2020高中物理 實驗：測定金屬的電阻率學(xué)案 新人教版選修3-1

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1、實驗：測定金屬的電阻率 學(xué)案（人教版選修3-1） 一、實驗?zāi)康? 通過________法，用電流表、電壓表測金屬的電阻，進一步測定電阻率． 二、實驗原理 1．根據(jù)部分電路的歐姆定律，導(dǎo)體電阻R＝________. 2．根據(jù)電阻定律，導(dǎo)體電阻R＝________. 3．用毫米刻度尺測出一段金屬導(dǎo)線的長度l，用螺旋測微器測出導(dǎo)線的直徑d，推出ρ＝________. 三、實驗器材 螺旋測微器、毫米刻度尺、電壓表、電流表、定值電阻、電鍵及導(dǎo)線、被測金屬導(dǎo)線、電池、________. 四、電流表的兩種不同接法(完成下表) 比較項目 電流表內(nèi)接法 電流表外接法 電路

2、 誤差原因 測量結(jié)果 適用條件 一、伏安法測電阻的電路選擇 1．計算判定法 若已知待測電阻的大約值Rx，電流表的內(nèi)阻RA和電壓表的內(nèi)阻RV，則當(dāng)＞時說明Rx?RA比Rx?RV符合得好，應(yīng)采用________；當(dāng)＜時，說明Rx?RV比Rx?RA符合得好，應(yīng)采取__________________． 2．試觸法 按如圖1所示電路圖連接，空出電壓表的一個接頭S，然后將S分別與a、b試觸一下，觀察電壓表和電流表的示數(shù)變化情況： 圖1 若電流表示數(shù)有顯著變化，說明____________作用較強，即Rx是一個高阻值電阻，應(yīng)選用______________

3、法，S應(yīng)接____________測量；若電壓表示數(shù)有顯著變化，說明__作用較強，即Rx是一個低阻值電阻，應(yīng)選用____________法，S應(yīng)接__________測量． 二、數(shù)據(jù)處理 電阻R的數(shù)值可用以下兩種方法確定： 1．計算法：將每次測量的U、I分別計算出電阻，再求出電阻的____________作為測量結(jié)果． 2．圖象法：可建立I－U坐標系，將測量的U、I值描點作出圖象，利用圖象的________________來求出電阻值R. 例1 一個未知電阻，無法估計其電阻值，某同學(xué)用伏安法測量此電阻，用圖2(a)、(b)兩種電路各測一次，用(a)圖所測數(shù)據(jù)為3.0 V、

4、3.0 mA，用(b)圖測得的數(shù)據(jù)是2.9 V、4.0 mA，由此可知，用________圖測得Rx的誤差較小，測量值Rx＝__________. 圖2 變式訓(xùn)練1 用伏安法測未知電阻Rx時，若不知道Rx的阻值，為了選擇正確的電路接法以減小誤差，可將電路按如圖3所示連接，只空出電壓表的一個接頭S，然后S分別與a、b接觸一下，觀察電壓表和電流表示數(shù)變化的情況，那么( ) 圖3 A．若電流表示數(shù)有顯著變化，S應(yīng)接a B．若電流表示數(shù)有顯著變化，S應(yīng)接b C．若電壓表示數(shù)有顯著變化，S應(yīng)接a D．若電壓表示數(shù)有顯著變化，S應(yīng)接b 例2 如圖4所示為用伏安法測定一個定值電阻的

5、阻值的實驗所需的器材實物圖，器材規(guī)格如下： 圖4 (1)待測電阻Rx(約100 Ω) (2)直流毫安表(量程0～20 mA，內(nèi)阻50 Ω) (3)直流電壓表(量程0～3 V，內(nèi)阻5 kΩ) (4)直流電源(輸出電壓6 V，內(nèi)阻不計) (5)滑動變阻器(阻值范圍0～15 Ω，允許最大電流1 A) (6)開關(guān)一個，導(dǎo)線若干 根據(jù)器材規(guī)格及實驗要求，在本題的實物圖上連線． 變式訓(xùn)練2 已知一個電阻額定功率為0.5 W，粗測其阻值約為16 Ω，現(xiàn)用伏安法測定它的阻值． A．電流表(量程0～200 mA，內(nèi)阻20 Ω) B．電流表(量程0～3 A，內(nèi)阻0.1 Ω) C．電壓表

6、(量程0～3 V，內(nèi)阻10 kΩ) D．電壓表(量程0～15 V，內(nèi)阻30 kΩ) E．滑動變阻器(0～20 Ω，電流1 A) F．電源電壓12 V (1)實驗中電流表應(yīng)選用______________，電壓表應(yīng)選用______________．(填字母符號)． (2)在實驗電路中，滑動變阻器的連接方式為______________，其理由是__________． (3)畫出實驗電路圖． (4)將圖5中實物用導(dǎo)線連接起來． 圖5 【即學(xué)即練】 1．圖6甲是學(xué)生實驗的有兩個量程的電流表刻度盤，當(dāng)用“－”和“0.6”兩接線柱時，能測量

7、的最大電流是______A，對應(yīng)刻度盤上每一小格代表__________A，圖中表針示數(shù)為__________A；當(dāng)使用電流表的“－”和“3”兩個接線柱時，對應(yīng)刻度盤上每一小格代表__________A，圖中表針示數(shù)為__________A. 圖6 圖乙為學(xué)生實驗用的兩個量程的電壓表刻度盤，當(dāng)使用較小量程時，測量電壓最大值不得超過________ V，每小格表示________ V，圖中指針示數(shù)________ V；若使用的是較大量程，則表盤刻度每小格表示________V，圖中指針示數(shù)________ V. 2．如圖7所示為伏安法測電阻的一種常用電路．以下分析正確的是( )

8、 圖7 A．此接法的測量值大于真實值 B．此接法的測量值小于真實值 C．此接法要求待測電阻值小于電流表內(nèi)阻 D．開始實驗時滑動變阻器滑動頭P應(yīng)處在最左端 3．如圖8所示，電流表和電壓表的讀數(shù)分別為0.1 A和10 V，已知電流表的內(nèi)阻RA＝0.2 Ω，那么待測電阻Rx的測量值為________，真實值為________． 圖8 參考答案 課前自主學(xué)習(xí) 一、伏安 二、1. 2.ρ 3. 三、滑動變阻器 四、 比較 項目 電流表內(nèi)接法 電流表外接法 電路 誤差 原因 由于電流表內(nèi)阻的分壓作用，電壓表測量值偏大 由于電壓表內(nèi)阻的分流作

9、用，電流表測量值偏大 測量 結(jié)果 R測＝＝RA＋Rx＞Rx，測量值偏大 R測＝＝＜Rx，測量值偏小 適用 條件 Rx?RA，測量大電阻 Rx?RV，測量小電阻 核心知識探究 一、1.電流表內(nèi)接法 電流表外接法 2.電壓表的分流 電流表內(nèi)接 b 電流表的分壓 電流表外接 a 二、1.平均值 2.斜率 解題方法探究 例1 (a) 1 000 Ω 解析 絕對變化，相對變化，大，故選用電流表內(nèi)接法．Rx＝＝＝1 000 Ω 變式訓(xùn)練1 BC [若S分別接觸a、b時，電流表示數(shù)變化顯著，則說明電壓的分流作用強即Rx是一個高阻值電阻，應(yīng)選用電流表內(nèi)接法測量，故B選項正確；若電

10、壓表示數(shù)變化顯著，則說明電流表分壓作用強，即Rx是一個低阻值電阻，應(yīng)選用電流表外接法測量，故C選項正確．] 例2 (1)先確定采用電流表內(nèi)接電路還是外接電路． 因為＝＝2＜＝＝50，所以采用電流表外接． (2)再確定滑動變阻器是采用限流式接法還是分壓式接法． 若采用限流式接法，則滑動變阻器阻值達到最大值時，電阻中電流最小，I＝＝ A≈36 mA，此時電阻Rx的電壓約為3.6 V，均已超過電流表和電壓表量程，故必須采用滑動變阻器分壓式接法．實驗電路和實物連線如圖所示． 變式訓(xùn)練2 (1)A C (2)分壓 若用限流電路，電路中最小電流將會超過電流表量程 (3)A外接，如右圖所示 (4)實物圖略 即學(xué)即練 1．0.6 0.02 0.340 0.1 1.70 3.0 0.1 2.20 0.5 11.0 2．A [此實驗的誤差來源于電流表的分壓，待測電阻的測量值R測＝，電壓表測量的是待測電阻和電流表的電壓，U偏大，故R測＞R真，此接法要減小誤差，要求測量電阻R遠大于電流表的內(nèi)阻；開始實驗時滑動頭應(yīng)在變阻器的最右端．] 3．100 Ω 99.8 Ω 解析 電流表與Rx串聯(lián)，構(gòu)成待測電阻Rx的電流表內(nèi)接法電路． R測＝＝ Ω＝100 Ω.又R測＝＝＝＋＝R真＋RA，所以R真＝R測－RA＝(100－0.2) Ω＝99.8 Ω.