物理必修 第三冊第十一章 電路及其應(yīng)用3 實驗：導(dǎo)體電阻率的測量備課課件ppt

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【實驗?zāi)康摹?.掌握螺旋測微器的原理及讀數(shù)方法。2.掌握電流表、電壓表和滑動變阻器的使用方法及電流表和電壓表的讀數(shù)方法。3.會用伏安法測電阻，并能測定金屬的電阻率。
【實驗原理】歐姆定律和電阻定律。用毫米刻度尺測一段金屬絲導(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 =U/I ；又由R =ρL/S得
【螺旋測微器】1（1）構(gòu)造：（2）原理： 可動刻度H上的刻度為50等份，則螺旋測微器的精確度為0.01 mm。
（3）讀數(shù)：①半毫米數(shù)由固定刻度讀出，不足半毫米部分由可動刻度讀出。②測量值（mm）=固定刻度數(shù)（mm）（注意半毫米刻度線是否露出）+可動刻度數(shù)（估讀一位）×0.01（mm）試讀出螺旋測微器的讀數(shù)
固定刻度示數(shù)為2.0 mm，而從可動刻度上讀的示數(shù)為15.0，最后的讀數(shù)為2.0 mm+15.0×0.01 mm=2.150 mm。
伏安法測電阻（1）電流表的內(nèi)接法和外接法的比較
（2）兩種電路的選擇①阻值比較法：先將待測電阻的估計值與電壓表、電流表內(nèi)阻進行比較，若Rx較小，宜采用電流表外接法；若Rx較大，宜采用電流表內(nèi)接法。②比值法:當(dāng) 時,用電流表外接法;當(dāng) 時,用電流表內(nèi)接法。
③實驗試探法：按如圖所示接好電路，讓電壓表一根接線柱P先后與a、b處接觸一下，如果電壓表的示數(shù)有較大的變化，而電流表的示數(shù)變化不大，則可采用電流表外接法；如果電流表的示數(shù)有較大的變化，而電壓表的示數(shù)變化不大，則可采用電流表內(nèi)接法。
【實驗過程】一、實驗步驟1.直徑測定 用螺旋測微器在被測金屬絲上的三個不同位置各測一次直徑， 求出其平均值d，計算出金屬絲的橫截面積
2.電路連接按如圖所示的電路原理圖連接好用伏安法測電阻的實驗電路。
3.長度測量 用毫米刻度尺測量接入電路中的被測金屬絲的有效長度，反復(fù)測量3次，求出其平均值l。
4.U、I測量把滑動變阻器的滑片調(diào)節(jié)到使接入電路中的電阻值最大的位置，電路經(jīng)檢查確認無誤后，閉合開關(guān)S，改變滑動變阻器滑片的位置，讀出幾組相應(yīng)的電流表、電壓表的示數(shù)I和U的值，記入表格內(nèi)，斷開開關(guān)S。
5.拆除實驗線路，整理好實驗器材。
【誤差分析】1.金屬絲的橫截面積是利用直徑計算而得的，直徑的測量是產(chǎn)生誤差的主要來源之一。2.采用伏安法測量金屬絲的電阻時，由于采用的是電流表外接法，測量值小于真實值，使電阻率的測量值偏小。3.金屬絲的長度測量、電流表和電壓表的讀數(shù)等均會帶來偶然誤差。4.由于金屬絲通電后發(fā)熱升溫，會使金屬絲的電阻率變大，造成測量誤差。
【注意事項】1.螺旋測微器的使用(1)測量時,當(dāng)測微螺桿P將要接觸被測物體時,要停止使用旋鈕K,改用微調(diào)旋鈕K′,當(dāng)聽到“咔、咔…”聲后,停止轉(zhuǎn)動,以避免P和被測物體間產(chǎn)生過大的壓力。這樣既可以保護儀器,又能保證測量結(jié)果準(zhǔn)確。(2)螺旋測微器應(yīng)估讀一位，即以mm作單位,應(yīng)讀到小數(shù)點后面第三位。
2.測定金屬的電阻率(1)為了方便,測量直徑應(yīng)在金屬絲連入電路前進行,為了準(zhǔn)確測量金屬絲的長度,應(yīng)該在連入電路之后在拉直的情況下進行,測量待測金屬絲接入電路的兩個端點之間的長度。(2)本實驗中被測金屬絲的電阻值較小，故應(yīng)采用電流表外接法。(3)開關(guān)S閉合前，滑動變阻器的阻值要調(diào)到最大。
(4)電流不宜太大（電流表用0～0.6 A量程），通電時間不宜太長,以免金屬絲溫度升高，導(dǎo)致電阻率在實驗過程中變大。(5)實驗連線時,應(yīng)先從電源的正極出發(fā)，依次將開關(guān)、電流表、待測金屬絲、滑動變阻器連成干路，然后再把電壓表并聯(lián)在待測金屬絲的兩端。
例1 在測量金屬絲電阻率的實驗中，可供選用的器材如下：待測電阻絲：Rx（阻值約4 Ω，額定電流約0.5 A）電壓表：V（量程3 V，內(nèi)阻約3 kΩ）電流表：A1（量程0.6 A，內(nèi)阻約0.2 Ω） A2（量程3 A，內(nèi)阻約0.05 Ω）電源：E1（電動勢3 V，內(nèi)阻不計）； E2（電動勢12 V，內(nèi)阻不計）；滑動變阻器：R（最大阻值約20 Ω）；螺旋測微器；毫米刻度尺；開關(guān)S；導(dǎo)線。
(1)用螺旋測微器測量金屬絲的直徑，示數(shù)如圖所示，讀數(shù)為_________mm。
螺旋測微器的固定刻度上顯示為1.5 mm，小數(shù)部分由可動刻度讀得為0.273 mm，二者相加就是測量值,1.5mm+0.273mm=1.773 mm。
(2)若滑動變阻器采用限流接法，為使測量盡量精確，電流表應(yīng)選_______、電源應(yīng)選________（均填器材代號），在虛線框內(nèi)完成電路原理圖。
由于待測電阻絲的電阻較小，故電流表應(yīng)選外接法。
待測電阻絲的額定電流約為0.5 A,為了減小實驗誤差，應(yīng)選量程為0.6 A的電流表A1
待測電阻絲的電阻約為4 Ω，額定電流約為0.5 A，故由歐姆定律得額定電壓約為2 V，所以電源應(yīng)選E1。
例2.某同學(xué)想要了解導(dǎo)線在質(zhì)量相同時電阻與截面積的關(guān)系，選取了材料相同、質(zhì)量相等的5卷導(dǎo)線，進行了如下實驗：（1）用螺旋測微器測量某一導(dǎo)線的直徑如圖所示。讀得直徑d=_______mm。
讀數(shù)為(1+20.0×0.01) mm=1.200 mm。
（2）該同學(xué)經(jīng)實驗測量及相關(guān)計算得到如下數(shù)據(jù)：
請你根據(jù)以上數(shù)據(jù)判斷，該種導(dǎo)線的電阻R與截面積S是否滿足反比關(guān)系？若滿足反比關(guān)系，請說明理由；若不滿足，請寫出R與S應(yīng)滿足的關(guān)系。
由數(shù)據(jù)可得：R與S不成反比，R與S2成反比（或RS2=恒量）
1.用螺旋測微器測量某金屬絲直徑的結(jié)果如圖所示. 該金屬絲的直徑是________mm.
答案　1.706(1.705～1.707均可)
固定刻度讀數(shù)為1.5 mm
可動刻度讀數(shù)為20.6×0.01 mm
1.5 mm＋20.6×0.01 mm＝1.706 mm
2.某興趣小組在做“測定金屬絲的電阻率”的實驗中, 通過粗測電阻絲的電阻約為5 Ω, 為了使測量結(jié)果盡量準(zhǔn)確, 從實驗室找到以下供選擇的器材: A. 電池組(3 V, 內(nèi)阻約1 Ω)B. 電流表A1(0～3 A, 內(nèi)阻0.0125 Ω)C. 電流表A2(0～0.6 A, 內(nèi)阻約0.125 Ω)
D. 電壓表V1(0～3 V, 內(nèi)阻4 kΩ)E. 電壓表V2(0～15 V, 內(nèi)阻15 kΩ)F. 滑動變阻器R1(0～20 Ω, 允許最大電流1 A)G. 滑動變阻器R2(0～2000 Ω, 允許最大電流0.3 A)H. 開關(guān)、導(dǎo)線若干(1)實驗時應(yīng)從上述器材中選用________(填寫儀器前字母代號).
由于電源電動勢為3 V, 則電壓表選D
滑動變阻器要便于調(diào)節(jié)，故選F
2. 電阻絲的電阻約為5 Ω, A. 電池組(3 V, 內(nèi)阻約1 Ω)C. 電流表A2(0～0.6 A, 內(nèi)阻約0.125 Ω)D. 電壓表V1(0～3 V, 內(nèi)阻4 kΩ)F. 滑動變阻器R1(0～20 Ω, 允許最大電流1 A)H. 開關(guān)、導(dǎo)線若干
(2)測電阻時, 電流表、電壓表、待測電阻Rx在組成測量電路時, 應(yīng)采用安培表________接法, 將設(shè)計的電路圖畫在下側(cè)方框內(nèi).
(3)若用螺旋測微器測得金屬絲的直徑d的讀數(shù)如圖, 則讀數(shù)為________mm.
螺旋測微器固定刻度值為0.5 mm, 可動刻度為40.0×0.01 mm, 則讀數(shù)為: 0.900 mm.
(4)若用L表示金屬絲的長度, d表示直徑, 測得電阻為R, 請寫出計算金屬絲電阻率的表達式ρ＝________.