高中物理高考 实验九　测量金属丝的电阻率 课件

恒定电流第八章实验九测量金属丝的电阻率主干梳理 对点激活1掌握电流表、电压表和滑动变阻器的使用方法。掌握电流表、电压表和滑动变阻器的使用方法。2学会使用螺旋测微器测量金属丝直径。学会使用螺旋测微器测量金属丝直径。3会用伏安法测电阻，进一步测量金属丝的电阻率。会用伏安法测电阻，进一步测量金属丝的电阻率。毫毫米米刻刻度度尺尺、螺螺旋旋测测微微器器、直直流流电电流流表表和和直直流流电电压压表表、滑滑动动变变阻阻器器(阻阻值范围值范围050)、电池组、开关、被测金属丝、导线若干。、电池组、开关、被测金属丝、导线若干。1测测金金属属丝丝直直径径d：在在准准备备好好的的金金属属丝丝上上三三个个不不同同位位置置用用螺螺旋旋测测微微器器各测一次直径，求出其平均值各测一次直径，求出其平均值d。2按照电路图连好电路。按照电路图连好电路。3测测量量金金属属丝丝有有效效长长度度l：将将金金属属丝丝两两端端固固定定在在接接线线柱柱上上悬悬空空挂挂直直，用用毫毫米米刻刻度度尺尺测测量量接接入入电电路路的的金金属属丝丝长长度度(即即有有效效长长度度)，反反复复测测量量三三次次，求出平均值求出平均值l。4求求金金属属丝丝的的电电阻阻R：把把滑滑动动变变阻阻器器调调到到接接入入电电路路中中的的阻阻值值最最大大的的位位置置，检检查查无无误误后后，闭闭合合开开关关S，改改变变滑滑动动变变阻阻器器滑滑片片的的位位置置，读读取取多多组组电电压压电流值并记录在表格中，断开开关电流值并记录在表格中，断开开关S，求出金属丝电阻，求出金属丝电阻R的平均值。的平均值。5整理仪器。整理仪器。1金属丝直径、长度的测量及电流表、电压表读数带来的偶然误差。金属丝直径、长度的测量及电流表、电压表读数带来的偶然误差。3通通电电电电流流过过大大，时时间间过过长长，致致使使电电阻阻丝丝发发热热，电电阻阻率率随随之之变变化化带带来来误差。误差。1为为了了方方便便，测测量量直直径径应应在在导导线线连连入入电电路路前前进进行行；为为了了准准确确测测量量金金属属丝丝的的长长度度，测测量量应应该该在在金金属属丝丝连连入入电电路路之之后后在在拉拉直直的的情情况况下下进进行行，测测量量待待测导线接入电路的两个端点之间的长度。测导线接入电路的两个端点之间的长度。2本实验中被测金属丝的电阻值较小，故须采用电流表外接法。本实验中被测金属丝的电阻值较小，故须采用电流表外接法。3开关开关S闭合前，滑动变阻器的阻值要调至最大。闭合前，滑动变阻器的阻值要调至最大。4电电流流不不宜宜太太大大(电电流流表表用用00.6 A量量程程)，通通电电时时间间不不宜宜太太长长，以以免免金属丝温度升高，导致电阻率在实验过程中变大。金属丝温度升高，导致电阻率在实验过程中变大。5实实验验连连线线时时，应应先先从从电电源源的的正正极极出出发发，依依次次将将电电源源、开开关关、滑滑动动变变阻阻器器、待待测测金金属属丝丝、电电流流表表连连成成干干路路，然然后后再再把把电电压压表表并并联联在在待待测测金金属属丝丝的两端。的两端。6若若采采用用图图像像法法求求电电阻阻阻阻值值的的平平均均值值，在在描描点点时时，要要尽尽量量使使各各点点间间的的距距离离大大一一些些，连连线线时时要要尽尽可可能能地地让让各各点点均均匀匀分分布布在在直直线线的的两两侧侧，个个别别明明显显偏离线较远的点可以不予考虑。偏离线较远的点可以不予考虑。考点细研 悟法培优考点考点1仪器的选择和电路的设计仪器的选择和电路的设计例例1(2020吉吉林林省省吉吉林林市市高高三三第第三三次次调调研研)如如图图甲甲所所示示，测测量量电电阻阻丝丝的的电电阻阻率率，电电阻阻丝丝的的电电阻阻约约为为20。先先把把电电阻阻丝丝拉拉直直后后将将其其两两端端固固定定在在刻刻度度尺尺两两端端的的接接线线柱柱a和和b上上，在在电电阻阻丝丝上上夹夹上上一一个个与与接接线线柱柱c相相连连的的小小金金属属夹夹，沿沿电电阻阻丝丝移移动动金金属属夹夹，可可改改变变其其与与电电阻阻丝丝接接触触点点P的的位位置置，从从而而改改变变接接入入电电路路中中电电阻阻丝丝的的长长度度。除除电电池池组组E(电电动动势势为为3.0 V，内内阻阻约约1)、电电阻阻箱箱R(0999.9)、开关、导线若干，可供选择的器材还有：、开关、导线若干，可供选择的器材还有：电流表电流表A1(量程量程0100 mA，内阻约，内阻约5)电流表电流表A2(量程量程00.6 A，内阻约，内阻约0.2)(1)实验操作步骤如下：实验操作步骤如下：A用螺旋测微器在电阻丝上三个不同的位置分别测量电阻丝的直径；用螺旋测微器在电阻丝上三个不同的位置分别测量电阻丝的直径；B根据所提供的实验器材，设计并连接好如图甲所示的实验电路；根据所提供的实验器材，设计并连接好如图甲所示的实验电路；C调节电阻箱使其接入电路中的电阻值较大，闭合开关；调节电阻箱使其接入电路中的电阻值较大，闭合开关；D将将金金属属夹夹夹夹在在电电阻阻丝丝上上某某位位置置，调调整整电电阻阻箱箱接接入入电电路路中中的的电电阻阻值值，使电流表满偏，记录电阻箱的电阻值使电流表满偏，记录电阻箱的电阻值R和接入电路的电阻丝长度和接入电路的电阻丝长度L；E断断开开开开关关，改改变变_的的位位置置，调调整整电电阻阻箱箱接接入入电电路路中中的的阻阻值值，使使电电流流表表再再次次满满偏偏。重重复复多多次次，记记录录每每一一次次的的R和和L数数据；据；F断开开关。断开开关。金属夹与电阻丝接触点金属夹与电阻丝接触点(2)如图乙，用螺旋测微器测量电阻丝直径为如图乙，用螺旋测微器测量电阻丝直径为d_mm。(3)电流表应选择电流表应选择_(选填选填“A1”或或“A2”)。(4)用用记记录录的的多多组组R和和L的的数数据据，绘绘出出了了如如图图丙丙所所示示图图线线，截截距距分分别别为为R0和和L0，再再结结合合测测出出的的电电阻阻丝丝直直径径d，写写出出电电阻阻丝丝的的电电阻阻率率表表达达式式_(用给定的字母表示用给定的字母表示)。0.730A1(1)根根据据实实验验原原理理与与实实验验步步骤骤，断断开开开开关关，改改变变金金属属夹夹与与电电阻阻丝丝接接触触点点的的位位置置，调调整整电电阻阻箱箱接接入入电电路路中中的的阻阻值值，使使电电流流表表再再次次满满偏偏，重重复复多多次次，记录每一次的记录每一次的R和和L数据。数据。(2)由由图图乙乙所所示示螺螺旋旋测测微微器器可可知知，固固定定刻刻度度读读数数是是0.5 mm，可可动动刻刻度度读读数数是是23.00.01 mm0.230 mm，则则金金属属丝丝直直径径为为d0.5 mm0.230 mm0.730 mm。尝试解答尝试解答 尝试解答尝试解答 变变式式1 为为了了测测定定金金属属丝丝的的电电阻阻率率，某某实实验验小小组组将将一一段段金金属属丝丝拉拉直直并并固固定定在在米米尺尺上上，其其两两端端可可作作为为接接线线柱柱，一一小小金金属属夹夹夹夹在在金金属属丝丝上上，且且可可在在金属丝上滑动。请完成以下内容。金属丝上滑动。请完成以下内容。(1)某某次次用用螺螺旋旋测测微微器器测测该该金金属属丝丝的的直直径径，示示数数如如图图甲甲所所示示，则则其其直直径径d_mm。(2)实验中先用欧姆表测出该金属丝的阻值约为实验中先用欧姆表测出该金属丝的阻值约为3。0.751(0.7500.752均可均可)(3)实验室提供的实验器材如下：实验室提供的实验器材如下：A电压表电压表V(03 V，内阻约，内阻约20 k)B定值电阻定值电阻10 C定值电阻定值电阻100 D蓄电池蓄电池(电动势约电动势约12 V，内阻不计，内阻不计)E开关开关S一只一只F导线若干导线若干答案答案如图所示如图所示根根据据题题目目要要求求，在在虚虚线线框框内内完完成成设设计计的的实实验验电电路路图图，其其中中定定值值电电阻阻R应应 选选 _(选选 填填“B”或或“C”)；金金 属属 丝丝 电电 阻阻 率率 的的 表表 达达 式式 _(用用a、b、c、d、R表示表示)。B解析解析 考点考点2数据处理与误差分析数据处理与误差分析例例2(2020江江苏苏省省南南京京市市、盐盐城城市市二二模模)某某同同学学想想利利用用两两节节干干电电池池测测定定一一段段粗粗细细均均匀匀的的电电阻阻丝丝的的电电阻阻率率，设设计计了了如如图图甲甲所所示示的的电电路路。ab是是一一段段电电阻阻率率较较大大的的粗粗细细均均匀匀的的电电阻阻丝丝，R0是是阻阻值值为为2 的的保保护护电电阻阻，导导电电夹夹子子P与与电阻丝接触始终良好电阻丝接触始终良好(接触电阻忽略不计接触电阻忽略不计)。(1)该该同同学学连连接接成成如如图图甲甲所所示示实实验验电电路路。请请指指出出图图中中器器材材连连接接存存在在的的问问题题_。(2)实实验验时时闭闭合合开开关关，调调节节P的的位位置置，将将aP长长度度x和和对对应应的的电电压压表表示示数数U、电流表示数、电流表示数I的数据记录如下表：的数据记录如下表：电压表应接电压表应接3 V量程，开始实验前开关应断开量程，开始实验前开关应断开 根根据据测测得得的的直直径径可可以以算算得得电电阻阻丝丝的的横横截截面面积积S1.2107 m2，利利用用图图乙乙图图线线，可可求求得得电电阻阻丝丝的的电电阻阻率率为为_ _m；根根据据图图乙乙中中的的图图线线可可求求出出电电流流表表内内阻阻为为_。(保留两位有效数字保留两位有效数字)理理论论上上用用此此电电路路测测得得的的金金属属丝丝电电阻阻率率与与其其真真实实值值相相比比_(选选填填“偏大偏大”“”“偏小偏小”或或“相同相同”)。1.2106(1.11061.3106均可均可)2.0相同相同尝尝试试解解答答(1)电电压压表表应应接接3 V量量程程，开开始始实实验验前前开开关关应应断断开开(2)图图见见解析解析 1.2106(1.11061.3106均可均可)2.0 相同相同(1)电电源源为为两两节节干干电电池池，则则电电压压表表应应接接3 V量量程程；为为保保证证电电路路安安全全，开开始实验前开关应断开。始实验前开关应断开。(2)图像如图所示。图像如图所示。尝试解答尝试解答 由由以以上上分分析析可可知知，电电流流表表内内阻阻对对直直线线的的斜斜率率无无影影响响，则则理理论论上上用用此此电路测得的金属丝电阻率与其真实值相比相同。电路测得的金属丝电阻率与其真实值相比相同。尝试解答尝试解答 变变式式2(2020北北京京市市海海淀淀区区二二模模)为为测测量量某某金金属属丝丝的的电电阻阻率率，小小明明同同学学设设计计了了如如图图甲甲、乙乙所所示示的的两两种种实实验验方方案案，已已知知电电源源的的电电动动势势和和内内阻阻在在实实验过程中保持不变。验过程中保持不变。(1)小明先进行了如图甲方案的测量。小明先进行了如图甲方案的测量。他他首首先先用用米米尺尺测测出出接接入入电电路路中中金金属属丝丝的的长长度度l50.00 cm，再再利利用用螺螺旋旋测测微微器器测测金金属属丝丝直直径径，示示数数如如图图所所示示，则则金金属属丝丝直直径径的的测测量量值值d_ mm。0.360实实验验过过程程中中，小小明明移移动动滑滑动动变变阻阻器器的的滑滑片片分分别别处处于于不不同同的的位位置置，并并依依次次记记录录了了两两电电表表的的测测量量数数据据如如下下表表所所示示，其其中中5组组数数据据的的对对应应点点他他已已经经标标在如图所示的坐标纸上，请你标出余下一组数据的对应点，并画出在如图所示的坐标纸上，请你标出余下一组数据的对应点，并画出UI图线。图线。实验次数实验次数123456U/V0.901.201.501.802.102.40I/A0.180.240.310.370.430.49答案答案图见解析图见解析该该方方案案测测得得的的金金属属丝丝的的电电阻阻率率_ m(计算结果保留两位有效数字计算结果保留两位有效数字)。9.9107(9.71071.1106均可均可)示示。请请用用金金属属丝丝的的直直径径d、RL图图线线斜斜率率的的