7-11-3-实验探究金属丝的电阻率

实验探究：测定金属丝的电阻率1.基础知识2.典例剖析3.创新实验4.跟踪训练第七章恒定电流5.真题演练第2页2017版高三一轮物理教学实用课件结束放映返回目录1.基础知识第3页2017版高三一轮物理教学实用课件结束放映返回目录【实验目的】1.掌握螺旋测微器及游标卡尺的原理及计数方法2.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3.会用伏安法测电阻，并能测定金属的电阻率实验：测定金属的电阻率【实验原理】由R＝ρlS得ρ＝RSl，只要测出金属丝的长度l、横截面积S和导线的电阻R，就可以求出金属丝的电阻率ρ.(1)由R＝UI知,只要测出金属丝两端的电压U和金属丝中的电流I,就可以得出金属丝的电阻，即用伏安法测出金属丝的电阻R.(2)金属丝的长度可以用毫米刻度尺测量．(3)若用实验中直接测出的物理量来表示电阻率，则金属丝电阻率的表达式为ρ＝πd2U4lI.第4页2017版高三一轮物理教学实用课件结束放映返回目录【实验器材】被测金属导线,直流电源（4V）,电流表（0-0.6A),电压表(0-3V),滑动变阻器(50Ω),开关,导线若干,螺旋测微器,米尺【实验方法】伏安法第5页2017版高三一轮物理教学实用课件结束放映返回目录【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，求出其平均值d②接好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，反复测量三次，求出其平均值L④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⑤改变滑动变阻器滑动片的位置，读出几组相应的电流表、电压表的示数I和U的值，记入记录表格内⑥拆除实验线路，整理好实验器材【数据处理】①在求Rx的平均值时可用两种方法用xURI分别算出各次的数值，再取平均值.用U—I图线的斜率求出.②计算电阻率：将记录的数据U、I、L、d的值代入电阻率计算式24xSdURLIL，计算出金属导线的电阻率第6页2017版高三一轮物理教学实用课件结束放映返回目录【注意事项】(1)先测直径，再连电路:为了方便，测量直径时应在金属丝连入电路之前测量；(2)电流表外接法:本实验中被测金属丝的阻值较小，故采用电流表外接法；(3)变阻器调节:开关S闭合前，滑动变阻器的阻值要调至最大.(4)电流控制:电流不宜过大，通电时间不宜过长，以免金属丝温度过高，导致电阻率在实验过程中变大．(5)实物连线: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、待测金属丝、滑动变阻器连成干路，然后再把电压表并联在待测金属丝的两端．第7页2017版高三一轮物理教学实用课件结束放映返回目录【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.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＝ρl/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．第8页2017版高三一轮物理教学实用课件结束放映返回目录2.典例剖析第9页2017版高三一轮物理教学实用课件结束放映返回目录【例2】(2014·山东卷，22)实验室购买了一捆标称长度为100m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1.0mm2,查得铜的电阻率为1.7×10－8Ω·m,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0.6A，内阻约0.2Ω；电压表：量程3V，内阻约9kΩ；滑动变阻器R1：最大阻值5Ω；滑动变阻器R2：最大阻值20Ω；定值电阻：R0＝3Ω；电源：电动势6V，内阻可不计；开关、导线若干。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”）。R2a电阻率的测量及实物连线第10页2017版高三一轮物理教学实用课件结束放映返回目录（2）在下面的实物图中，已正确连接了部分导线，请根据上页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0.50A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）。2.3094转解析第12页2017版高三一轮物理教学实用课件结束放映返回目录【备选】(2013·北京卷,21)某同学通过实验测定一个阻值约为5Ω的电阻Rx的阻值.(1)现有电源(4V，内阻可不计)、滑动变阻器(0～50Ω，额定电流2A)、开关和导线若干，以及下列电表：A．电流表(0～3A，内阻约0.025Ω)B．电流表(0～0.6A，内阻约0.125Ω)C．电压表(0～3V，内阻约3kΩ)D．电压表(0～15V，内阻约15kΩ)为减小测量误差，在实验中，电流表应选用________，电压表应选用________(选填器材前的字母)；实验电路应采用图13中的________(选填“甲”或“乙”)．BC甲解析(1)为了减小误差，应使电流表读数为量程的12～23，因电源电动势为4V，故电压表应选C.因此通过被测电阻Rx的最大电流Im＝35A＝0.6A，故电流表应选B，本题测的是一个小电阻，即RVR＞RRA，所以应采用电流表外接法，故采用图甲．解析显隐第13页2017版高三一轮物理教学实用课件结束放映返回目录(2)图右是测量Rx的实验器材实物图，图中已连接了部分导线．请根据在(1)问中所选的电路图，补充完成图中实物间的连线．P(1)注意连图时,连线的两个端点应分别连接在两个接线柱上,连线间不能交叉.(2)结合前小题结论，应连接成外接限流式接法．在连线前断开开关，且把滑片P置于变阻器左端，使Rx两端的电压最小.(3)先连主回路，电流表与Rx串联连接.(4)再将电压表跨接在Rx的两端.审题析疑第14页2017版高三一轮物理教学实用课件结束放映返回目录解析(3)由题图中可读出电流表的读数为0.50A，电压表的读数为2.6V，故Rx＝UI＝5.2Ω(3)接通开关，改变滑动变阻器滑片P的位置，并记录对应的电流表示数I、电压表示数U.某次电表示数如图所示，可得该电阻的测量值Rx＝U/I＝________Ω(保留两位有效数字)．5.2示数为0.50A示数为2.6V解析显隐第15页2017版高三一轮物理教学实用课件结束放映返回目录解析(4)甲图中引起误差的原因主要是电压表的分流作用，即电流表的测量值大于流经Rx的电流值，选项B正确．乙图中引起误差的原因主要是电流表的分压作用，即电压表的测量值大于Rx两端的电压值，选项D正确．(4)若在(1)问中选用甲电路,产生误差的主要原因是_________；若在(1)问中选用乙电路，产生误差的主要原因是________．(选填选项前的字母)A．电流表测量值小于流经Rx的电流值B．电流表测量值大于流经Rx的电流值C．电压表测量值小于Rx两端的电压值D．电压表测量值大于Rx两端的电压值BD电压表的分流作用引起误差.电流表的分压作用引起误差.解析显隐第16页2017版高三一轮物理教学实用课件结束放映返回目录解析(5)因闭合开关前,滑动变阻器的滑片应处于最大阻值处,设滑动变阻器的总阻值为R，两端总长度为L则接入电路的阻值为R′＝RL(L－x),故被测电阻两端的电压：U＝RxERx＋RLL－x,故选项A正确.答案(5)A(5)在不损坏电表的前提下，将滑动变阻器滑片P从一端滑向另一端，随滑片P移动距离x的增加，被测电阻Rx两端的电压U也随之增加，下列反映U-x关系的示意图中正确的是________．A解析显隐第17页2017版高三一轮物理教学实用课件结束放映返回目录仪器选择的基本思路方法提炼(1)优先考虑安全因素：各电表的实际读数不能超过其量程，电阻类元件中的实际电流(或电压)不能超过其允许的最大电流(或电压)(2)考虑读数误差因素：一般要求各电表的实际读数不小于其量程的,以减小读数误差.(3)仪器选择的一般步骤：①首先选择唯一性的器材；②粗画电路图(暂不接电流表和电压表)；③估算回路中电流和电压的最大值，在电表的指针有较大幅度的偏转但不超过其量程的情况下，结合已知器材的规格，确定实验电路和实验器材．第18页2017版高三一轮物理教学实用课件结束放映返回目录实物图连线的基本原则规律方法对限流式电路：一般是从电源的正极开始，把电源、开关、滑动变阻器以及测量电路顺次连接起来即可。对分压式电路：应先将电源、开关和滑动变阻器的全部电阻用导线连接起来，然后在滑动变阻器上金属杆两端的接线柱中任选一个，依据电路中电流的流向将测量电路部分连接起来即可。第19页2017版高三一轮物理教学实用课件结束放映返回目录【变式训练2】要测量一段阻值大约为5Ω的均匀金属丝的电阻率，除刻度尺、螺旋测微器、电源E(电动势为3V、内阻约为0.5Ω)、最大阻值为20Ω的滑动变阻器R、开关一只、导线若干外，还有电流表和电压表各两只供选择：A1(量程1A、内阻约为1Ω)、A2(量程0.6A、内阻约为2Ω)、V1(量程3.0V、内阻约为1000Ω)、V2(量程15V、内阻约为3000Ω)。(1)用螺旋测微器测量金属丝的直径,如图所示,则金属丝的直径为________mm。(2)为了使测量有尽可能高的精度，电流表应选________，电压表应选________。(3)实验电路已经画出了一部分,如图示,但尚未完整，请将该电路完整地连接好(Rx表示待测电阻)。(4)若用刻度尺测得金属丝的长度为L，用螺旋测微器测得金属丝的直径为d，电流表的读数为I，电压表的读数为U，则该金属丝的电阻率表达式为ρ＝________。πUd24LI0.850A2V1转解析第21页2017版高三一轮物理教学实用课件结束放映返回目录3.创新实验第22页2017版高三一轮物理教学实用课件结束放映返回目录电阻测量的五种方法1.伏安法电路图外接法：内接法：特点：大内小外(内接法测量值偏大,测大电阻时应用内接法测量)伏安法测电阻是电学实验的基础，是高考考查的热点，也是难点。它渗透在电学实验的各个环节中，如测未知电阻、测电阻率、测各种电表内阻等。本质上都是伏安法测电阻在不同情景下的具体应用。主要涉及电压表、电流表的选择以及实物连线等。第23页2017版高三一轮物理教学实用课件结束放映返回目录【例3】某同学测量阻值约25kΩ的电阻Rx，现备有下列器材：A.电流表(量程100μA，内阻约2kΩ)；B.电流表(量程500μA，内阻约300kΩ)；C.电压表(量程15V，内阻约100kΩ)；D.电压表(量程50V，内阻约500kΩ)；E.直流电源(20V，允许最大电流1A)；F.滑动变阻器(最大阻值1kΩ,额定功率1W)；G．开关和导线若干。(1)电流表应选_____，电压表应选_____。(填器材代号)(2)该同学正确选择仪器后连接了如图所示电路,为保证实验顺利进行,并使测量误差尽量减小,实验前请你检查该电路,指出电路在接线上存在的问题：①________________________________；②________________________________。BC电流表应采用内接法转解析滑动变阻器应采用分压式接法第25页2017版高三一轮物理教学实用课件结束放映返回目录电阻测量的五种方法电路图如图所示2.半偏法测电流表内阻步骤：（1）断开S2，闭合S1，调节R0，使表满偏为I0；（2）保持R0不变，闭合S2，调节R，使表读数为I0,/2；（3）由上可得RA＝R。第26页2017版高三一轮物理教学实用课件结束放映返回目录【例4】(2015·新课标全国卷Ⅱ，23)电压表满偏时通过该表的电流是半偏时通过该表电流的两倍。某同学利用这一事实测量电压表的内阻(半偏法)，实验室提供的器材如下：待测电压表V(量程3V,内阻约为3000Ω),电阻箱R0(最大阻值为99999.9Ω),滑动变阻器R1(最大阻值100Ω，额定电流2A)，电源E(电动势6V，内阻不计)，开关2个，导线若干。(1)虚线框内为该同学设计的测量电压表内阻的电路图的一部分,将电路图补