测定金属的电阻率实验正式版

图7-3-3
定律Rx=ρl/S，得出计算金属丝电阻率的公式ρ=RxS/l=πd2U/(4lI)。
三、实验器材 被测金属丝、米尺、螺旋测微器、电压表、电流表、直流电源、开关、滑动变阻器、导线若干。
四、实验步骤 1.用螺旋测微器在金属丝的三个不同位置分别测量金属丝的直径，将测量结果记入表格，求直径的平均值，计算出金属丝的 横截面积。 2.用米尺测量接入电路中的被测金属丝的长度l，测量三次，将测量结果记入表格中。 3.按图7-3-3所示的电路连接好器材，注意滑动变阻器应调在阻值最大的位置，电流表和电压表选择好适当的量程。 4.闭合开关S，调节滑动变阻器的滑动触片，读出几组相应的电流表和电压表的示数I和U的值，记入记录表格内。 5.打开开关S，拆除电路，整理好实验器材。 6.数据处理 根据上面记录的数据，完成以下表格内容：
金属丝上移动。请根据现有器材，设计实验电路，并连接电路实物图(图7-3-4)。
(2)实验的主要步骤如下：
①正确连接电路，设定电阻箱的阻值，开启电源，合上开关；
②读出电流表的示数，记录金属夹的位置；
③断开开关，___________Biblioteka Baidu____，合上开关，重复②的操作。
(3)该小组测得电流与金属丝接入长度关系的数据，并据此给出了如图
实验7：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.螺旋测微器的构造原理及读数 (1)螺旋测微器的构造 如图7-3-1所示是常用的螺旋测微器，它的小砧A和固定刻度B固定在框架C上。旋钮D、 微调旋钮D′和可动刻度E、测微螺杆F连在一起，通过精密螺纹套在B上。 (2)螺旋测微器的原理 测微螺杆F与固定刻度B之间的精密螺纹的螺距为0.5 mm，即旋钮D每旋转一周，F前 进或后退0.5 mm，而可动刻度E上的刻度为50等份，每转动一小格，F前进或后退0.01 mm。 即螺旋测微器的精确度为0.01 mm。读数时误差出现在毫米的千分位上，因此，螺旋测微 器又叫千分尺。 (3)读数：测量时被测物体长度的整数毫米数由固定刻度读出，小数部分由可动刻度读 出。 测量值(毫米)=固定刻度数(毫米)(注意半毫米刻线是否露出)+可动刻度数(估读一 位)×0.01(毫米)
电流I/A
电阻R/Ω
R /Ω
1
2
3
(4)金属丝材料的电阻率ρ= R S / L=_________Ω·m。
五、注意事项
1.为了减小金属丝横截面积带来的误差，测量直径时用螺旋测微器在金属丝的 三个不同位置各测量一次，取平均值；
2.测量金属丝的长度应该在接入电路后且在拉直的状态下进行，为减小误差应 测量三次取平均值；
2.伏安法测电阻 (1)电流表的内接法和外接法的比较
内接法
电路图
误差原因 电阻测量值 适用条件 适用于测量
电流表分压 U测=Ux+UA R测=U测/I测= Rx+RA>Rx 测量值大于真实值
RA<<Rx
大电阻
外接法
电压表分流 I测=Ix+IV R测=U测/I测
=RxRV/(Rx+RV)<Rx 测量值小于真实值
RV>>Rx 小电阻
(2)两种电路的选择
①定量判定法
若已知待测电阻的大致阻值Rx，电流表的内阻RA和电压表的内阻RV，则：当 Rx>>RA或Rx/RA>RV/Rx时，选用“内接法”，当Rx<<RV或Rx/RA<RV/Rx时，选用 “外接法”，当Rx/RA=RV/Rx时，两种接法均可。简单概括即为“大内偏大，小外 偏小”。
②试触法
若不知Rx的大约阻值，可采用“试触法”，将电路如图7-3-2 所示连接，空出电压表的一个接头S，然后将S分别与a，b接触 一下，观察两表示数变化情况。
图7-3-2
a.若电流表示数变化明显，说明电压表分流作用较强，即
Rx阻值较大，应采用“内接法”，S应接b。 b.若电压表示数变化明显，说明电流表分压作用较强，即
(1)金属丝的长度 l =_____cm=______m；
实验次数 1
长度l/cm
长度平均 l /cm
直径d/mm 直径平均 d /mm 横截面积S/mm2
2
3
(2)金属丝的横截面积S=________mm2=________m2。
(3)金属丝的电阻 R =__________Ω。
实验次数
电压U/V
Rx阻3值.电较阻小率，的应测采定用原“理外接法”，S应接a。 把金属丝接入如图7-3-3所示的电路中，用电压表测金属丝
两端的电压，用电流表测金属丝中的电流，根据Rx=U/I计算金 属丝的电阻Rx，然后用米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
7-3-5中的关系图线，其斜率为_______A-1·m-1 (保留三位有效数字)；
6.闭合开关S之前，一定要使滑动变阻器的滑动片处在有效电阻最大的位置； 7.对螺旋测微器读数时，注意半毫米刻度线是否露出。 六、误差分析
1.金属丝的横截面积是利用直径计算而得到的，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，必然带来系统误差； 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。
热点一 电路连接、数据处理
【例1】［2009年高考广东物理卷］某实验小组利用实验室提供的器材探究一种金属丝的电阻率，所用的器
材包括：输出为3 V的直流稳压电源、电流表、待测金属丝、螺旋测微器(千分尺)、米尺、电阻箱、开关
和导线等(图7-3-4)。
(1)他们截取了一段金属丝，拉直后固定在绝缘的米尺上，并在金属丝上夹上一个小金属夹，金属夹可在
3.为了减少由于温度变化而带来的测量误差，实验中注意通电时间不宜过长、 电流不宜过大；
4.测量电路采用电流表外接法，调节滑动变阻器阻值时注意同时观察两个电表 的示数，尽量使表的指针偏转较大，以减少读数误差，但是注意防止超过量程；
5.为了减小实验误差，测量金属丝的电阻时一般电流I、电压U测量多次，求 出对应的电阻后取电阻的平均值，实验中也可以利用U-I图线求电阻；