【高中】2018-2019学年最新高二物理人教版选修3-1课件：第二章第6节实验二：测定金属的电阻率
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d S＝π22， 直径
三、实验器材 被测金属丝、螺旋测微器、毫米刻 度尺、电池组、电流表、电压表、滑动 变阻器、开关、导线若干。
4．U、I 测量：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，记入表格内，断开开关 S。 5． 拆去实验线路， 整理好实验器材。
五、数据处理 1．在求 Rx 的平均值时可用两种方法 U (1)用 Rx＝ I 分别算出各次的数值，再取平均值。 (2)用 UI 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 S πd2U 阻率计算式 ρ＝Rx l ＝ 。 4lI
六、误差分析 1．金属丝的横截面积是利用直径计算而 得，直径的测量是产生误差的主要来源之一。 2．采用伏安法测量金属丝的电阻时，由 于采用的是电流表外接法，测量值小于真实 值，使电阻率的测量值偏小。
[典型例题] 例 2.在做“测定金属丝的电阻率”的实 验时，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： A．电池组(电动势约 3 V) B．电流表(3 A，内阻约 0.0 125 Ω)
C．电流表(0.6 A，内阻约 0.125 Ω) D．电压表(3 V，内阻约 4 kΩ) E．电压表(15 V，内阻约 15 kΩ) F．滑动变阻器(0～20 Ω，允许最大电流 1 A) G． 滑动变阻器(0～2 000 Ω， 允许最大电流 0.3 A) H．开关、导线若干
3．测量被测金属导线的有效长度， 是指测量待测导线接入电路的两个端点 之间的长度，亦即电压表两端点间的待 测导线长度，测量时应将导线拉直，反 复测量三次，求其平均值。 4．测金属导线直径一定要选三个不 同部位进行测量，求其平均值。
5．闭合开关 S 之前，一定要使滑动变 阻器的滑片处在有效电阻值最大的位置。 6． 在用伏安法测电阻时， 通过待测导线 的电流强度 I 不宜过大(电流表用 0～0.6 A 量 程)，通电时间不宜过长，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。
7．求 R 的平均值时可用两种方法：第一 种是用 R＝U/I 算出各次的测量值，再取平均 值；第二种是用图象(UI 图线)来求出。若采用 图象法，在描点时，要尽量使各点间的距离拉 大一些，连线时要尽可能地让各点均匀分布在 直线的两侧，个别明显偏离较远的点可以不予 考虑。
[典型例题] 例 1.实验室购买了一捆标称长度为 100 m 的铜导线，某同学想通过实验测定其实际长度。 该同学首先测得导线横截面积为 1.0 mm2，
回答下列问题： (1) 实 验 中 滑 动 变 阻 器 应 选 ________(填“R1”或“R2”)， 闭合开关 S 前 应将滑片移至________端(填“a”或“b”)。
(2)在实物图中，已正确连接了部分导线， 请根据图甲电路完成剩余部分的连接。
(3)调节滑动变阻器，当电流表的读 数为 0.50 A 时， 电压表示数如图乙所示， 读数为 ________V 。 (4) 导线实际长度为 ________m(保留 2 位有效数字)。
3．金属丝的长度测量、电流表和电 压表的读数等会带来偶然误差。 4．由于金属丝通电后发热升温，会 使金属丝的电阻率变大，造成测量误差。
七、注意事项 1．本实验中被测金属导线的电阻值较 小，因此实验电路一般采用电流表外接法。 2．实验连线时，应先从电源的正极出 发，依次将电源、开关、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。
[解析]
(1)因电源电动势约为 3 V， 电压表量程应选用
E 3 V，通过待测电阻的最大电流 Im＝R ＝0.6 A，电流表量 x 程应选用 0.6 A，所以电流表、电压表和滑动变阻器应分别 选用 C、D、F。
再利用图甲所示电路测出铜导线的电阻 Rx， 从而确 定导线的实际长度。可供使用的器材有： 电流表：量程 0.6 A，内阻约 0.2 Ω； 电压表：量程 3 V，内阻约 9 kΩ； 滑动变阻器 R1：最大阻值 5 Ω； 滑动变阻器 R2：最大阻值 20 Ω； 定值电阻：R0＝3 Ω；电源：电动势 6 V，内阻可不 计；开关、导线若干。
(2)如图所示
(3)由于电压表量程 0～3 V，分度值 为 0.1 V，故读数为 2.30 V。(4)Rx 的阻值 l RxS 为 1.60 Ω ，由 Rx＝ ρ S可知， l＝ ρ ＝ 1.60×1.0×10－6 m≈94 m。 1.7×10－8
[答案] (1)R2 (2)见解析图
a
(3)2.30(2.29、、 电压表和滑动变阻器应分别 选取________、 ________和________。 (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 ________( 选填 “ 内 ” 或 “ 外 ”) 接 法 ， 测 量 值 比 真 实 值 偏 ________(选填“大”或“小”)。
一、实验目的 1．掌握电流表、电压表和滑动变阻器的 使用方法及电流表和电压表的读数方法。 2．掌握螺旋测微器的原理及读数方法。 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 l S 由电阻定律 R＝ρS得 ρ＝R l 。金属导 线的电阻 R 用伏安法测量，金属导线的长 度 l 用毫米刻度尺测量， 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。
[解析]
(1)由(3)中电流表的读数为
0.50 A 时， 电压表的读数为 2.30 V 可知， Rx 和 R0 的总阻值约为 4.60 Ω，若选用 滑动变阻器 R1，电源电压为 6 V，电流 表的量程只有 0.6 A，会把电流表烧坏， 故滑动变阻器应该选 R2。闭合开关前应 将滑片移至 a 端保证连入电阻最大。
三、实验器材 被测金属丝、螺旋测微器、毫米刻 度尺、电池组、电流表、电压表、滑动 变阻器、开关、导线若干。
4．U、I 测量：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，记入表格内，断开开关 S。 5． 拆去实验线路， 整理好实验器材。
五、数据处理 1．在求 Rx 的平均值时可用两种方法 U (1)用 Rx＝ I 分别算出各次的数值，再取平均值。 (2)用 UI 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 S πd2U 阻率计算式 ρ＝Rx l ＝ 。 4lI
六、误差分析 1．金属丝的横截面积是利用直径计算而 得，直径的测量是产生误差的主要来源之一。 2．采用伏安法测量金属丝的电阻时，由 于采用的是电流表外接法，测量值小于真实 值，使电阻率的测量值偏小。
[典型例题] 例 2.在做“测定金属丝的电阻率”的实 验时，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： A．电池组(电动势约 3 V) B．电流表(3 A，内阻约 0.0 125 Ω)
C．电流表(0.6 A，内阻约 0.125 Ω) D．电压表(3 V，内阻约 4 kΩ) E．电压表(15 V，内阻约 15 kΩ) F．滑动变阻器(0～20 Ω，允许最大电流 1 A) G． 滑动变阻器(0～2 000 Ω， 允许最大电流 0.3 A) H．开关、导线若干
3．测量被测金属导线的有效长度， 是指测量待测导线接入电路的两个端点 之间的长度，亦即电压表两端点间的待 测导线长度，测量时应将导线拉直，反 复测量三次，求其平均值。 4．测金属导线直径一定要选三个不 同部位进行测量，求其平均值。
5．闭合开关 S 之前，一定要使滑动变 阻器的滑片处在有效电阻值最大的位置。 6． 在用伏安法测电阻时， 通过待测导线 的电流强度 I 不宜过大(电流表用 0～0.6 A 量 程)，通电时间不宜过长，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。
7．求 R 的平均值时可用两种方法：第一 种是用 R＝U/I 算出各次的测量值，再取平均 值；第二种是用图象(UI 图线)来求出。若采用 图象法，在描点时，要尽量使各点间的距离拉 大一些，连线时要尽可能地让各点均匀分布在 直线的两侧，个别明显偏离较远的点可以不予 考虑。
[典型例题] 例 1.实验室购买了一捆标称长度为 100 m 的铜导线，某同学想通过实验测定其实际长度。 该同学首先测得导线横截面积为 1.0 mm2，
回答下列问题： (1) 实 验 中 滑 动 变 阻 器 应 选 ________(填“R1”或“R2”)， 闭合开关 S 前 应将滑片移至________端(填“a”或“b”)。
(2)在实物图中，已正确连接了部分导线， 请根据图甲电路完成剩余部分的连接。
(3)调节滑动变阻器，当电流表的读 数为 0.50 A 时， 电压表示数如图乙所示， 读数为 ________V 。 (4) 导线实际长度为 ________m(保留 2 位有效数字)。
3．金属丝的长度测量、电流表和电 压表的读数等会带来偶然误差。 4．由于金属丝通电后发热升温，会 使金属丝的电阻率变大，造成测量误差。
七、注意事项 1．本实验中被测金属导线的电阻值较 小，因此实验电路一般采用电流表外接法。 2．实验连线时，应先从电源的正极出 发，依次将电源、开关、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。
[解析]
(1)因电源电动势约为 3 V， 电压表量程应选用
E 3 V，通过待测电阻的最大电流 Im＝R ＝0.6 A，电流表量 x 程应选用 0.6 A，所以电流表、电压表和滑动变阻器应分别 选用 C、D、F。
再利用图甲所示电路测出铜导线的电阻 Rx， 从而确 定导线的实际长度。可供使用的器材有： 电流表：量程 0.6 A，内阻约 0.2 Ω； 电压表：量程 3 V，内阻约 9 kΩ； 滑动变阻器 R1：最大阻值 5 Ω； 滑动变阻器 R2：最大阻值 20 Ω； 定值电阻：R0＝3 Ω；电源：电动势 6 V，内阻可不 计；开关、导线若干。
(2)如图所示
(3)由于电压表量程 0～3 V，分度值 为 0.1 V，故读数为 2.30 V。(4)Rx 的阻值 l RxS 为 1.60 Ω ，由 Rx＝ ρ S可知， l＝ ρ ＝ 1.60×1.0×10－6 m≈94 m。 1.7×10－8
[答案] (1)R2 (2)见解析图
a
(3)2.30(2.29、、 电压表和滑动变阻器应分别 选取________、 ________和________。 (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 ________( 选填 “ 内 ” 或 “ 外 ”) 接 法 ， 测 量 值 比 真 实 值 偏 ________(选填“大”或“小”)。
一、实验目的 1．掌握电流表、电压表和滑动变阻器的 使用方法及电流表和电压表的读数方法。 2．掌握螺旋测微器的原理及读数方法。 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 l S 由电阻定律 R＝ρS得 ρ＝R l 。金属导 线的电阻 R 用伏安法测量，金属导线的长 度 l 用毫米刻度尺测量， 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。
[解析]
(1)由(3)中电流表的读数为
0.50 A 时， 电压表的读数为 2.30 V 可知， Rx 和 R0 的总阻值约为 4.60 Ω，若选用 滑动变阻器 R1，电源电压为 6 V，电流 表的量程只有 0.6 A，会把电流表烧坏， 故滑动变阻器应该选 R2。闭合开关前应 将滑片移至 a 端保证连入电阻最大。