2020學(xué)年高中物理 實(shí)驗(yàn)：測(cè)定金屬的電阻率學(xué)案 新人教版選修3-1

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1、實(shí)驗(yàn)：測(cè)定金屬的電阻率 學(xué)案（人教版選修3-1） 一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 通過________法，用電流表、電壓表測(cè)金屬的電阻，進(jìn)一步測(cè)定電阻率． 二、實(shí)驗(yàn)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(cè)出一段金屬導(dǎo)線的長(zhǎng)度l，用螺旋測(cè)微器測(cè)出導(dǎo)線的直徑d，推出ρ＝________. 三、實(shí)驗(yàn)器材 螺旋測(cè)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(cè)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(xiàng)目 電流表內(nèi)接法 電流表外接法 電路

2、 誤差原因 測(cè)量結(jié)果 適用條件 一、伏安法測(cè)電阻的電路選擇 1．計(jì)算判定法 若已知待測(cè)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(shí)說明Rx?RA比Rx?RV符合得好，應(yīng)采用________；當(dāng)＜時(shí)，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(gè)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(qiáng)，即Rx是一個(gè)高阻值電阻，應(yīng)選用____________

3、__法，S應(yīng)接____________測(cè)量；若電壓表示數(shù)有顯著變化，說明__作用較強(qiáng)，即Rx是一個(gè)低阻值電阻，應(yīng)選用____________法，S應(yīng)接__________測(cè)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(jì)算法：將每次測(cè)量的U、I分別計(jì)算出電阻，再求出電阻的____________作為測(cè)量結(jié)果． 2．圖象法：可建立I－U坐標(biāo)系，將測(cè)量的U、I值描點(diǎn)作出圖象，利用圖象的________________來求出電阻值R. 例1　一個(gè)未知電阻，無法估計(jì)其電阻值，某同學(xué)用伏安法測(cè)量此電阻，用圖2(a)、(b)兩種電路各測(cè)一次，用(a)圖所測(cè)數(shù)據(jù)為3.0

4、V、3.0 mA，用(b)圖測(cè)得的數(shù)據(jù)是2.9 V、4.0 mA，由此可知，用________圖測(cè)得Rx的誤差較小，測(cè)量值Rx＝__________. 圖2 變式訓(xùn)練1　用伏安法測(cè)未知電阻Rx時(shí)，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(gè)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(cè)定一個(gè)定值電

5、阻的阻值的實(shí)驗(yàn)所需的器材實(shí)物圖，器材規(guī)格如下： 圖4 (1)待測(cè)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(jì)) (5)滑動(dòng)變阻器(阻值范圍0～15 Ω，允許最大電流1 A) (6)開關(guān)一個(gè)，導(dǎo)線若干 根據(jù)器材規(guī)格及實(shí)驗(yàn)要求，在本題的實(shí)物圖上連線． 變式訓(xùn)練2　已知一個(gè)電阻額定功率為0.5 W，粗測(cè)其阻值約為16 Ω，現(xiàn)用伏安法測(cè)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

6、壓表(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(dòng)變阻器(0～20 Ω，電流1 A) F．電源電壓12 V (1)實(shí)驗(yàn)中電流表應(yīng)選用______________，電壓表應(yīng)選用______________．(填字母符號(hào))． (2)在實(shí)驗(yàn)電路中，滑動(dòng)變阻器的連接方式為______________，其理由是__________． (3)畫出實(shí)驗(yàn)電路圖． (4)將圖5中實(shí)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(shí)驗(yàn)的有兩個(gè)量程的電流表刻度盤，當(dāng)用“－”和“0.6”兩接線柱時(shí)，能

7、測(cè)量的最大電流是______A，對(duì)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(gè)接線柱時(shí)，對(duì)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(shí)驗(yàn)用的兩個(gè)量程的電壓表刻度盤，當(dāng)使用較小量程時(shí)，測(cè)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(cè)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(cè)量值大于真實(shí)值 B．此接法的測(cè)量值小于真實(shí)值 C．此接法要求待測(cè)電阻值小于電流表內(nèi)阻 D．開始實(shí)驗(yàn)時(shí)滑動(dòng)變阻器滑動(dòng)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(cè)電阻Rx的測(cè)量值為________，真實(shí)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(dòng)變阻器 四、 比較 項(xiàng)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(cè)量值偏大 由于電壓表內(nèi)阻的分

9、流作用，電流表測(cè)量值偏大 測(cè)量 結(jié)果 R測(cè)＝＝RA＋Rx＞Rx，測(cè)量值偏大 R測(cè)＝＝＜Rx，測(cè)量值偏小 適用 條件 Rx?RA，測(cè)量大電阻 Rx?RV，測(cè)量小電阻 核心知識(shí)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(duì)變化，相對(duì)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(shí)，電流表示數(shù)變化顯著，則說明電壓的分流作用強(qiáng)即Rx是一個(gè)高阻值電阻，應(yīng)選用電流表內(nèi)接法測(cè)量，故B選項(xiàng)正確；

10、若電壓表示數(shù)變化顯著，則說明電流表分壓作用強(qiáng)，即Rx是一個(gè)低阻值電阻，應(yīng)選用電流表外接法測(cè)量，故C選項(xiàng)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?yàn)椋剑?＜＝＝50，所以采用電流表外接． (2)再確定滑動(dòng)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(dòng)變阻器阻值達(dá)到最大值時(shí)，電阻中電流最小，I＝＝ A≈36 mA，此時(shí)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(dòng)變阻器分壓式接法．實(shí)驗(yàn)電路和實(shí)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(huì)超過電流表量程　(3)A外接，如右圖所示 (4)實(shí)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(shí)驗(yàn)的誤差來源于電流表的分壓，待測(cè)電阻的測(cè)量值R測(cè)＝，電壓表測(cè)量的是待測(cè)電阻和電流表的電壓，U偏大，故R測(cè)＞R真，此接法要減小誤差，要求測(cè)量電阻R遠(yuǎn)大于電流表的內(nèi)阻；開始實(shí)驗(yàn)時(shí)滑動(dòng)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(cè)電阻Rx的電流表內(nèi)接法電路． R測(cè)＝＝ Ω＝100 Ω.又R測(cè)＝＝＝＋＝R真＋RA，所以R真＝R測(cè)－RA＝(100－0.2) Ω＝99.8 Ω.