2019-2020年高中物理 測定金屬的電阻率教案 人教版二冊.doc

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2019-2020年高中物理 測定金屬的電阻率教案 人教版二冊 一、實驗?zāi)康模簩W會用伏安法測量電阻的阻值，測定金屬的電阻率。 二、實驗原理：用刻度尺測一段金屬導(dǎo)線的長度L，用螺旋測微器測導(dǎo)線的直徑d，用伏安法測導(dǎo)線的電阻R，根據(jù)電阻定律，金屬的電阻率ρ=RS/L=πd2R/4L 三、實驗器材：①金屬絲②千分尺③安培表④伏特表⑤（3伏）電源⑥（20Ω）滑動變阻器⑦電鍵一個⑧導(dǎo)線幾根 【點撥】被測金屬絲要選用電阻率大的材料，如鐵鉻鋁合金、鎳鉻合金等或300瓦電爐絲經(jīng)細心理直后代用，直徑0.4毫米左右，電阻5~10歐之間為宜，在此前提下，電源選3伏直流電源，安培表選0 0.6安量程，伏特表選0 3伏檔，滑動變阻器選0 20歐。 四、實驗步驟 （1）用螺旋測微器三次測量導(dǎo)線不同位置的直徑取平均值D求出其橫截面積S=πD2/4. V R A S E 圖1 （2）將金屬絲兩端固定在接線柱上懸空掛直，用毫米刻度米尺測量接入電路的金屬絲長度L，測三次，求出平均值L。 （3）根據(jù)所選測量儀器和選擇電路的原則畫好電路圖1，然后依電路圖按順序給實物連線并將滑動變阻器的阻值調(diào)到最大。 點撥：為避免接線交叉和正負極性接錯，接線順序應(yīng)遵循：電源正極→電鍵（斷開狀態(tài)）→滑動變阻器→用電器→安培表正極→安培表負極→電源負極，最后將伏特表并接在待測電路的兩端，即先接干路，后接支路。 （4）檢查線路無誤后閉合電鍵，調(diào)節(jié)滑動變阻器讀出幾組I、U值，分別計算電阻R再求平均值，設(shè)計表格把多次測量的D、L、U、I記下來。 【點撥】測量時通過金屬絲的電流應(yīng)控制在1.00A以下，本實驗由于安培表量程0~0.60A，每次通電時間應(yīng)盡量短（以能讀取電表數(shù)據(jù)為準），讀數(shù)完畢立即斷開電鍵S，防止溫度升高使金屬絲長度和電阻率發(fā)生明顯變化。 計算時，務(wù)必算出每次的電阻值再求平均值，不能先分別求電壓U和電流I的平均值，再由歐姆定律得平均值，否則會帶來較大計算誤差。 五、實驗記錄 測量次數(shù) 1 2 3 平均值 導(dǎo)線長/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 所測金屬的電阻率ρ= （公式）= （代入數(shù)據(jù)）= Ωm 【注意事項】 （1）測量金屬導(dǎo)線的直徑時要用螺旋測微器，直接測量的結(jié)果要估讀下一位數(shù)字。 （2）金屬導(dǎo)線的電阻和電流表的內(nèi)阻相差不很大，因此在用伏安法測電阻時應(yīng)采用電流表的外接法，開始實驗時滑動變阻器在電路中的阻值應(yīng)調(diào)至最大，實驗過程中通過金屬導(dǎo)線的電流不宜過大，以防止溫度升高電阻率發(fā)生變化。 【點撥】（1）：為了減少電阻的計算誤差，可以作U-I圖象求出電阻的平均值 【點撥】（2）：經(jīng)驗表明，引起實驗誤差的原因可能是： ①采用外接法則由于伏特表的分流影響，造成電阻測量值偏大，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 ③計算未遵從有效數(shù)字運算法則 實驗中易混淆的是：R=U/I和R=ρL/S兩個定律，這兩個定律都是實驗定律，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關(guān)，注意R=U/I中，電阻與U、I無關(guān)；R=ρL/S中，電阻率與L和S無關(guān)，使用這兩式時ρ是不變的。 易錯的是：測量電路（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平均值的計算等。 易忘的是：金屬絲未接入電路就測量其長度，用千分尺測直徑D前未查零誤差、測D時未按三個不同位置測量取平均值。 六、實驗結(jié)論 由實驗表中數(shù)據(jù)計算得出，待測金屬絲的電阻率平均值。 七、例題分析： （1997年高考題）某電壓表的內(nèi)阻在20～50kW之間，現(xiàn)要測量其內(nèi)阻，實驗室提供下列可選用的器材： 待測電壓表（量程3V）； 電流表（量程200mA）； 電流表（量程5mA）； 電流表（量程0.6A）； 滑動變阻器R（最大阻值1kW）； 電源e（電動勢4V）； 電鍵S。 ⑴所提供的電流表中，應(yīng)選用______（填寫字母代號）。 ⑵為了盡量減小誤差，要求測多組數(shù)據(jù)，畫出符合要求的實驗電路（其中電源和電鍵及其連線已畫出）。 〖解答：⑴若將電壓全部加在待測電壓表上，電流的最大值為Imax≈103=200(mA)，在保證表不被燒壞、且讀數(shù)比較準確時，應(yīng)選電流表。 ⑵為減小實驗誤差，又保證電壓表不損壞（量程為3V），應(yīng)采用分壓式接法接入滑動變阻器（因電壓表內(nèi)阻至少是R的20倍）。若采用限流式接法接入滑動變阻器時，電壓表有可能損壞，所以正確電路如圖所示?！? 八、鞏固練習 1．（4）運用R=U/I和R=ρL/S的實驗原理測定金屬絲的電阻率，某同學總結(jié)如下幾點，你認為正確的是[ ] A．選定金屬絲接入電路的長度越長，金屬絲上的電壓降越大。 B．金屬絲兩端的電壓越高，其電阻越大。 C．金屬絲電阻隨溫度改變而改變。 D．選定金屬絲長度一經(jīng)固定，這段長度的電阻就為定值。（答案：C） 2．測定一根粗細均勻的阻值約為幾歐的金屬絲的電阻率可供選擇的實驗器材如下： A．伏特表（0 3伏，內(nèi)阻3千歐） B．伏特表（0 15伏，內(nèi)阻20千歐） C．安培表（0 0.6安，內(nèi)阻1歐） D．安培表（0 3安，內(nèi)阻0.2歐） E．滑動變阻器（0 20歐，I允=1.00安） F．滑動變阻器（0 100歐，I允=0.60安） G．6伏電池組 H．電鍵、導(dǎo)線若干 ①電路實驗時應(yīng)選用器材：______（填序號） ②畫出試驗原理圖。 【以下題目供參考】 3．（xx年全國高考理綜）實驗室中現(xiàn)在器材如實物圖1所示，有： 電池E，電動勢約10V，內(nèi)阻約1Ω；電流表A1，量程10A，內(nèi)阻r1約0.2Ω；電流表A2，量程300mA，內(nèi)阻約5Ω；電流表A3，量程為250mA，內(nèi)阻約5Ω；電阻箱R1，最大值999.9Ω，阻值最小改變量為0.1Ω；滑動變阻器R2，最大阻值100Ω；開關(guān)S，導(dǎo)線若干。 要求用圖2所示的電路測定圖中電流表A的內(nèi)阻。 （1）在所給的三個電流表中，哪幾個可用此電路精確測出其內(nèi)阻答：（ ） （2）在可測的電流表中任選一個作為測量對象，在實物圖上連成測量電路。 （3）你要讀出的物理量是（ ）用這些物理量表示待測內(nèi)阻的計算公式是（ ） R2 1 7 6 5 4 3 2 8 9 0 1 7 6 5 4 3 2 8 9 0 1 7 6 5 4 3 2 8 9 0 1 7 6 5 4 3 2 8 9 0 1 7 6 5 4 3 2 8 9 0 1 7 6 5 4 3 2 8 9 0 1 100 10 10000 100000 1000 E R1 A3 A1 A2 S R1 R2 A A1 S E 圖1 圖2