测量金属丝电阻率 说课稿教案教学设计.docx

1、测量金属丝电阻率 说课稿 教案 教学设计知识点测量金属丝电阻率教学目标1.掌握螺旋测微器及游标卡尺的原理及读数方法。2.掌握电流表电压表和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。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.R=U/I,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，RL/S3、电阻率：电阻率是反映材料导电性能的物理量，由材料决定,但受温

2、度的影响 二、知识讲解（一）考点解读一、测金属丝的电阻率1.实验电路图与实物连接图2实验目的(1)掌握螺旋测微器和游标卡尺的原理及读数方法。(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。3实验原理根据电阻定律公式知道只要测出金属丝的长度和它的直径d，计算出横截面积S，并用伏安法测出电阻Rx，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(4 V)，电流表(0 0.6 A)，电压表(0 3 V)，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(1)直径测定：用螺旋测微器(或游标卡尺)在被

3、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。(2)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。(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位置，读出几组相应的电流表和电压表示数I和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Rx的平均值时可用两种方法：用Rx分别算出各次的数值，再取平均值。用UI图线

4、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Rx。二、精密测量工具的使用1螺旋测微器(1)构造：如图所示，它的测砧A和固定刻度B固定在尺架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)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

5、可动刻度读出。测量值(mm)固定刻度数(mm)(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2.0 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 mm15.00.01 mm2.150 mm。特别提醒螺旋测微器需要估读，最后一位数字为估计数字，读数和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(主尺和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，

6、它的刻度部分的总长度比主尺上的同样多的小等分刻度少1 mm。常见的游标卡尺的游标尺上小等分刻度有10格的、20格的、50格的，其读数见下表：(4)读数：若用x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(xK精确度)mm。需要注意的是，不管是哪种卡尺，K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1 mm，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 mm0.050 mm104.00 mm。特别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20分度的结果末位数只能是5

7、或0。三、伏安法测电阻、电表连接方式的选择1电流表的内接法和外接法的比较2.两种电路的选择(1)阻值比较法若RxRV，宜采用电流表外接法；若RxRA，宜采用电流表内接法。(2)临界值计算法Rx 时，用电流表外接法；Rx 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a、b处接触一下，如果电压表的示数有较大的变化，而电流表的示数变化不大，则可采用电流表外接法；如果电流表的示数有较大的变化，而电压表的示数变化不大，则可采用电流表内接法。四、常用电表的读数原则对于电压表和电流表的读数问题，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

8、根据表盘总的刻度数确定精确度，按照指针的实际位置进行读数即可。(1)0 3 V的电压表和0 3 A的电流表的读数方法相同，此量程下的精确度分别是0.1 V和0.1 A，看清楚指针的实际位置，读到小数点后面两位。(2)对于0 15 V量程的电压表，精确度是0.5 V，在读数时只要求读到小数点后面一位，即读到0.1 V。(3)对于0 0.6 A量程的电流表，精确度是0.02 A，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0.01 A。五、误差分析1系统误差(1)采用伏安法测量金属丝的电阻时，由于采用的电流表外接法，测量值小于真实值，使电阻率的测量值偏小。(2)由于

9、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(1)金属丝的横截面积是利用直径计算而得的，直径的测量是产生误差的主要 之一。(2)金属丝的长度测量、电流表和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D，改用微调旋钮D，当听到“咔、咔”声后，停止转动，以避免P和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mm作单位，应读到小数点后面第三位。2测定金属的电阻率(1)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

10、次，求其平均值。(2)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。(3)实验连线时，应先从电源的正极出发，依次将开关、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0 0.6 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。(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。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，可以改进实验电路，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，R为电阻箱，Rx为待测电阻，通过调节电

11、阻箱R，使单刀双掷开关S分别接1和2时，电流表的示数相同，则有RxR，即可测出Rx。2附加电阻法如图所示电路，R1为一阻值较大的定值电阻，Rx为待测电阻。(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I2、U2。(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和固定刻度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和E可前进和后退。原理：精密螺纹的螺距为0.5mm，即D每旋转一周， F前进或后退0.5mm.可动刻度

12、E上的刻度为50等份，每一小格表示0.01mm.读数： （估读一位） DFEB考点2 游标卡尺的构造原理及读数（1）构造：游标卡尺是工业上常用的测量长度的仪器，它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.尺身和游标都有量爪，利用内测量爪可以测量槽的宽度和管的内径，利用外测量爪可以测量零件的厚度和管的外径.深度尺与游标尺连在一起，可以测槽和筒的深度.（2）原理：（根据游标尺不同有三种：以10分度为例）如图所示，主尺的最小分度是1mm,游标尺上有10个小的等分刻度它们的总长等于9mm，因此游标尺的每一分度与主尺的最小分度相差0.1mm.当左

13、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10条刻度线与主尺的9mm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和主尺的1mm刻度重合时，游标的零刻度线和主尺的零刻度线相差0.1mm，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“0”线与尺身相对的刻度线读出.（3）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UI图像的斜率求出.若采用图像法，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，个别明显偏离较

14、远的点可以不予考虑.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和电阻。(1)分别使用游标卡尺和螺旋测微器测量圆柱体的长度和直径，某次测量的示数如图甲和图乙所示，长度为 cm，直径为 mm。(2)按图丙连接电路后，实验操作如下：将滑动变阻器R1的阻值置于最 处(填“大”或“小”)；将S2拨向接点1，闭合S1，调节R1，使电流表示数为I0；将电阻箱R2的阻值调至最 (填“大”或“小”)；S2拨向接点2；保持R1不变，调节R2，使电流表示数仍为I0，此时R2阻值为1280 。(3)由此可知，圆柱体的电阻为 。【答案】(1)5.015.315 (2)大大 (3)12

15、80【解析】(1)长度为(50 mm10.1 mm)50.1 mm5.01 cm；直径为(5.0 mm31.50.01 mm)5.315 mm。(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可能小，即应使可调电阻的阻值最大。【点睛】 重点掌握游标卡尺和螺旋测微器的读数。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。(1)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RX。实验所用器材为：电池组(

16、电动势3 V，内阻约1 )、电流表(内阻约0.1 )、电压表(内阻约3 k)、滑动变阻器R(0 20 ，额定电流2 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1234567U/V0.100.300.701.001.501.702.30I/A0.0200.0600.1600.2200.3400.4600.520由以上实验数据可知，他们测量RX是采用图2中的 图(选填“甲”或“乙”)。(3)图3是测量RX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。请根据(2)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

17、间，电压表或电流表不至于被烧坏。 (4)这个小组的同学在坐标纸上建立UI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2、4、6次测量数据的坐标点，并描绘出UI图线。由图线得到金属丝的阻值RX (保留两位有效数字)。(5)根据以上数据可以估算出金属丝电阻率约为 (填选项前的符号)。A1102 m B1103 mC1106 m D1108 m(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，下列关于误差的说法中正确的选项是 (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由于电流表和电压表内阻引起的误差属于偶然误差

18、C若将电流表和电压表的内阻计算在内，可以消除由测量仪表引起的系统误差D用UI图象处理数据求金属丝电阻可以减小偶然误差【答案】(1)0.397(0.395 0.399均可) (2)甲 (3)如图5所示 (4)如图6 4.5(4.3 4.7) (5)C(6)CD【解析】(1)千分尺读数：固定刻度值旋转刻度格数0.01 mm039.70.01 mm0.397 mm。(2)由测的U、I值得RX约5 ，乙图提供的最小电压U0.6 V，故选用甲图电路。(3)见答案图5所示。(4)描点后可见，第6次测量误差很大，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6所示。RX4.5 。(5)由R，1.11

19、06 m，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A错误；电流表和电压表不可能成为理想电表，对测量带来的误差是不可避免的，属于系统误差，选项B错误；电压表内阻的分流，是产生系统误差的原因，如果将其电阻计算在电路内，如前面实验电路，R测，RX，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，注意量程和正负。(2)对限流电路，只需用笔画线当做导线，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和量程，滑动变阻器应调到阻值最大处)。(3)对分压电路，应该先把电源、开关和滑动变阻器的全部

20、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，比较该接头和滑动头的电势高低，根据“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 cm，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 mm；(2)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3 A，内阻约0.03 )C电压表(量程3V，内阻约3 k)D滑动变阻器(1 750 ，0.3 A)E滑动变阻器(1

21、5 ，3 A)F蓄电池(6 V，内阻很小)G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。(4)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S，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说明)。计算中空部分横截面积的表达式为S 。【答案】(1)1.1250.001(2)AE(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 mm0.0112.5 m

22、m1.125 mm。(2)因样品阻值约为6 ，电压表的量程为3 V，故电流最大约为0.5 A，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E。(3)因Rx6 ， ，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。(4)设金属管线长度为L，由导体电阻公式得R。可得S，所以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(1)实验原理的创新教材中实验是测量金属丝的电阻率，实验也可采用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可以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

23、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Rx较小，可不直接测量Rx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30 50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说法中，正确的是()A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B由R可知，导体的电阻跟导体两端的电压成正比，跟导体中的电流成反比C将一根导线一分为二，则半根导线的电阻和电阻率都是原来的二分之一D某些金属、合金和化合物的电阻率随温度降低会突然减小为零【答案】D【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，A、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，D对。【点睛】知道决定电阻率的因素即可。