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- 2021-05-28 发布
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课 前
先学案
实验:测定金属丝的电阻率
一、 学习目标
1. 学会用伏安法测电阻及测定金属的电阻率;
2. 强化对螺旋测微器及常用的电学仪器的使用。
二、 重点难点
1. 电路的选择、设计及实物连图
1. 实验原理
由电阻定律得。金属导线的电阻R用伏安法测量,金属导线的长度l用 测量,金属导线的横截面积S可由其直径d算出,即,d可由 测出。
2. 实验器材
金属丝 ② 螺旋测微器 ③ 电流表 ④ 电压表
⑤ 直流电源 ⑥ 滑动变阻器 ⑦ 电键一个
⑧ 导线若干 ⑨ 米尺
3. 实验原理图
思考:电流表为什么采用外接法?
4. 实验步骤
a) 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,填入实验记录表格,求出其平均值d,计算出导线的横截面积;
b) 将金属丝两端固定在接线柱上悬空拉直,用毫米刻度尺测量接入电路中的金属导线的有效长度,反复测量3次,求出其平均值l;
c) 根据电路图连好实物图,把滑动触头调节到连入电路中阻值最大的位置;
d)
电路经检查确认无误后,闭合电键S。改变滑动变阻器触头的位置,读出几组相应的电流表、电压表的示数I和U的值,并记录数据,断开电键S,求出导线电阻R的平均值。也可采用U-I图象法,求电阻R。
a) 计算金属的电阻率 ,拆去实验线路,整理好实验器材。
1. 注意事项
a) 在本实验中,采用电流表外接法,测量值R比真实值偏 ;
b) 由于所测金属导线的电阻一般远小于滑动变阻器的最大阻值,故一般采用滑动变阻器的限流式接法;
c) 在用伏安法测电阻时,通过待测导线的电流值不宜过大,通电时间也不宜过长,以免金属导线的温度明显 ,造成其电阻率在实验过程中逐渐 。
课 堂
检测案
实验:测定金属丝的电阻率
[例1] 在测定金属的电阻率的实验中,金属导线长约0.8 m,直径小于1 mm,电阻在5 Ω左右,实验步骤如下:
(1) 用米尺测量金属导线的长度,测三次,求出平均值l,在金属导线的不同位置用________测量直径,求出平均值d。
(2) 用伏安法测量金属导线的电阻R。试把图中所给的器材连接成测量R的合适的电路。图中电流表的量程为0~0.6 A,内阻接近1 Ω,电压表的量程为0~3 V,内阻为几千欧,
电源的电动势为6 V,
变阻器的阻值为0~20 Ω,
在闭合开关前,变阻器滑动触点处于正确位置。
(3) 用上面测得的金属导线长度l、直径d和电阻R,可根据电阻率的表达式ρ=________算出所测金属的电阻率。
[例2] 为测定某电源内阻r和一段金属电阻丝单位长度的电阻R0,设计如图甲所示的电路。ab是一段粗细均匀的金属电阻丝,R是阻值为2 Ω的保护电阻,电源电动势为6 V,电流表内阻不计,示数用I表示。滑动触头P与电阻丝有良好接触,aP长度用Lx表示,其他连接导线电阻不计。实验时闭合开关,调节P的位置,将Lx和与之对应的数据I记录在下表中。
实验次数
1
2
3
4
5
Lx /m
0.10
0.20
0.30
0.40
0.50
I /A
1.94
1.30
1.20
1.02
0.88
/ A-1
0.52
0.77
0.83
0.98
1.14
(1) 在图所示的图中画出-Lx图象。
(2) 根据所画图线,写出金属丝的电阻与其长度的
函数关系式:_____________________________。
(3) 从图中根据截距和斜率,求出该电源内阻
r为______Ω;该金属电阻丝单位长度的电阻
R0为________Ω/m。
课 堂
训练案
实验:测定金属丝的电阻率
1. 在“测定金属丝电阻率”的实验中需要测出其长度l、直径d和电阻R。
(1) 若用图测金属丝的电阻,则测量结果将比真实值________。(选填“偏大”或“偏小”)
(2) 用电压表和电流表测金属丝的电压和电流时读数如图所示,则电压表的读数为________ V,电流表的读数为________A。
2. 在测量金属丝电阻率的实验中,可供选用的器材如下:
待测金属丝:Rx(阻值约4Ω,额定电流约0.5A);
电压表:V(量程3V,内阻约3kΩ);
电流表:A1(量程0.6A,内阻约0.2Ω);
A2(量程3A,内阻约0.05Ω);
电源:E1(电动势3V,内阻不计)
E2(电动势12V,内阻不计)
滑动变阻器:R(最大阻值约20Ω)
螺旋测微器;毫米刻度尺;开关S;导线。
① 用螺旋测微器测量金属丝的直径,示数如图所示,读数为 mm。
② 若滑动变阻器采用限流接法,为使测量尽量精确,电流表应选 、电源应选 (均填器材代号),在实线框中完成电路原理图。
1. 【选做】用以下器材测量一待测电阻Rx的阻值(900~1 000 Ω):电源E,具有一定内阻,电动势约为9.0 V;电压表V1,量程为1.5 V,内阻r1=750 Ω;电压表V2,量程为5 V,内阻r2=2 500 Ω;滑线变阻器R,最大阻值约为100 Ω;单刀单掷开关K,导线若干。
测量中要求电压表的读数不少于其量程的,试画出测量电阻Rx的一种实验电路原理图(原理图中的元件要用题图中相应的英文字母标注)。
课 后
拓展案
实验:测定金属丝的电阻率
1. 如图是用伏安法测电阻的两种常用电路,下列说法正确的是( )
A.按甲图所示电路测量时,测得的电阻值偏小
B.按乙图所示电路测量时,测得的电阻值偏小
C.若待测电阻的阻值比电流表内阻大得多,用乙图所示电路测量的误差较小
D.选用的电流表内阻越小,电压表内阻越大,测量的误差越小
1. 有一根细长而粗细均匀的金属管线样品,横截面如图所示。此金属管线长约30 cm,电阻约10 Ω。已知这种金属的电阻率为ρ,因管内中空部分截面积形状不规则,无法直接测量,请你设计一个实验方案,测量中空部分的截面积S0,现有如下器材可选:
A.毫米刻度尺
B.螺旋测微器
C.电流表A1(600 mA,1.0 Ω)
D.电流表A2(3 A,0.1 Ω)
E.电压表V(3 V,6 kΩ)
F.滑动变阻器R1(2 kΩ,0.5 A)
G.滑动变阻器R2(10 Ω,2 A)
H.蓄电池E(6 V,0.05 Ω)
I.开关一个,带夹子的导线若干
(1) 上述器材中,应选用的器材有________(只填代号字母).
(2) 在下面方框中画出你所设计的电路图,并把图的实物连成实际测量电路,要求尽可能测出多组有关数值。
(3) 实验中要测量的物理量有:_________。
(4)计算金属管线内部空间截面积S0的表达式为:S0=_________。
实验:测定金属丝的电阻率答案
课堂先学案
1. 米尺 螺旋测微器 3.因为待测金属丝的电阻很小 4.
5.小 升高 变大
课堂检测案
[例1] (1) 螺旋测微器 (2) 连线如图所示
(3)
[例2] (1) 右图 (2)=0.35+1.58 Lx
(3)0.10 9.48
课堂训练案
1 (1) 偏小
(2) 2.60 0.52
2.(1)1.773
(2)A1 E1
(3)右图
3.右图
课后拓展案
1. BD
2. (1)ABCEGHI
(2) 电路及实际测量电路如图所示
(3) 用螺旋测微器测横截面边长a,用毫米刻度尺测金属管线长度L,电压表示数 U,电流表示数I.
(4) a2-ρIL/U
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