2020学年高中物理 实验：测定金属的电阻率学案 新人教版选修3-1

2020学年高中物理 实验：测定金属的电阻率学案 新人教版选修3-1

实验：测定金属的电阻率 学案（人教版选修3-1） ‎ 一、实验目的 通过________法，用电流表、电压表测金属的电阻，进一步测定电阻率．‎ 二、实验原理 ‎1．根据部分电路的欧姆定律，导体电阻R＝________.‎ ‎2．根据电阻定律，导体电阻R＝________.‎ ‎3．用毫米刻度尺测出一段金属导线的长度l，用螺旋测微器测出导线的直径d，推出ρ＝________.‎ 三、实验器材 螺旋测微器、毫米刻度尺、电压表、电流表、定值电阻、电键及导线、被测金属导线、电池、________.‎ 四、电流表的两种不同接法(完成下表)‎ 比较项目 电流表内接法 电流表外接法 电路 ‎ ‎ ‎ 误差原因 测量结果 适用条件 一、伏安法测电阻的电路选择 ‎1．计算判定法 若已知待测电阻的大约值Rx，电流表的内阻RA和电压表的内阻RV，则当＞时说明Rx≫RA比Rx≪RV符合得好，应采用________；当＜时，说明Rx≪RV比Rx≫R A符合得好，应采取__________________．‎ ‎2．试触法 按如图1所示电路图连接，空出电压表的一个接头S，然后将S分别与a、b试触一下，观察电压表和电流表的示数变化情况：‎ 图1‎ 若电流表示数有显著变化，说明____________作用较强，即Rx是一个高阻值电阻，应选用______________法，S应接____________测量；若电压表示数有显著变化，说明__作用较强，即Rx是一个低阻值电阻，应选用____________法，S应接__________测量．‎ 二、数据处理 电阻R的数值可用以下两种方法确定：‎ ‎1．计算法：将每次测量的U、I分别计算出电阻，再求出电阻的____________作为测量结果．‎ ‎2．图象法：可建立I－U坐标系，将测量的U、I值描点作出图象，利用图象的________________来求出电阻值R.‎ 例1　一个未知电阻，无法估计其电阻值，某同学用伏安法测量此电阻，用图2(a)、(b)两种电路各测一次，用(a)图所测数据为3.0 V、3.0 mA，用(b)图测得的数据是2.9 V、4.0 mA，由此可知，用________图测得Rx的误差较小，测量值Rx＝__________.‎ 图2‎ 变式训练1　用伏安法测未知电阻Rx时，若不知道Rx的阻值，为了选择正确的电路接法以减小误差，可将电路按如图3所示连接，只空出电压表的一个接头S，然后S分别与a、b接触一下，观察电压表和电流表示数变化的情况，那么(　　)‎ 图3‎ A．若电流表示数有显著变化，S应接a B．若电流表示数有显著变化，S应接b C．若电压表示数有显著变化，S应接a D．若电压表示数有显著变化，S应接b 例2　如图4所示为用伏安法测定一个定值电阻的阻值的实验所需的器材实物图，器材规格如下：‎ 图4‎ ‎(1)待测电阻Rx(约100 Ω)‎ ‎(2)直流毫安表(量程0～20 mA，内阻50 Ω)‎ ‎(3)直流电压表(量程0～3 V，内阻5 kΩ)‎ ‎(4)直流电源(输出电压6 V，内阻不计)‎ ‎(5)滑动变阻器(阻值范围0～15 Ω，允许最大电流‎1 A)‎ ‎(6)开关一个，导线若干 根据器材规格及实验要求，在本题的实物图上连线．‎ 变式训练2　已知一个电阻额定功率为0.5 W，粗测其阻值约为16 Ω，现用伏安法测定它的阻值．‎ A．电流表(量程0～200 mA，内阻20 Ω)‎ B．电流表(量程0～‎3 A，内阻0.1 Ω)‎ C．电压表(量程0～3 V，内阻10 kΩ)‎ D．电压表(量程0～15 V，内阻30 kΩ)‎ E．滑动变阻器(0～20 Ω，电流‎1 A)‎ F．电源电压12 V ‎(1)实验中电流表应选用______________，电压表应选用______________．(填字母符号)．‎ ‎(2)在实验电路中，滑动变阻器的连接方式为______________，其理由是__________．‎ ‎(3)画出实验电路图．‎ ‎(4)将图5中实物用导线连接起来．‎ 图5‎ ‎【即学即练】‎ ‎1．图6甲是学生实验的有两个量程的电流表刻度盘，当用“－”和“‎0.6”‎两接线柱时，能测量的最大电流是______A，对应刻度盘上每一小格代表__________A，图中表针示数为__________A；当使用电流表的“－”和“‎3”‎两个接线柱时，对应刻度盘上每一小格代表__________A，图中表针示数为__________A.‎ 图6‎ 图乙为学生实验用的两个量程的电压表刻度盘，当使用较小量程时，测量电压最大值不得超过________ V，每小格表示________ V，图中指针示数________ V；若使用的是较大量程，则表盘刻度每小格表示________V，图中指针示数________ V.‎ ‎2．如图7所示为伏安法测电阻的一种常用电路．以下分析正确的是(　　)‎ 图7‎ A．此接法的测量值大于真实值 B．此接法的测量值小于真实值 C．此接法要求待测电阻值小于电流表内阻 D．开始实验时滑动变阻器滑动头P应处在最左端 ‎3．如图8所示，电流表和电压表的读数分别为‎0.1 A和10 V，已知电流表的内阻RA＝0.2 Ω，那么待测电阻Rx的测量值为________，真实值为________．‎ 图8‎ 参考答案 课前自主学习 一、伏安 二、1.　2.ρ　3. 三、滑动变阻器 四、‎ 比较 项目 电流表内接法 电流表外接法 电路 误差 原因 由于电流表内阻的分压作用，电压表测量值偏大 由于电压表内阻的分流作用，电流表测量值偏大 测量 结果 R测＝＝RA＋Rx＞Rx，测量值偏大 R测＝＝＜Rx，测量值偏小 适用 条件 Rx≫RA，测量大电阻 Rx≪RV，测量小电阻 核心知识探究 一、1.电流表内接法　电流表外接法　2.电压表的分流　电流表内接　b　电流表的分压　电流表外接　a 二、1.平均值　2.斜率 解题方法探究 例1　(a)　1 000 Ω 解析　绝对变化，相对变化，大，故选用电流表内接法．Rx＝＝＝1 000 Ω 变式训练1　BC　[若S分别接触a、b时，电流表示数变化显著，则说明电压的分流作用强即Rx是一个高阻值电阻，应选用电流表内接法测量，故B选项正确；若电压表示数变化显著，则说明电流表分压作用强，即Rx是一个低阻值电阻，应选用电流表外接法测量，故C选项正确．]‎ 例2　(1)先确定采用电流表内接电路还是外接电路．‎ 因为＝＝2＜＝＝50，所以采用电流表外接．‎ ‎(2)再确定滑动变阻器是采用限流式接法还是分压式接法．‎ 若采用限流式接法，则滑动变阻器阻值达到最大值时，电阻中电流最小，I＝＝ A≈36 mA，此时电阻Rx的电压约为3.6 V，均已超过电流表和电压表量程，故必须采用滑动变阻器分压式接法．实验电路和实物连线如图所示．‎ 变式训练2　(1)A　C　(2)分压　若用限流电路，电路中最小电流将会超过电流表量程　(3)A外接，如右图所示 ‎(4)实物图略 即学即练 ‎1．0.6　0.02　0.340　0.1　1.70　3.0　0.1　2.20　0.5　11.0‎ ‎2．A　[此实验的误差来源于电流表的分压，待测电阻的测量值R测＝，电压表测量的是待测电阻和电流表的电压，U偏大，故R测＞R真，此接法要减小误差，要求测量电阻R远大于电流表的内阻；开始实验时滑动头应在变阻器的最右端．]‎ ‎3．100 Ω　99.8 Ω 解析　电流表与Rx串联，构成待测电阻Rx的电流表内接法电路．‎ R测＝＝ Ω＝100 Ω.又R测＝＝＝＋＝R真＋RA，所以R真＝R测－RA＝(100－0.2) Ω＝99.8 Ω.‎