新教材人教版高中物理必修第三冊(cè) 11.3實(shí)驗(yàn)：導(dǎo)體電阻率的測(cè)量（第二課時(shí)） 教學(xué)課件

1、第十一章 電路及其應(yīng)用11.3 實(shí)驗(yàn)：導(dǎo)體電阻率的測(cè)量（二）1.掌握測(cè)量金屬絲電阻率的實(shí)驗(yàn)原理和方法.2.了解伏安法測(cè)電阻的思路及實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理方法學(xué)習(xí)目標(biāo)不同導(dǎo)體的導(dǎo)電性能不同，電阻率是反映導(dǎo)體材料導(dǎo)電性能的重要物理量。那么，我們?cè)撊绾螠y(cè)量導(dǎo)體的電阻率呢？新課導(dǎo)入：測(cè)量金屬絲的橫截面積。：測(cè)量金屬絲的長(zhǎng)度。：測(cè)量金屬絲的電阻。直接測(cè)長(zhǎng)度l、電阻為R、直徑d：一、實(shí)驗(yàn)思路新課講解測(cè)量工具：毫米刻度尺（電阻絲總長(zhǎng)度約幾十厘米，可選用毫米刻度尺）；分度值1mm，可估讀到0.1mm；測(cè)量思路：測(cè)量接入電路的電阻絲有效長(zhǎng)度，多測(cè)幾次求取平均值。有效長(zhǎng)度二、測(cè)量金屬絲的長(zhǎng)度舉例：毫米刻度尺的使用毫米刻度

2、尺的最小分度值為 ,測(cè)量時(shí)應(yīng)精確到 mm,估讀到 mm.1mm10.1【65.5mm】二、測(cè)量金屬絲的長(zhǎng)度測(cè)量思路：測(cè)量金屬絲的直徑d，間接得出金屬絲的橫截面積。測(cè)量方法：1.選刻度尺，利用累積法測(cè)直徑；2.選螺旋測(cè)微器或游標(biāo)卡尺直接測(cè)量直徑，在電阻絲的不同位置測(cè)量3次，求得直徑的平均值。三、測(cè)量金屬絲的直徑為減小誤差，盡量選用螺旋測(cè)微器。測(cè)量思路：用電壓表測(cè)出電阻兩端的電壓U，用電流表測(cè)出通過(guò)電阻的電流I，利用部分電路歐姆定律可以算出電阻的阻值R；測(cè)量方法：伏安法四、測(cè)量金屬絲的電阻ESPRxAV1.電流表接在電壓表兩接線柱外側(cè)，通常叫“外接法” 。2.電流表接在電壓表兩接線柱內(nèi)側(cè)，通常叫“

3、內(nèi)接法” 。AVRxAVRx“伏安法”測(cè)電阻的兩種接法四、測(cè)量金屬絲的電阻因電流表有分壓、電壓表有分流作用,兩種方法測(cè)量電阻都有誤差，那么，實(shí)際應(yīng)用中該如何選擇呢？電壓表示數(shù)：電流表示數(shù)：誤差分析1：電流表外接法AVRx誤差來(lái)源于電壓表的分流，分流越小，誤差越小。測(cè)量小電阻，即RxRA情況下，使用內(nèi)接法誤差較小。 四、測(cè)量金屬絲的電阻AVRx“內(nèi)外接”方法的選擇規(guī)律內(nèi)接法RXVARXAV外接法慶威物理2.誤差：大內(nèi)偏大，小外偏小當(dāng) （即 )時(shí)用內(nèi)接法當(dāng) （即 )時(shí)用外接法當(dāng) （即 )時(shí)兩種接法均可1.結(jié)論：大內(nèi)小外四、測(cè)量金屬絲的電阻若伏特表示數(shù)有明顯變化，即 用外接；若安培表示數(shù)有明顯變化，

4、即 用內(nèi)接?！皟?nèi)外接”方法的選擇試探法VASabR按內(nèi)外接的方式依次連接，觀察電流表、電壓表示數(shù)變化情況。四、測(cè)量金屬絲的電阻測(cè)量未知電阻時(shí)，需取同一電阻的多組電壓和電流值。此時(shí)可接入滑動(dòng)變阻器，能起到直接改變測(cè)量電阻的電流或電壓大小的作用，達(dá)到測(cè)多組數(shù)據(jù)的實(shí)驗(yàn)效果。那么，滑動(dòng)變阻器該如何接入電路呢？四、測(cè)量金屬絲的電阻滑動(dòng)變阻器的接法限流式 U0SRABPRx分壓式 U0SPRxRAB目的：調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器使得電阻有多組U、I數(shù)據(jù).四、測(cè)量金屬絲的電阻滑片P在移動(dòng)過(guò)程中，待測(cè)電阻RX的電壓和電流變化情況當(dāng)滑片P處于A端：滑變接入阻值RP=0;待測(cè)電阻所分電壓最大，為U0；待測(cè)電阻的電流 當(dāng)滑片

5、P處于B端：滑變接入阻值RP=Rmax；待測(cè)阻值所分電壓最小待測(cè)電阻的電流 “限流式”接法四、測(cè)量金屬絲的電阻U0SRABPRx內(nèi)阻不計(jì)當(dāng)滑片P處于A端：滑變?nèi)孔柚礡max與Rx并聯(lián)(RAP=0；RBP=Rmax與Rx并聯(lián))待測(cè)電阻所分電壓最大，為電源電壓U0；待測(cè)電阻的電流U0SPRxRAB當(dāng)滑片P處于B端：滑變接入全部阻值Rmax，此時(shí)Rx被短路(RAP=Rmax;RBP=0與Rx并聯(lián))待測(cè)阻值所分電壓最小，為0；待測(cè)電阻的電流為0滑片P在移動(dòng)過(guò)程中，待測(cè)電阻RX的電壓和電流變化情況“分壓式”接法四、測(cè)量金屬絲的電阻電源內(nèi)阻不計(jì)1.限流接法:優(yōu)點(diǎn):電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便、耗能少。缺點(diǎn)：電

6、壓或電流不能從0變起、調(diào)節(jié)范圍小?！皟煞N”接法的優(yōu)缺點(diǎn)四、測(cè)量金屬絲的電阻U0SRABPRxU0SPRxRAB2.分壓接法：優(yōu)點(diǎn):電壓或電流能從0調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)范圍大。缺點(diǎn)：電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜、操作不方便、耗能多。以下3種情況必須用分壓接法：(1)當(dāng)要求電壓或電流從0變起時(shí);(2)當(dāng)待測(cè)電阻的阻值遠(yuǎn)大于滑動(dòng)變阻器的總阻值時(shí);(3)當(dāng)采用限流接法，無(wú)論怎樣調(diào)節(jié)都不能保證電路的安全時(shí)。（注：當(dāng)兩種接法均可時(shí)，一般采用限流接法。）1.滑動(dòng)變阻器的接法四、測(cè)量金屬絲的電阻(1)當(dāng)采用限流接法時(shí)，選擇總電阻與待測(cè)電阻的阻值相接近的那一個(gè)。(2)當(dāng)采用分壓接法時(shí)，選擇總電阻小而額定電流大的那一個(gè)。2.滑動(dòng)變阻器的選

7、擇 分壓外接法 VARx分壓內(nèi)接法AVRx限流內(nèi)接法 RxAV 限流外接法 RxAV由于電阻絲的電阻較小，做實(shí)驗(yàn)時(shí)，選擇外接法；當(dāng)不要求電壓從0開始調(diào)節(jié)，可選擇耗能較低的限流法。測(cè)電阻的四種常用電路四、測(cè)量金屬絲的電阻器材的選擇1.安全性原則：例如電壓表與電流表不能超過(guò)量程。2.精確性原則：例如電壓表與電流表的指針偏角不能過(guò)小，應(yīng)使其指針偏角不小于滿偏的1/3.3.方便性原則4.經(jīng)濟(jì)性原則四、測(cè)量金屬絲的電阻五、測(cè)金屬絲的電阻率ESPRxAV三、實(shí)驗(yàn)器材螺旋測(cè)微器或游標(biāo)卡尺、毫米刻度尺、電壓表、電流表、定值電阻、開關(guān)及導(dǎo)線、被測(cè)金屬導(dǎo)線、電池、滑動(dòng)變阻器。一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模簻y(cè)量金屬絲的電阻率二、實(shí)

8、驗(yàn)原理：如圖1.測(cè)直徑:在被測(cè)金屬絲上三個(gè)不同位置各測(cè)一次直徑,并記錄;2.量長(zhǎng)度:測(cè)有效長(zhǎng)度,反復(fù)測(cè)量3次;3.連電路:按原理圖所示的電路圖連接實(shí)驗(yàn)電路;4.求電阻:改變滑動(dòng)變阻器滑片的位置,讀出幾組相應(yīng)的電流表、電壓表的示數(shù)I和U的值,記入表格內(nèi),斷開開關(guān)S。5.拆除實(shí)驗(yàn)電路,整理好實(shí)驗(yàn)器材。四、實(shí)驗(yàn)步驟五、測(cè)金屬絲的電阻率五、數(shù)據(jù)處理 五、測(cè)金屬絲的電阻率1.因一般金屬絲電阻較小,為了減少實(shí)驗(yàn)的系統(tǒng)誤差,應(yīng)選擇電流表外接法。2.本實(shí)驗(yàn)滑動(dòng)變阻器若用分壓式接法,在接通電源之前應(yīng)將滑動(dòng)變阻器調(diào)到電壓表為零的狀態(tài)。3.測(cè)量I時(shí)應(yīng)測(cè)接入電路中的金屬絲的有效長(zhǎng)度(即兩接線柱之間的長(zhǎng)度);在金屬絲的

9、3個(gè)不同位置上用螺旋測(cè)微器或游標(biāo)卡尺測(cè)量直徑d。4.電流不宜過(guò)大(電流表用0-0.6 A量程),通電時(shí)間不宜太長(zhǎng),以免電阻率因溫度升高而變化。六、注意事項(xiàng) 五、測(cè)金屬絲的電阻率1.直徑測(cè)量。2.長(zhǎng)度測(cè)量。3.電路中電流表及電壓表內(nèi)阻對(duì)電阻測(cè)量的影響。4.通電電流大小、時(shí)間長(zhǎng)短、致使電阻絲發(fā)熱,電阻率隨之變化。七、誤差分析 五、測(cè)金屬絲的電阻率五、測(cè)金屬絲的電阻率1.（多選）如圖所示，A、B、C、D是滑動(dòng)變阻器的四個(gè)接線柱，現(xiàn)把此變阻器串聯(lián)接入電路中，并要求滑片P向接線柱D移動(dòng)時(shí)，電路中的電阻減小，則接入電路的接線柱是（）AA和BBA和CCB和CDB和D【正確答案：CD】當(dāng)堂小練2.（多選）如圖

10、所示為用伏安法測(cè)電阻的部分電路圖，因?yàn)椴恢来郎y(cè)電阻RX的大概值，所以不能確定線路的接法。為了減小誤差，可在電路接好后將電壓表的一個(gè)接線端K分別與M、N接觸，觀察電壓表和電流表的示數(shù)哪一個(gè)有明顯的變化。下列關(guān)于觀察到的現(xiàn)象及應(yīng)選用的接法的敘述中，正確的是（）A、若電流表讀數(shù)有明顯的變化，則K應(yīng)接在M點(diǎn)B、若電流表讀數(shù)有明顯的變化，則K應(yīng)接在N點(diǎn)C、若電壓表讀數(shù)有明顯的變化，則K應(yīng)接在M點(diǎn)D、若電壓表讀數(shù)有明顯的變化，則K應(yīng)接在N點(diǎn)AVMN【正確答案：BC】3.（2021北京高三期末）如圖所示，滑動(dòng)變阻器的最大阻值是R1，定值電阻的阻值是R2，A、B兩端的電壓恒定為U，R2兩端的電壓用U2表示，

11、則（）A開關(guān)S斷開時(shí)，滑片P從a移動(dòng)到b，U2從0變化到UB開關(guān)S閉合時(shí)，滑片P從a移動(dòng)到b，U2從0變化到UC若R1比R2小很多，開關(guān)S斷開時(shí)，滑片P從a移動(dòng)到b， U2的改變量遠(yuǎn)小于UD若R1比R2小很多，開關(guān)S閉合時(shí)，滑片P從a移動(dòng)到b，U2的改變量遠(yuǎn)小于U【正確答案：C】4.（2021云南羅平縣第二中學(xué)高二月考）某同學(xué)用伏安法測(cè)量導(dǎo)體的電阻率，現(xiàn)有量程為3V、內(nèi)阻約為3k的電壓表和量程為0.6A、內(nèi)阻約為0.1的電流表。采用分壓電路接線，待測(cè)電阻絲Rx阻值約為5。（1）圖甲是未完成的實(shí)物連線圖，圖中a為待測(cè)導(dǎo)體右端接線柱，b為電流表正極接線柱，c為滑動(dòng)變阻器左上端接線柱，d為滑動(dòng)變阻器

12、左下端接線柱。則導(dǎo)線應(yīng)連接_（選填a或b）。導(dǎo)線應(yīng)連接_（選填c或d）。（2）正確接線后，實(shí)驗(yàn)測(cè)得的數(shù)據(jù)如下表，請(qǐng)?jiān)趫D乙中作出U-I圖線_。（3）用作圖法求得Rx的阻值為_（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）。（4）某次用螺旋測(cè)微器測(cè)金屬絲直徑d，用游標(biāo)卡尺測(cè)金屬絲的長(zhǎng)度l，示數(shù)如圖丙所示，則d=_mm，l_cm。（5）寫出該金屬絲的電阻率的表達(dá)式_（用U、I、d、l表示）U/V0.300.400.801.101.201.60I/A0.070.090.180.220.270.35【答案】a d 4.6 （4.5 4.8 ） 1.843 mm（1.842 mm 1.84 mm） 4.240 cm （1）1由

13、于電流表內(nèi)阻與待測(cè)電阻阻值接近，因此只能采用電流表外接法，以減小實(shí)驗(yàn)誤差，故導(dǎo)線應(yīng)接a；2由題意可知，本實(shí)驗(yàn)采用分壓接法，故導(dǎo)線要與d接通；（2）3根據(jù)表中的數(shù)據(jù)作出的U-I圖如圖所示：（3）4根據(jù)U-I圖象的斜率表示電阻，則有(4.5 4.8 均正確)5.（2021全國(guó)高二專題練習(xí)）在測(cè)量某金屬絲電阻率的實(shí)驗(yàn)中，（1）用圖甲所示電路測(cè)量，要求電壓能從零開始測(cè)量，并能多測(cè)量幾組數(shù)據(jù)，請(qǐng)用筆畫線代替導(dǎo)線，在圖甲中僅添加一根導(dǎo)線完成實(shí)驗(yàn)的電路連接_。（2）實(shí)驗(yàn)時(shí)，閉合開關(guān)前滑片應(yīng)置于滑動(dòng)變阻器的_（選填“左”或“右”）端；測(cè)量結(jié)束后，應(yīng)先斷開開關(guān)，再拆除導(dǎo)線，最后整理好器材。（3）實(shí)驗(yàn)中，測(cè)量數(shù)據(jù)

14、如下表所示，請(qǐng)你在圖乙中描出金屬絲的UI圖像_。實(shí)驗(yàn)次數(shù)123456U/V0.901.201.501.802.102.40I/A0.180.240.310.370.430.49（4）由UI圖像計(jì)算出金屬絲的電阻為R=_。（5）測(cè)出金屬絲的長(zhǎng)度和_，根據(jù)電阻定律計(jì)算出金屬絲的電阻率?！敬鸢浮?左 4.91 直徑 （1）1 實(shí)驗(yàn)要求電壓能從零開始測(cè)量，滑動(dòng)變阻器應(yīng)用分壓式相接，如圖所示。（2）2 實(shí)驗(yàn)時(shí)，為了儀器的安全，閉合開關(guān)前滑片應(yīng)置于滑動(dòng)變阻器的左端。（3）3依據(jù)表中數(shù)據(jù)，在坐標(biāo)系內(nèi)描出對(duì)應(yīng)點(diǎn)，作出圖象，如圖所示：6.在做“金屬絲電阻率的測(cè)量”的實(shí)驗(yàn)時(shí),需要對(duì)金屬絲的電阻進(jìn)行測(cè)量,已知金屬絲的電阻值Rx約為20 。一位同學(xué)用伏安法對(duì)這個(gè)電阻的阻值進(jìn)行了比較精確的測(cè)量,這位同學(xué)想使被測(cè)電阻Rx兩端的電壓變化范圍盡可能大。他可選用的器材有:直流電源,電壓為8 V;電流表A(量程0.6 A,內(nèi)阻約為0.50 );電壓表V(量程10 V,內(nèi)阻約為10 k);滑動(dòng)變阻器R(最大電阻值為5.0 );開關(guān)一個(gè),導(dǎo)線若干。(1)根據(jù)上述條件,測(cè)量