高中人教物理实验九　测量金属丝的电阻率 教案.doc

实验九　测量金属丝的电阻率
1．掌握电流表、电压表和滑动变阻器的使用方法。
2．学会使用螺旋测微器测量金属丝直径。
3．会用伏安法测电阻，进一步测量金属丝的电阻率。
如图所示，取一段金属电阻丝连接到实验电路中，只要测出电阻丝的电阻R、长度l和直径d，就可以计算出该电阻丝所用材料的电阻率，即ρ＝＝。
毫米刻度尺、螺旋测微器、直流电流表和直流电压表、滑动变阻器(阻值范围0～50 Ω)、电池组、开关、被测金属丝、导线若干。
1．测金属丝直径d：在准备好的金属丝上三个不同位置用螺旋测微器各测一次直径，求出其平均值d。
2．按照电路图连好电路。
3．测量金属丝有效长度l：将金属丝两端固定在接线柱上悬空挂直，用毫米刻度尺测量接入电路的金属丝长度(即有效长度)，反复测量三次，求出平均值l。
4．求金属丝的电阻R：把滑动变阻器调到接入电路中的阻值最大的位置，检查无误后，闭合开关S，改变滑动变阻器滑片的位置，读取多组电压电流值并记录在表格中，断开开关S，求出金属丝电阻R的平均值。
5．整理仪器。
6．将测得的R、l、d值，代入公式ρ＝中，计算出金属丝的电阻率。
1．求R的两种方法
(1)用R＝算出各次的数值，再取平均值。
(2)用U­I图线的斜率求出。
2．计算电阻率：将记录的数据R、l、d的值，代入公式ρ＝，计算材料的电阻率。
1．金属丝直径、长度的测量及电流表、电压表读数带来的偶然误差。
2．电路中因为电流表外接，所以R测<R真，由R＝ρ，知ρ测<ρ真。
3．通电电流过大，时间过长，致使电阻丝发热，电阻率随之变化带来误差。
1．为了方便，测量直径应在导线连入电路前进行；为了准确测量金属丝的长度，测量应该在金属丝连入电路之后在拉直的情况下进行，测量待测导线接入电路的两个端点之间的长度。
2．本实验中被测金属丝的电阻值较小，故须采用电流表外接法。
3．开关S闭合前，滑动变阻器的阻值要调至最大。
4．电流不宜太大(电流表用0～0.6 A量程)，通电时间不宜太长，以免金属丝温度升高，导致电阻率在实验过程中变大。
5．实验连线时，应先从电源的正极出发，依次将电源、开关、滑动变阻器、待测金属丝、电流表连成干路，然后再把电压表并联在待测金属丝的两端。
6．若采用图像法求电阻阻值的平均值，在描点时，要尽量使各点间的距离大一些，连线时要尽可能地让各点均匀分布在直线的两侧，个别明显偏离线较远的点可以不予考虑。
考点1　　仪器的选择和电路的设计
例1　(2020·吉林省吉林市高三第三次调研)如图甲所示，测量电阻丝的电阻率ρ，电阻丝的电阻约为20 Ω。先把电阻丝拉直后将其两端固定在刻度尺两端的接线柱a和b上，在电阻丝上夹上一个与接线柱c相连的小金属夹，沿电阻丝移动金属夹，可改变其与电阻丝接触点P的位置，从而改变接入电路中电阻丝的长度。除电池组E(电动势为3.0 V，内阻约1 Ω)、电阻箱R(0～999.9 Ω)、开关、导线若干，可供选择的器材还有：
电流表A1(量程0～100 mA，内阻约5 Ω)
电流表A2(量程0～0.6 A，内阻约0.2 Ω)
(1)实验操作步骤如下：
A．用螺旋测微器在电阻丝上三个不同的位置分别测量电阻丝的直径；
B．根据所提供的实验器材，设计并连接好如图甲所示的实验电路；
C．调节电阻箱使其接入电路中的电阻值较大，闭合开关；
D．将金属夹夹在电阻丝上某位置，调整电阻箱接入电路中的电阻值，使电流表满偏，记录电阻箱的电阻值R和接入电路的电阻丝长度L；
E．断开开关，改变________________________的位置，调整电阻箱接入电路中的阻值，使电流表再次满偏。重复多次，记录每一次的R和L数据；
F．断开开关。
(2)如图乙，用螺旋测微器测量电阻丝直径为d＝________ mm。
(3)电流表应选择________(选填“A1”或“A2”)。
(4)用记录的多组R和L的数据，绘出了如图丙所示图线，截距分别为R0和L0，再结合测出的电阻丝直径d，写出电阻丝的电阻率表达式ρ＝________(用给定的字母表示)。
尝试解答　(1)金属夹与电阻丝接触点　(2)0.730　(3)A1　(4)。
(1)根据实验原理与实验步骤，断开开关，改变金属夹与电阻丝接触点的位置，调整电阻箱接入电路中的阻值，使电流表再次满偏，重复多次，记录每一次的R和L数据。
(2)由图乙所示螺旋测微器可知，固定刻度读数是0.5 mm，可动刻度读数是23.0×0.01 mm＝0.230 mm，则金属丝直径为d＝0.5 mm＋0.230 mm＝0.730 mm。
(3)当金