資源簡介

(共37張PPT)
第二章　電路及其應用
4. 實驗：測量金屬的電阻率
第2課時　實驗：測量金屬的電阻率
核心素養：1.掌握測量金屬電阻率的原理和方法。2.能夠應用伏安法測量電阻。3.能 夠運用實驗器材進行實驗，能設計表格，會分析實驗數據，形成結論。4.能獨立撰寫 實驗報告，能對實驗結果進行反思和分析誤差。
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研習任務一　實驗原理和操作
教材　認知
1. 實驗目的
（1）學習伏安法測電阻的方法。
（2）測量金屬絲的電阻率。
2. 實驗器材
待測金屬絲、 、 、電壓表、 、學生電源、 開關、 和導線若干。
毫米刻度尺　
螺旋測微器　
電流表　
滑動變阻器　
②伏安法測電阻
電流表
的接法 內接法 外接法
電路
誤差
分析
適用條件 R RA R RV
毫米刻度尺　
螺旋測微器　
研習　經典
[典例1]　在“測定金屬絲的電阻率”的實驗中：
（1）用螺旋測微器測量金屬絲的直徑，其示數如圖甲所示，則該金屬絲直徑的測量 值d＝ 　mm。
甲
[解析]　　（1）螺旋測微器固定刻度示數為零，可動刻度示數為38.7×0.01 mm＝ 0.387 mm，故 d＝0.387 mm。
0.387（0.386～0.388均可）　
（2）請根據如圖乙所示電路圖，用筆畫線代替導線將圖丙中的實驗器材連接起來， 并使滑動變阻器的滑片P置于b端時接通電路后的電流最小。
乙 丙
[答案]（2）見解析圖
[解析]（2）接法如圖所示，

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研習任務二　實驗數據處理、
誤差分析與注意事項
教材　認知
1. 數據處理
（1）公式法求電阻：測量多組 、 值，求出對應的電阻后取平均 值，不能對電流、電壓取平均值。
（2）圖像法求電阻：作出U－I圖像，由圖像的 求出電阻值，在設定標度時 要盡量使各點間的距離拉大一些，連線時要讓各點均勻分布在直線的兩側，個別偏離 較遠的點可以不予考慮。
電壓　
電流　
斜率　
2. 誤差分析
（1）電阻絲通電時溫度升高，使所測電阻率比常溫下電阻率略大。
（2）電阻絲長度及電阻絲直徑測量不準確。
3. 注意事項
（1）為了方便，應在金屬絲連入電路前測導線直徑，為了準確，應測量拉直懸空的 連入電路的金屬絲的有效長度，且各測量三次，取平均值。
（2）測量電路應選用電流表外接法，且測電阻時，電流不宜過大，通電時間不宜太 長，因為電阻率隨溫度而改變。
（3）為準確求出R的平均值，應多測幾組U、I數值，然后采用U－I圖像法求出 電阻。
研習　經典
[典例2]　在“測定金屬絲的電阻率”實驗中，所用測量儀器均已校準，待測金屬絲 接入電路部分的長度約為50 cm。
（1）用螺旋測微器測量金屬絲的直徑，其中某一次測量結果如圖所示，其讀數應 為 　mm（該值接近多次測量的平均值）。
[解析]?。?）螺旋測微器的讀數為0＋39.8×0.01 mm＝0.398 mm。
0.398（0.397～0.399均正確）　
（2）用伏安法測金屬絲的電阻Rx。實驗所用器材為電池組（3 V）、電流表、電壓 表、滑動變阻器R（0～20 Ω，額定電流2 A）、開關、導線若干。
某小組同學利用以上器材按照圖正確連接好電路，進行實驗測量，記錄數據如下：
次數 1 2 3 4 5 6 7
U/V 0.10 0.30 0.70 1.00 1.50 1.80 2.30
I/A 0.020 0.060 0.160 0.220 0.340 0.460 0.520
（3）這個小組的同學在坐標紙上建立U－I坐標系，如圖所示，圖中已標出了與測量 數據對應的4個坐標點。請在圖中標出第2、4、6次測量數據的坐標點，并描繪出U－I 圖線。由圖線得到金屬絲的阻值Rx＝ 　Ω（保留兩位有效數 字）。
4.4（4.3～4.7均可）　
[解析]（3）圖線應過原點，選盡可能多的點連成一條直 線，不在直線上的點均勻分布在直線兩側，偏離較遠的 點應舍去，如圖所示。
圖線的斜率表示金屬絲的電阻，因此金屬絲的電阻值 Rx≈4.4 Ω。
（4）根據以上數據可以估算出金屬絲電阻率約為 　。（π取3.14）
A. 1×10－2 Ω·m B. 1×10－3 Ω·m
C. 1×10－6 Ω·m D. 1×10－8 Ω·m
C　
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研習任務三　實驗拓展與創新
[典例3]　某小組探究未知金屬絲的電阻率，根據實驗需要已選用了規格和量程合適 的器材，按照以下步驟開展實驗。
甲 乙 丙
[解析]?。?）金屬絲直徑為5.5 mm＋19.3×0.01 mm＝5.693 mm；
（2）按圖乙連接好電路進行測量，先將滑動變阻器R2的滑動片P置于a端；
5.693（5.691～
5.695均可）　
研習　經典
（3）接著將單刀雙擲開關S1擲向1，調節滑動變阻器，得如圖乙電流表讀數 為 　A，然后斷開S2；
[解析]（3）最小刻度為0.02 A，則電流表讀數為0.28 A；
（4）電阻箱R1的阻值調至較大，將單刀雙擲開關S1擲向2，保持滑動變阻器滑片位置 不變，閉合開關S2，調電阻箱使得電流表讀數逐漸增大到上一步讀數，記錄電阻箱讀 數為R；
0.28　
R　

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課時作業
1. 某同學要測量一新材料制成的圓柱形均勻電阻絲的電阻率ρ，步驟如下：
甲 乙 丙
（1）用游標為20分度的游標卡尺測量其長度如圖甲所示，由圖甲可知其長度L ＝ mm。
解析：（1）由圖甲所示可知，游標卡尺主尺示數為13 mm，游標尺示數為15×0.05 mm＝0.75 mm，游標卡尺示數為13 mm＋0.75 mm＝13.75 mm。
13.75　
[基礎訓練]
1
2
3
4
（2）用螺旋測微器測量其直徑如圖乙所示，由圖乙可知其直徑D＝ mm。
解析：（2）由圖乙所示可知，螺旋測微器固定刻度示數為0.5 mm，可動刻度示數為 45.0×0.01 mm＝0.450 mm，螺旋測微器示數為0.5 mm＋0.450 mm＝0.950 mm。
0.950　
1
2
3
4
（3）用多用電表的電阻“×10”擋，按正確的操作步驟粗測此電阻絲的電阻，表盤 的示數如圖丙所示，則其阻值約為R0＝ Ω。
解析：（3）用多用電表的電阻“×10”擋，由圖丙所示可知，電阻阻值為11×10 Ω ＝110 Ω。
110　

1
2
3
4
2. 在“測定金屬的電阻率”的實驗中，
　　　
（1）某同學用螺旋測微器測金屬絲直徑時，測得結果如圖甲所示，則該金屬絲的直 徑為 mm。
解析：（1）螺旋測微器的讀數為d＝2.5 mm＋43.7×0.01 mm＝2.937 mm。
2.937　
甲　　　　　　　　　乙
1
2
3
4
（2）用量程為3 V的電壓表和量程為0.6 A的電流表測金屬絲的電壓和電流時的讀數 如圖乙所示，則電壓表的讀數為 V，電流表的讀數為 A。
解析：（2）因電壓表的每小格讀數為0.1 V，所以應估讀到0.01 V，所以電壓表的讀 數為U＝2.60 V；同理，電流表的每小格讀數為0.02 A，應估讀到0.01 A，所以電流 表的讀數為I＝0.52 A。
2.60　
0.52　
1
2
3
4
（3）用米尺測量金屬絲的長度L＝0.810 m。利用以上測量數據，可得這種材料的電 阻率為 Ω·m（保留兩位有效數字）。
4.2×10－5　
1
2
3
4
3. 某同學欲測量一段金屬絲Rx的電阻率，待測金屬絲粗細均勻，阻值約為100 Ω。備 選器材如下：
A. 量程為0～50 mA、內阻約為50 Ω的電流表
B. 量程為0～0.6 A、內阻約為0.2 Ω的電流表
C. 量程為0～5 V、內阻約為15 kΩ的電壓表
D. 最大阻值為10 Ω、額定電流為2 A的滑動變阻器R
E. 電動勢為E＝5 V、內阻很小的直流電源
F. 開關一個，導線若干
G. 螺旋測微器，刻度尺
1
2
3
4
（1）該同學用螺旋測微器測量待測金屬絲的直徑D如圖所示，則螺旋測微器的讀數 為 　mm。
解析：（1）螺旋測微器讀數5.5 mm＋0.400 mm＝5.900 mm。
（2）為了盡可能精確地測量該金屬絲的電阻率，電流表應選用 ?。ㄌ睢癆”或 “B”）。
5.900（±0.001）　
A　
1
2
3
4
（3）為了盡可能精確地測量該金屬絲的電阻，下列電路圖正確的是 ?。ㄌ钫_ 答案標號）。
A B
C D
B　
1
2
3
4
（用題中所給的字母表示）。

1
2
3
4
[能力提升]
4. （1）用伏安法測量約5 Ω左右的金屬絲的電阻率，實驗室備有下列器材可供 選擇：
A. 電壓表（量程0～3 V，內阻約15 kΩ）
B. 電壓表（量程0～15 V，內阻約75 kΩ）
C. 電流表（量程0～3 A，內阻約0.2 Ω）
D. 電流表（量程0～0.6 A，內阻約1 Ω）
E. 滑動變阻器R1（0～20 Ω，0.6 A）
F. 滑動變阻器R2（0～2 000 Ω，0.6 A）
G. 電池組E（電動勢3 V）
H. 開關S，導線若干
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2
3
4
為了能測得多組實驗數據，并盡可能提高測量精度，電壓表應選用 ，電流表 應選用 ，滑動變阻器應選用 .（填寫器材前面的字母）
A　
D　
E　
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2
3
4
（2）某興趣小組用電流表內接法和外接法分別測量了一段2B鉛筆芯的多組電流I和電 壓U的數值，并分別描繪了U－I圖像，如圖甲所示。其中，用電流表外接法得到的是 用 （填“實線”或“虛線”）表示的圖像，并由此得到這段鉛筆芯的電阻 值為 Ω。（保留兩位有效數字）
虛線　
3.1　
圖甲
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4
圖乙

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（4）圖丙中已經根據圖乙電路連接了部分導線，滑動變阻器的滑片P置于變阻器的最 左端。請完成實物間的連線。
答案：（4）圖見解析
圖丙
解析： （4）根據圖乙電路圖，實物連線如圖所示
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