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测定金属的电阻率
教学科目高三物理
授课老师陈树仁
学生邓景远
档案序号
个性化教学辅导方案
课时统计:
第()课时共()课时授课时间:
2013年4月16日
教学
内容
测定金属的电阻率
教学
目标
1.学习用伏安法测量电阻的阻值,测定金属的电阻率.
2.练习使用螺旋测微器,会使用常用的电学仪器.
重点难点
1.掌握测电阻率的原理
2.分析误差原因
教
学
过
程
1、知识梳理
(一)实验原理
由电阻定律
得
.金属导线的电阻R用伏安法测量,金属导线的长度l用米尺测量,金属导线的横截面积S可由其直径d算出,即
,d可由螺旋测微器测出.
(二)、实验器材
①金属丝 ②螺旋测微器 ③电流表 ④电压表⑤直流电源 ⑥滑动变阻器 ⑦电键一个 ⑧导线若干 ⑨米尺(毫米刻度尺).
(三)、实验步骤
1.用螺旋测微器在被测金属导线上的三个不同位置各测一次直径,填入实验记录表格,求出其平均值d,计算出导线的横截面积.
2.将金属丝两端固定在接线柱上悬空拉直,用毫米刻度尺测量接入电路中的金属导线的有效长度,反复测量3次,填入实验记录表格,求出其平均值l.
实验记录
测量次数
1
2
3
平均值
导线长(m)
导线直径(m)
导线的横截面积S=πd2/4=(代入数据)________m2=_______m2.
3.按上图所示的电路图连好实物图,把滑动触头调节到连入电路中阻值最大的位置.
4.电路经检查确认无误后,闭合电键S.改变滑动变阻器触头的位置,读出几组相应的电流表、电压表的示数I和U的值,填入实验记录表格.断开电键S,求出导线电阻R的平均值.
(四)实验记录
测量次数
1
2
3
电阻平均值
电压U/V
电流I/A
电阻R/Ω
也可采用U-I图象法,求电阻R.
5.所测金属的电阻率
(代入数据)________Ω·m=_________Ω·m.
6.拆去实验线路,整理好实验器材.
(五)、注意事项
1.在本实验中,由于所测金属导线的电阻一般较小,致使
,故应采用电流表外接法.
2.由于所测金属导线的电阻一般远小于滑动变阻器的最大阻值,故一般采用滑动变阻器的限流式接法.
3.在用伏安法测电阻时,通过待测导线的电流值不宜过大,通电时间也不宜过长,以免金属导线的温度明显升高,造成其电阻率在实验过程中逐渐增大.
六、误差分析
1.测量误差:
测量金属丝的直径、长度以及电流、电压时出现读数误差.
2.由于采用电流表外接法,电压表的分流造成电阻测量值偏小(若误用内接法,则电流表分压影响更大).
3.通电电流太大或时间太长,致使电阻丝发热,电阻率随之变化.
经典剖析
【例1】
用螺旋测微器测量某一导线的直径如图10-4-2所示.
图10-4-2
读得直径d=________mm.
课
堂
练
习
1、在“测量金属电阻率”的实验中,实验所备器材如下
A.电源:
干电池一节(1.5V),内阻不计
B.金属丝电阻(约为3欧)
C.直流电流表:
0—0.6A,内阻0.1欧
D.直流电流表:
0—3A,内阻0.02欧
E.直流电压表:
0—3V,内阻3千欧
F.直流电压表:
0—15V,内阻15千欧
G.滑动变阻器:
0一10欧,
H.滑动变阻器:
0—1500欧
(1)本实验采用限流电路,电压表选,电流表选,滑动变阻器选。
(2)本实验采用电流表接,以减小实验误差。
(3)在提供的框图中画出实验电路图。
连接实物图。
2、(2009浙大附中)有一根细长而粗细均匀的金属管线样品,横截面如图10-4-5所示.此金属管线长约30cm,电阻约10Ω.已知这种金属的电阻率为ρ,因管内中空部分截面积形状不规则,无法直接测量,请你设计一个实验方案,测量中空部分的截面积S0,现有如下器材可选:
A.毫米刻度尺
B.螺旋测微器
C.电流表A1(600mA,1.0Ω)
D.电流表A2(3A,0.1Ω)
E.电压表V(3V,6kΩ)
F.滑动变阻器R1(2kΩ,0.5A)
G.滑动变阻器R2(10Ω,2A)
H.蓄电池E(6V,0.05Ω)
I.开关一个,带夹子的导线若干
(1)上述器材中,应选用的器材有________(只填代号字母).
(2)在下面方框中画出你所设计的电路图,并把图10-4-6的实物连成实际测量电路,要求尽可能测出多组有关数值.
(3)实验中要测量的物理量有:
_________.
(4)计算金属管线内部空间截面积S0的表达式为:
S0=_________.
规律总结
实验连线时,为避免接线交叉和正负极性接错,应先从电源的正极出发,依次将电源、电键(断开状态)、电流表、待测金属导线、滑动变阻器连成主干线路(闭合电路),然后再把电压表并联在待测金属导线的两端.即先接干路,后接支路.
变式练习
1、在做“测定金属丝的电阻率”的实验中,若待测金属丝的电阻约为5Ω,要求测量结果尽量准确,提供以下器材供选择:
A.电池组(3V,内阻约1Ω)
B.电流表(0~3A,内阻0.0125Ω)
C.电流表(0~0.6A,内阻约0.125Ω)
D.电压表(0~3V,内阻4kΩ)
E.电压表(0~15V,内阻15kΩ)
F.滑动变阻器(0~20Ω,允许最大电流1A)
G.滑动变阻器(0~2000Ω,允许最大电流0.3A)图10-4-8
H.开关、导线若干
(1)实验时应从上述器材中选用__________(填写仪器前字母代号).
(2)测电阻时,电流表、电压表、待测电阻Rx在组成测量电路时,应采用电流表_________接法,电阻测量值比真实值偏__________(选填“大”或“小”).
(3)若用螺旋测微器测得金属丝的直径d的读数如图10-4-8所示,则读数为_________mm.
(4)若用L表示金属丝的长度,d表示直径,测得电阻为R,请写出计算金属丝电阻率的表达式ρ=_________.
课
后
作
业
基础训练
1.某同学用螺旋测微器测量一铜丝的直径的示数如图10-4-3所示,该铜丝的直径为________mm.
2.在“测定金属的电阻率”实验中,需要测金属丝的长度和直径.现用最小分度为1mm的米尺测金属丝长度,图10-4-4中箭头所指位置是拉直的金属丝两端在米尺上相对应的位置,测得的金属丝长度为________mm.在测量金属丝直径时,如果受条件限制,身边只有米尺1把和圆柱形铅笔1支.如何较准确地测量金属丝的直径?
请简述测量方法:
_________.
图10-4-4
提高训练
1.如图10-4-9甲、乙所示为两种测电阻Rx的电路,下面说法正确的是( )
图10-4-9
A.甲、乙都对,甲比乙的误差小
B.甲、乙都对,甲比乙的误差大
C.甲测大电阻时误差小,乙测小电阻时误差小
D.甲测小电阻时误差小,乙测大电阻时误差小
2.在“测定金属的电阻率”实验中,以下操作中错误的是( )
A.用米尺量出金属丝的全长三次,算出其平均值
B.用螺旋测微器在金属丝三个不同部位各测量一次直径,算出其平均值
C.用伏安法测电阻时采用电流表内接线路,多次测量后算出其平均值
D.实验中应保持金属丝的温度不变
3.(2007湖北八校联考)
(1)某学生用螺旋测微器在测定某一金属丝的直径时,测得的结果如图10-4-10甲所示,则该金属丝的直径d=_________mm.另一位学生用游标尺上标有20等分刻度的游标卡尺测一工件的长度,测得的结果如图10-4-10乙所示,则该工件的长度L=________cm.
(2)某待测电阻Rx的阻值约为20Ω,现要测量其阻值,实验室提供器材如下:
A.电流表A1(量程150mA,内阻r1=10Ω)
B.电流表A2(量程20mA,内阻r2=30Ω)
C.定值电阻R0=10Ω
D.滑动变阻器R,最大阻值为10Ω
E.电源E,电动势E=4V(内阻不计)
F.开关S及导线若干
①根据上述器材完成此实验,测量时要求电表读数不得小于其
量程的
请你在虚线框内画出测量Rx的一种实验原理图(图
中元件用题干中相应英文字母符号标注).
②实验时电流表A1的读数为I1,电流表A2的读数为I2,用已知和测得的物理量表示Rx=_______.
4、(10分)
(2)在探究金属丝的电阻与金属丝长度的关系的实验中,某实验小组得到了如图所示的R-L实验图线,则图线的斜率与导线的横截面积的乘积表示的物理量是________。
为了测量金属丝的电阻(阻值在5-10Ω间),实验提供了下列器材和电路:
A、电压表(0~3V,内阻1k)B、电压表(0~15V,内阻5k)
C、电流表(0~0.6A,内阻2)D、电流表(0~3A,内阻0.5)
E、滑动变阻器(10,0.2A)F、滑动变阻器(50,0.6A)
G、直流电源(6V,内阻不计)另有开关一个、导线若干。
实验中电路应选________,电压表应选______________,电流表应选______________,滑动变阻器应选______________。
(只填器材的字母代号)。
5、从下表中选出适当的实验器材,设计一电路来测量“金属丝的电阻率”。
要求方法简捷,有尽可能高的测量精度,并能得到多组数据。
金属丝(L)长度为L0直径为D
电流表(A1)量程10mA内阻r1=40Ω
电流表(A2)量程500
A内阻r2=750Ω
电压表(V)量程10V内阻10kΩ
电阻(R1)阻值为100Ω起保护作用
滑动变阻器(R2)总阻值约20Ω
电池(E)电动势1.5V内阻很小
开关(S)导线若干
(1)画出电路图,并标明所用器材的代号。
(2)若选测量数据中的一组数据计算电阻率
,则所用的表达式
=________________,式中各符号的意义是________________________________________________________________________________。
6、
(1)图甲的螺旋测微器的读数是______mm;图乙的游标卡尺的读数是______mm。
(2)某兴趣小组为了测量一待测电阻Rx的阻值,准备先用多用电表粗测出它的阻值,然后再用伏安法精确地测量,实验室里准备了以下器材:
A、多用电表B、电压表Vl,量程3V,内阻约5kΩ
C、电压表V2,量程15V,内阻约25kΩD、电流表Al,量程0.6A,内阻约0.2Ω
E、电流表A2,量程3A,内阻约0.04ΩF、电源,电动势E=4.5V
G、滑动变阻器Rl,最大阻值5Ω,最大电流为3A
H、滑动变阻器R2,最大阻值200Ω,最大电流为1.5AI、开关S、导线若干
①在用多用电表粗测电阻时,该兴趣小组首先选用“×10”欧姆挡,其阻值如图(甲)中指针所示,为了减小多用电表的读数误差,多用电表的选择开关应换用_________欧姆挡;
②按正确的操作程序再一次用多用电表测量该待测电阻的阻值时,其阻值如图12(乙)中指针所示,则Rx的阻值大约是_________Ω;
③在用伏安法测量该电阻的阻值时,要求尽可能准确,并且待测电阻的电压从零开始可以连续调节,则在上述提供的器材中电压表应选____________;电流表应选____________;滑动变阻器应选____________。
(填器材前面的字母代号)
④在虚线框内画出用伏安法测量该电阻的阻值时的实验电路图。
课
后
小
结
本节课知识传授完成情况:
完全能接受□部分能接受□不能接受□
学生的接受程度:
很积极□比较积极□一般□不积极□
学生上次的作业完成情况:
数量%完成质量:
优□良□中□
下节课的教学内容:
备注
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时间
教研组长
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教学主任
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- 测定 金属 电阻率
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