26测量金属丝电阻率教案.docx

1、26测量金属丝电阻率教案适用学科高中物理适用年级高二适用区域人教版区域课时时长(分钟)课时知识点测量金属丝电阻率教案教学目标1.掌握螺旋测微器及游标卡尺的原理及读数方法、2.掌握电流表电压表与滑动变阻器的使用方法及读数方法、3.学会用伏安法测量电阻的阻值,测定金属的电阻率、教学重点用伏安法测量电阻的阻值,测定金属的电阻率。教学难点用伏安法测量电阻的阻值,测定金属的电阻率。教学过程一、导入基础知识回顾1、电阻:加在导体两端的电压与通过导体的电流强度的比值、RUI,导体的电阻是由导体本身的性质决定的,与U、I无关、2、电阻定律:导体的电阻R与它的长度L成正比,与它的横截面积S成反比,L/、电阻率:

2、电阻率是反映材料导电性能的物理量,由材料决定,但受温度的影响、二、知识讲解（一）考点解读一、测金属丝的电阻率、实验电路图与实物连接图、实验目的()掌握螺旋测微器与游标卡尺的原理及读数方法。(2)掌握电流表、电压表与滑动变阻器的使用方法及电流表与电压表的读数方法。()会用伏安法测电阻,并能测定金属的电阻率。3、实验原理依照电阻定律公式明白只要测出金属丝的长度与它的直径d,计算出横截面积,并用伏安法测出电阻x,即可计算出金属丝的电阻率、4、实验器材被测金属丝,直流电源(),电流表(、6 A),电压表(0V),滑动变阻器(50 ),开关,导线若干,螺旋测微器,毫米刻度尺、5、实验步骤()直径测定:用

3、螺旋测微器(或游标卡尺)在被测金属丝上的三个不同位置各测一次直径,求出其平均值d,计算出金属丝的横截面积S=、()电路连接:按如图所示的电路原理图连接好用伏安法测电阻的实验电路。(3)长度测量:用毫米刻度尺测量接入电路中的被测金属丝的有效长度,反复测量3次,求出其平均值l。()、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位置,读出几组相应的电流表与电压表示数与U的值,填入表格中,断开开关S,求出电阻Rx的平均值。(5)拆除实验线路,整理好实验器材。6、数据处理(1)在求R的平均值时可用两种方法:用x分不算出各次的数值,再

4、取平均值。用、图线的斜率求出、(2)计算电阻率:将记录的数据U、l、的值代入电阻率计算式Rx。二、周密测量工具的使用。螺旋测微器(1)构造:如图所示,它的测砧A与固定刻度B固定在尺架上,旋钮D、微调旋钮D与可动刻度E、测微螺杆连在一起,通过周密螺纹套在B上。(2)原理:测微螺杆与固定刻度之间的周密螺纹的螺距为0、5mm,即旋钮D每旋转一周,前进或后退0。5mm,而可动刻度上的刻度为50等份,每转动一小格,F前进或后退、0mm,即螺旋测微器的精确度为0、0 mm、读数时估读到毫米的千分位上,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毫米数由固定刻度读出,小数部分由可动刻度读出

5、、测量值(m)固定刻度数(m)(注意半毫米刻度线是否露出)+可动刻度数(估读一位)0、01(mm)如图所示,固定刻度示数为、0 mm,不足半毫米而从可动刻度上读的示数为15、0,最后的读数为:2、0 m+15、0。01m2。mm、特不提醒螺旋测微器需要估读,最后一位数字为估计数字,读数与记数时估计位为有效数字的最后一位。2、游标卡尺(1)构造:主尺、游标尺(主尺与游标尺上各有一个内、外测量爪),游标尺上还有一个深度尺(如图所示)。(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

6、的同样多的小等分刻度少1m。常见的游标卡尺的游标尺上小等分刻度有1格的、0格的、50格的,其读数见下表:(4)读数:若用表示从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,则记录结果表示为(x+K精确度)mm。需要注意的是,不管是哪种卡尺,值均不需要向后估读一位、(5)如图所示,有一游标卡尺,主尺的最小分度是1mm,游标上有20个小的等分刻度。用它测量一工件的长度,图示的读数为104 mm+0。050 mm0、00 m、特不提醒游标卡尺读数不需要估读,其测量结果的末位数字应为精确度的整数倍、如2分度的结果末位数只能是或0、三、伏安法测电阻、电表连接方式的选择、电流

7、表的内接法与外接法的比较2、两种电路的选择(1)阻值比较法若xR,宜采纳电流表外接法;若A,宜采纳电流表内接法。(2)临界值计算法R时,用电流表内接法。(3)实验试探法:按如图所示接好电路,让电压表一个接线柱P先后与、b处接触一下,假如电压表的示数有较大的变化,而电流表的示数变化不大,则可采纳电流表外接法;假如电流表的示数有较大的变化,而电压表的示数变化不大,则可采纳电流表内接法、四、常用电表的读数原则关于电压表与电流表的读数问题,首先要弄清电表量程,即指针指到最大刻度时电表允许通过的最大电压或电流,然后依照表盘总的刻度数确定精确度,依照指针的实际位置进行读数即可。()03V的电压表与0A的电

8、流表的读数方法相同,此量程下的精确度分不是、 V与。1 ,看清楚指针的实际位置,读到小数点后面两位。(2)关于015 量程的电压表,精确度是0、5,在读数时只要求读到小数点后面一位,即读到0、1 。()关于00、6 A量程的电流表,精确度是。02 ,在读数时只要求读到小数点后面两位,这时要求“半格估读”,即读到最小刻度的一半0。01A、五、误差分析1、系统误差(1)采纳伏安法测量金属丝的电阻时,由于采纳的电流表外接法,测量值小于真实值,使电阻率的测量值偏小、(2)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。2、偶然误差()金属丝的横截面积是利用直径计算而得的,直径的测量是产

9、生误差的主要来源之一。(2)金属丝的长度测量、电流表与电压表的读数等均会带来偶然误差、六、注意事项1、螺旋测微器的使用(1)测量前必须校对零点。(2)测量时,当测微螺杆F将要接触被测物体时,要停止使用旋钮,改用微调旋钮D,当听到“咔、咔声后,停止转动,以幸免与被测物体间产生过大的压力。(3)螺旋测微器应估读一位,即以m作单位,应读到小数点后面第三位。2、测定金属的电阻率()测量被测金属导线的有效长度,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。()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纳电流表外接法、()实验连线时,应先从电源的正极出发,依次将

10、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。(4)电流不宜太大(电流表用00、6 A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、()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。七、实验改进在本实验中,由于电表内阻的影响,使金属丝电阻的测量值偏小,能够改进实验电路,消除由于电表内阻的影响而带来的实验误差。1、等效替换法如图所示电路,为电阻箱,R为待测电阻,通过调节电阻箱R,使单刀双掷开关S分不接与2时,电流表的示数相同,则有=R,即可测出x。2。附加电阻法如图所示电路,1为一阻值较大的定值电阻,Rx为待测

11、电阻。(1)断开开关S2,闭合开关S1,调节变阻器R,使电流表、电压表都有一个适当读数,记下两表读数I1、U1、(2)保持变阻器R不变,再闭合S2,记下两表的读数2、U、(3)待测电阻Rx=-、考点1 螺旋测微器的构造原理及读数如图所示是常用的螺旋测微器,它的小砧A与固定刻度B固定在尺架上,测砧F、可动刻度E固定在可旋转的套筒上。当套筒旋转时,F与E可前进与后退。原理:周密螺纹的螺距为0、mm,即每旋转一周, 前进或后退。5mm、可动刻度 上的刻度为50等份,每一小格表示0。01m、读数: (估读一位) DFEB考点2 游标卡尺的构造原理及读数()构造:游标卡尺是工业上常用的测量长度的仪器,它

12、由尺身及能在尺身上滑动的游标尺组成,如图所示、游标上部有一紧固螺钉,可将游标固定在尺身上的任意位置。尺身与游标都有量爪,利用内测量爪能够测量槽的宽度与管的内径,利用外测量爪能够测量零件的厚度与管的外径。深度尺与游标尺连在一起,能够测槽与筒的深度。()原理:(依照游标尺不同有三种:以10分度为例)如图所示,主尺的最小分度是1mm,游标尺上有0个小的等分刻度它们的总长等于m,因此游标尺的每一分度与主尺的最小分度相差0、m、当左右测脚合在一起,游标的零刻度线与主尺的零刻度线重合时,只有游标的第条刻度线与主尺的mm刻度线重合,其余的刻度线都不重合、当游标尺的第一条刻度线与主尺的1刻度重合时,游标的零刻

13、度线与主尺的零刻度线相差、m,依此类推,游标的第几条刻度线与主尺的刻度线重合,就是零点几毫米、在测量大于1毫米的长度时,整的毫米数要从游标“”线与尺身相对的刻度线读出、()读数: (不估读)考点3 测金属丝的电阻率求R的平均值的方法:(1)用算出各次的测量值,再取平均值;(2)用I图像的斜率求出。若采纳图像法,在描点时,要尽量使各点之间的距离拉大一些,连线时要让各点均匀分布在直线的两侧,个不明显偏离较远的点能够不予考虑、三 、例题精析例题1【题干】某同学测量一个圆柱体的电阻率,需要测量圆柱体的尺寸与电阻。()分不使用游标卡尺与螺旋测微器测量圆柱体的长度与直径,某次测量的示数如图甲与图乙所示,长

14、度为_c,直径为_、()按图丙连接电路后,实验操作如下:将滑动变阻器R的阻值置于最_处(填“大”或“小);将拨向接点,闭合S1,调节R1,使电流表示数为I0;将电阻箱2的阻值调至最_(填“大”或“小);S拨向接点;保持R1不变,调节R2,使电流表示数仍为0,此时R2阻值为280 。()由此可知,圆柱体的电阻为_。【答案】()5、0 、315 (2)大 大 ()280【解析】()长度为(50m10、 mm)=0、1 m=。0c;直径为(5、 mm+31、5、01 mm)=、315mm、(2)本实验的实验原理为等效替代法,在实验操作过程中,为了保证安全,要求电路接通时电路中的电流尽估计小,即应使可

15、调电阻的阻值最大。【点睛】重点掌握游标卡尺与螺旋测微器的读数、例题2【题干】在“测定金属的电阻率实验中,所用测量仪器均已校准,待测金属丝接入电路部分的长度约为50 cm、()用螺旋测微器测量金属丝的直径,其中某一次测量结果如图1所示,其读数应为_mm(该值接近多次测量的平均值)、(2)用伏安法测金属丝的电阻X。实验所用器材为:电池组(电动势3 V,内阻约1 )、电流表(内阻约0、)、电压表(内阻约 k)、滑动变阻器R(20 ,额定电流A)、开关、导线若干。某小组同学利用以上器材正确连接好电路,进行实验测量,记录数据如下:次数1357UV0、100、3、701。0、702、I/A。020、06、

16、6、200。30、400、52由以上实验数据可知,她们测量X是采纳图2中的_图(选填“甲或“乙”)。()图3是测量R的实验器材实物图,图中已连接了部分导线,滑动变阻器的滑片P置于变阻器的一端、请依照()所选的电路图,补充完成图3中实物间的连线,并使闭合开关的瞬间,电压表或电流表不至于被烧坏、()这个小组的同学在坐标纸上建立U。I坐标系,如图4所示,图中已标出了与测量数据对应的4个坐标点、请在图4中标出第、4、6次测量数据的坐标点,并描绘出U、I图线、由图线得到金属丝的阻值R=_(保留两位有效数字)。()依照以上数据能够估算出金属丝电阻率约为_(填选项前的符号)。A、11- B、103、110

17、m 、108(6)(多选)任何实验测量都存在误差、本实验所用测量仪器均已校准,下列关于误差的讲法中正确的选项是_(有多个正确选项)。A、用螺旋测微器测量金属丝直径时,由于读数引起的误差属于系统误差B、由于电流表与电压表内阻引起的误差属于偶然误差C、若将电流表与电压表的内阻计算在内,能够消除由测量仪表引起的系统误差D、用U、I图象处理数据求金属丝电阻能够减小偶然误差【答案】(1)0、37(。90。399均可) (2)甲 ()如图5所示 (4)如图6 4、5(4、7)(5)C(6)D【解析】(1)千分尺读数:固定刻度值旋转刻度格数0。01mm=0、70、0mm=0、97mm、()由测的、值得X约5

18、 ,乙图提供的最小电压=0、 V,故选用甲图电路。(3)见答案图5所示、(4)描点后可见,第次测量误差特不大,舍去,作过O点的直线将其余6个点拟合到直线上,如答案图所示。R=4、5、(5)由R=,=、1106,故选C、(6)由于观察角度及观察能力不同,对测微器读数产生偶然误差,选项错误;电流表与电压表不估计成为理想电表,对测量带来的误差是不可幸免的,属于系统误差,选项B错误;电压表内阻的分流,是产生系统误差的缘故,假如将其电阻计算在电路内,如前面实验电路,R测=,X=,即可消除系统误差、【点睛】实物图连线的原则与技巧(1)总的原则:先串后并,接线到柱,注意量程与正负、(2)对限流电路,只需用笔

19、画线当做导线,从电源正极开始,把电源、开关、滑动变阻器、“伏安法”部分依次串联起来即可(注意电表的正负接线柱与量程,滑动变阻器应调到阻值最大处)、()对分压电路,应该先把电源、开关与滑动变阻器的全部电阻丝三部分用导线连接起来,然后在滑动变阻器电阻丝两端之中任选一个接头,比较该接头与滑动头的电势高低,依照“伏安法”部分电表正负接线柱的情况,将“伏安法”部分接入该两点间、(注意滑动变阻器应调到使“伏安法”部分所接两点间阻值最小处)例题3【题干】有一根细长而均匀的金属管线样品,长约为60 ,电阻大约为6 ,横截面如图甲所示。(1)用螺旋测微器测量金属管线的外径,示数如图乙所示,金属管线的外径为_m;

20、()现有如下器材:A、电流表(量程0、6 A,内阻约0。1 )B、电流表(量程 A,内阻约、3 )C、电压表(量程3V,内阻约 )D、滑动变阻器(170 ,0。 A)、滑动变阻器(5, )、蓄电池(6 ,内阻特不小)、开关一个,带夹子的导线若干要进一步精确测量金属管线样品的阻值,电流表应选_,滑动变阻器应选_。(只填代号字母)(3)请将如图所示的实际测量电路补充完整、()已知金属管线样品材料的电阻率为,通过多次测量得出金属管线的电阻为R,金属管线的外径为d,要想求得金属管线内形状不规则的中空部分的横截面积,在前面实验的基础上,还需要测量的物理量是_(所测物理量用字母表示并用文字讲明)。计算中空

21、部分横截面积的表达式为S_、【答案】()、20、00 ()E (3)见解析图 (4)管线的长度 L 【解析】(1)螺旋测微器的读数为:1 m。012、5 mm=1、125 m、(2)因样品阻值约为,电压表的量程为 V,故电流最大约为0。5 ,电流表应选A、为调节方便,滑动变阻器应选用总阻值与样品相差不大的、(3)因Rx, ,故测量电路应为外接法电路。因滑动变阻器的总阻值大于样品阻值,且实验中不需从零调节,故控制电路为限流接法,如图所示。()设金属管线长度为,由导体电阻公式得。可得S=,因此需要测量金属管线的长度L、【点睛】实验原理与器材使用的创新()实验原理的创新教材中实验是测量金属丝的电阻率

22、,实验也可采纳教材实验的原理测定导线的长度、横截面积等。考查本实验的题目还能够将测金属丝的电阻率,改为测圆柱体金属、圆桶形薄片、电解液等的电阻率、测量电阻时还可应用等效替代法、半偏法、多用电表、电桥法、双电流表法、双电压表法等。(2)实验器材的创新实验如考虑导线电阻较小,可不直截了当测量x的阻值,而是测量Rx与定值电阻的串联阻值。实验中若没有螺旋测微器测电阻丝的直径,可将电阻丝紧密的缠绕在圆柱形铅笔上35匝,测总长度,然后求出直径、例题4【题干】关于导体的电阻及电阻率的讲法中,正确的是( )、导体对电流的阻碍作用叫做导体的电阻,因此,只有导体有电流通过时,才具有电阻。由R可知,导体的电阻跟导体

23、两端的电压成正比,跟导体中的电流成反比C、将一根导线一分为二,则半根导线的电阻与电阻率都是原来的二分之一、某些金属、合金与化合物的电阻率随温度降低会突然减小为零【答案】【解析】导体的电阻率由材料本身性质决定,并随温度变化而变化,导体的电阻与长度、横截面积有关,与导体两端电压及导体中电流大小无关,、B、C错;电阻率反映材料的导电性能,电阻率常与温度有关,存在超导现象,对。【点睛】明白决定电阻率的因素即可、四 、课堂运用基础1、【题干】关于金属的电阻率,下列讲法正确的是( )A、纯金属的电阻率小,合金的电阻率较大,绝缘体的电阻率最大、纯金属的电阻率随温度的升高而减小,绝缘体的电阻率随温度的升高而增

24、大C。合金的电阻率随温度的升高而减小D、电阻率的大小只随温度的变化而变化,与材料无关【答案】【解析】由不同种类金属的电阻特点知A对、纯金属的电阻率随温度的升高而增大,而合金的电阻率随温度的升高增加量特不小或不变,B、C错。电阻率除与温度有关外,还与材料有关,D错。2、【题干】关于材料的电阻率,下列讲法中正确的是( )A、把一根长导线截成等长的三段,则每段的电阻率都是原来的三分之一、材料的电阻率随温度的升高而增大、合金的电阻率大于构成该合金的任一纯金属的电阻率D。电阻率是反映材料导电性能好坏的物理量,电阻率越大的导体对电流的阻碍作用越大【答案】C【解析】电阻率是材料本身的一种电学特性,与导体的长

25、度、横截面积无关,选项错、金属材料的电阻率随温度的升高而增大,半导体材料则相反,B选项错。合金的电阻率比任一组分的纯金属的电阻率大,C选项对。电阻率大表明材料的导电性能差,不能表明对电流的阻碍作用一定大,因为电阻才是反映对电流阻碍作用大小的物理量,而电阻还跟导体的长度、横截面积等因素有关,选项错。3。【题干】若常温下的超导体研制成功,它适于做( )A、保险丝 B、输电线、电炉丝 、电阻温度计【答案】【解析】超导体电阻为零,不能产热可用来做输电线、【题干】(多选)金属材料的电阻率有以下特点:一般而言,纯金属的电阻率小,合金的电阻率大;金属的电阻率随温度的升高而增大,有的金属电阻率随温度变化而显著

26、变化,有的合金的电阻率几乎不受温度的影响。依照以上的信息,判断下列讲法中正确的是( )、连接电路用的导线一般不用合金来制作B、电炉、电阻器的电阻丝一般用合金来制作、电阻温度计一般用电阻率几乎不受温度影响的合金来制作、标准电阻一般用电阻率随温度变化而显著变化的金属材料制作【答案】A【解析】电路中导线输送电能,但由于导线本身有电阻,因此导线也要消耗电能,并转化为热量,导线电阻越小,在其她条件一定的情况下,损耗的电能也越小,故应选择电阻率小的材料,由提供的信息纯金属较合适;电炉等电热器是利用电流的热效应工作,流过电热器的电流与导线上的电流相等,但电热器却能明显发热,讲明其电阻大,选择电阻率大的合金丝

27、较合适;电阻温度计是利用材料的电阻率随温度有明显变化的原理工作的,电阻率几乎不受温度影响的显然不能成为电阻温度计的材料。综上所述,正确的判断应为A、B。巩固1、【题干】如图是横截面积、长度均相同的甲、乙两根电阻丝的I、R图像、现将甲、乙串联后接入电路中,则( )A。甲电阻丝两端的电压比乙电阻丝两端的电压小B。甲电阻丝的电阻率比乙电阻丝的电阻率小C、在相同时间内,电流通过乙电阻丝产生的焦耳热少、甲电阻丝消耗的电功率比乙电阻丝消耗的电功率小【答案】C【解析】若将两电阻丝串联接入电路中,由于通过两电阻丝的电流相同,由图像可知,此时甲的电阻大于乙的电阻,因此甲电阻丝两端的电压比乙电阻丝两端的电压大,A

28、错误;由于两电阻丝的横截面积、长度均相同,故甲电阻丝的电阻率比乙电阻丝的电阻率大,B错误;由=2可知,在相同时间内,电流通过乙电阻丝产生的焦耳热少,C正确;由P可知错误。、【题干】甲、乙两根保险丝均为同种材料制成,直径分不是d10、5mm与d2=1 mm,熔断电流分不为2、A与。0 。把以上两根保险丝各取等长一段并联后再接入电路中,允许通过的最大电流是( )A、6。 A B、。AC。10。 A、8、0 A【答案】B【解析】因甲、乙两保险丝等长,由R=,知=4、当1、2并联时,令I1=2 ,则由R1I22得I28A6 ,故I1不能取2A;令I2=6 A,则由I12R2得I1=。5A、0 ,故两者并联时,整个电路允许通过的最大电流=I1+2(1、56)7、5 A、故选项B正确。3、【题干】工业上采纳一种称为“电导仪”的仪器测量液体的电阻率,其中一个关键部件如图所示,A、B是两片面积为1c2的正方形铂片,间距为d1 c,把它们浸在待测液体中,若通过两根引线加上=6 V的电压时,测出电流= A,则这种液体的电阻率为多少？【答案】64 m【解析】= =6106 由题意知:ld=12 m,S=1- m2由R得= 610m。拔高、【题干】在“测定金属的电阻率”的实验中,(1)某同学用螺旋测微器测金属丝直径时,测得结果如图甲所示,则该金属丝的直径为_m。(2)用量程为3V的电压表与量