高考物理总复习 8 第3讲 实验：测定金属的电阻率教案 新人教版-新人教版高三全册物理教案.docx

第3讲实验：测定金属的电阻率

一、实验目的
1．掌握电流表、电压表和滑动变阻器的使用方法。
2．掌握螺旋测微器和游标卡尺的使用和读数方法。
3．会用伏安法测电阻，进一步测定金属的电阻率。
二、实验原理
1．螺旋测微器
(1)构造：如图甲，S为固定刻度，H为可动刻度。

(2)原理
可动刻度H上的刻度为50等分，则螺旋测微器的精确度为0.01mm。
(3)读数
①测量时被测物体长度的半毫米数由固定刻度读出，不足半毫米部分由可动刻度读出。
②测量值(mm)＝固定刻度数(mm)(注意半毫米刻度线是否露出)＋可动刻度数(估读一位)×0.01(mm)
③如图乙所示，固定刻度示数为2.0mm，可动刻度上的读数为15.5，最后的读数为：2.0mm＋15.5×0.01mm＝2.155mm。
2．游标卡尺
(1)构造(如图所示)：主尺、游标尺(主尺和游标尺上各有一个内、外测量爪)、游标尺上还有一个深度尺，尺身上还有一个紧固螺钉。

(2)用途：测量厚度、长度、深度、内径、外径。
(3)原理：利用主尺的最小分度与游标尺的最小分度的差值制成。
不管游标尺上有多少个小等分刻度，它的刻度部分的总长度比主尺上的同样多的小等分刻度少1mm。常见的游标卡尺的游标尺上小等分刻度有10个的、20个的、50个的，见下表：
刻度
格数/格刻度总长度每小格与
1mm的差值精确度(可
准确到)109mm0.1mm0.1mm2019mm0.05mm0.05mm5049mm0.02mm0.02mm(4)读数：若用x表示由主尺上读出的整毫米数，K表示从游标尺上读出与主尺上某一刻线对齐的游标的格数，则记录结果表达为(x＋K×精确度)mm。
3．伏安法测电阻
电流表的内接法和外接法的比较
内接法外接法电路图误差
原因电流表分压U测＝Ux＋UA电压表分流I测＝Ix＋IV电阻
测量值R测＝eq\f(U测,I测)＝Rx＋RA＞Rx，测量值大于真实值R测＝eq\f(U测,I测)＝eq\f(RxRV,Rx＋RV)＜Rx，测量值小于真实值4.电阻率的测定原理：把金属丝接入如图所示的电路中，用电压表测金属丝两端的电压，用电流表测金属丝的电流，根据Rx＝eq\f(U,I)计算金属丝的电阻Rx，然后用毫米刻度尺测量金属丝的有效长度l，用螺旋测微器测量金属丝的直径d，计算出金属丝的横截面积S；根据电阻定律Rx＝ρeq\f(l,S)，得出计算金属丝电阻率的公式ρ＝eq\f(RxS,l)＝eq\f(πd2U,4lI)。

三、实验步骤
1．用螺旋测微器在被测金属丝的三个不同位置各测一次直径，求出其平均值。
2．按图所示的原理电路图连接好用伏安法测电阻的实验电路。

3．用毫米刻度尺测量接入电路中的被测金属导线的有效长度，反复测量3次，求出其平均值l。
4．把滑动变阻器的滑片调节到使接入电路中的电阻值最大的位置，电路经检查确认无误后，闭合开关S，改变滑动变阻器滑片的位置，读出几组相应的电流表、电压表的示数I和U的值，填入记录表格内，断开开关S，求出导线电阻Rx的平均值。
5．整理仪器。
四、数据处理
1．在求Rx的平均值时可用两种方法
(1)第一种是用Rx＝eq\f(U,I)算出各次的数值，再取平均值。
(2)第二种是用U－I图线的斜率求出。
2．计算电阻率：将记录的数据Rx、l、d的值，代入电阻率计算公式ρ＝Rxeq\f(S,l)＝eq\f(πd2U,4lI)。
五、误差分析
1．金属丝直径、长度的测量带来误差。
2．测量电路中电流表及电压表对电阻测量的影响，因为电流表外接，所以R测<R真，由R＝ρeq\f(l,S)，知ρ测<ρ真。
3．通电电流过大，时间过长，致使电阻丝发热，电阻率随之变化带来误差。
六、注意事项
1．为了方便，测量直径应在导线连入电路前进行，为了准确测量金属丝的长度，应该在连入电路之后在拉直的情况下进行。
2．本实验中被测金属丝的电阻值较小，故须采用电流表外接法。
3．开关S闭合前，滑动变阻器的阻值要调至最大。
4．电流不宜太大(电流表用0～0.6A量程)，通电时间不宜太长，以免金属丝温度升高，导致电阻率在实验过程中变大。

(判断正误，正确的画“√”，错误的画“×”。)
1．50分度的游标卡尺的精确度为0.01mm。(×)
2．螺旋测微器的固定刻度部分的最小分度为1mm。(×)
3．因金属丝电阻较小，所以用伏安法测电阻时应采用内接法。(×)
4．测量金属丝的电阻时，通过金属丝的电流不能过大，通电时间不能过长。(√)

1．(游标卡尺和螺旋测微器的使用)用螺旋测微器测量一根金属丝的直径，测量结果如图甲，其读数为________mm。用游标为50分度的卡尺测量某圆筒的内径，则该游标卡尺的游标尺每一小格的长度为_