A量程），通電時(shí)間不宜過(guò)長(zhǎng)，以免金屬導(dǎo)線的溫度明顯升高，造成其電阻率在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中逐漸增大。 【點(diǎn)撥】 （1）：為了減少電阻的計(jì)算誤差，可以作U-I圖象求出電阻的平均值 （2）：經(jīng)驗(yàn)表明，引起實(shí)驗(yàn)誤差的原因可能是： ①采用外接法則由于伏特表的分流影響，造成電阻測(cè)量值偏小，若誤用內(nèi)接法則安培表分壓影響更大。 ②儀表量程太大且讀數(shù)不準(zhǔn) ③計(jì)算未遵從有效數(shù)字運(yùn)算法則 實(shí)驗(yàn)中易混淆的是：R=U/I和R=ρL/S兩個(gè)定律，這兩個(gè)定律都是實(shí)驗(yàn)定律，但前者是研究電阻與電流、電壓兩者之間關(guān)系；后者是研究導(dǎo)體本身的性質(zhì)即電阻與材料、長(zhǎng)度、截面積三者之間關(guān)系，與所在的電路因素或是否接入電路無(wú)關(guān)，注意R=U/I中，電阻與U、I無(wú)關(guān)；R=ρL/S中，電阻率與L和S無(wú)關(guān)，使用這兩式時(shí)ρ是不變的。 易錯(cuò)的是：測(cè)量電路（內(nèi)、外接法）、控制電路（限流式和分壓式）、量程的選擇及有效數(shù)字、電阻R平均值的計(jì)算等。 易忘的是：金屬絲未接入電路就測(cè)量其長(zhǎng)度，用千分尺測(cè)直徑D前未查零誤差、測(cè)D時(shí)未按三個(gè)不同位置測(cè)量取平均值。 鞏固練習(xí)： A組 1．在“測(cè)定金屬的電阻率”實(shí)驗(yàn)中，以下操作中錯(cuò)誤的是 A．用米尺量出金屬絲的全長(zhǎng)三次，算出其平均值 B．用螺旋測(cè)微器在金屬絲三個(gè)不同部位各測(cè)量一次直徑，算出其平均值 C．用伏安法測(cè)電阻時(shí)采用安培表的內(nèi)接線路，多次測(cè)量后算出其平均值 D．實(shí)驗(yàn)中應(yīng)保持金屬絲的溫度不變 2．欲用伏安法測(cè)定一段阻值約為5左右的金屬導(dǎo)線的電阻，要求測(cè)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(dòng)變阻器（0~20，額定電流1A） G．滑動(dòng)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(xiě)各器材的字母代號(hào)） （2）實(shí)驗(yàn)電路應(yīng)采用電流表________接法。（填“內(nèi)”或“外”） （3）設(shè)實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)電路。 B組 3、用伏安法測(cè)量電阻阻值R，并求出電阻率ρ。 給定電壓表（內(nèi)阻約為50KΩ）、電流表（內(nèi)阻約為40Ω）、滑線變阻器、電源、電鍵、待測(cè)電阻（約為250Ω）及導(dǎo)線若干。 ⑴畫(huà)出測(cè)量R的電路圖。 ⑵圖1中的6個(gè)點(diǎn)表示實(shí)驗(yàn)中測(cè)得的6組電流I、電壓U的值，試寫(xiě)出根據(jù)此圖求R值的步驟： 求出的電阻值R=__________________。（保留3位有效數(shù)字） ⑶待測(cè)電阻是一均勻材料制成的圓柱體，用游標(biāo)為50分度的卡尺測(cè)量其長(zhǎng)度與直徑，結(jié)果分別如圖2、圖3所示。由圖可知其長(zhǎng)度為_(kāi)_________，直徑為_(kāi)_______。 ⑷由以上數(shù)據(jù)可求出ρ=_______________。（保留3位有效數(shù)字）