11.3 實(shí)驗(yàn)：導(dǎo)體電阻率的測(cè)量 第2課時(shí) 課件 -高一下學(xué)期物理人教版（2019）必修第三冊(cè)

第十一章

電路及其應(yīng)用第3節(jié)實(shí)驗(yàn)：導(dǎo)體電阻率的測(cè)量第2課時(shí)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？1.知道伏安法測(cè)電阻的兩種實(shí)驗(yàn)電路。2.會(huì)分析電流表內(nèi)外接法的誤差及選擇內(nèi)外接法的方法。3.知道限流式電路和分壓式電路的特點(diǎn)并會(huì)選擇合適的電路解決問(wèn)題。01金屬絲電阻率的測(cè)量1.實(shí)驗(yàn)思路

：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：2.物理量的測(cè)量測(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（1）電阻的測(cè)量①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“內(nèi)接法”。AVRxAVRx“伏安法”測(cè)電阻的兩種接法因電流表有分壓、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Rx<<RV情況下，使用外接法誤差較小。

電壓表示數(shù)：電流表示數(shù)：誤差分析2：電流表內(nèi)接法誤差來(lái)源于電流表的分壓，分壓越小，誤差越小。測(cè)量大電阻，即Rx>>RA情況下，使用內(nèi)接法誤差較小。

AVRx“內(nèi)外接”方法的選擇——規(guī)律內(nèi)接法RXVARXAV外接法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，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。（2）測(cè)量金屬絲的長(zhǎng)度測(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（3）測(cè)量金屬絲的直徑測(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。為減小誤差，盡量選用螺旋測(cè)微器。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？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).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)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。）滑動(dòng)變阻器的接法(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)?；瑒?dòng)變阻器的選擇

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(kāi)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(kāi)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)驗(yàn)原理：如圖實(shí)驗(yàn)：金屬絲電阻率的測(cè)量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(kāi)開(kāi)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、數(shù)據(jù)處理

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0-0.6A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)

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

1.（多選）如圖所示為用伏安法測(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)AVMNBC2.某小組利用電流表(內(nèi)阻約0.1Ω)、電壓表(內(nèi)阻約3kΩ)等器材測(cè)金屬絲電阻，要求電壓和電流均從0開(kāi)始測(cè)量，得到多組電流、電壓數(shù)據(jù)，求出金屬絲的電阻Rx＝50Ω.他們采用的是圖乙中的________電路圖，Rx的真實(shí)值________(填“大于”“小于”或“等于”)50Ω.A小于3.有一根細(xì)長(zhǎng)且均勻的空心金屬管線,長(zhǎng)約3cm,電阻約為5Ω,已知這種金屬的電阻率為ρ,現(xiàn)在要盡可能精確地測(cè)定它的內(nèi)徑d。(1)用螺旋測(cè)微器測(cè)量金屬管線外徑D時(shí)的刻度位置如圖1所示,從圖中讀出其外徑為

mm,應(yīng)用

(選填“厘米刻度尺”或“毫米刻度尺”)測(cè)金屬管線的長(zhǎng)度L。11.000毫米刻度尺(2)為測(cè)量金屬管線的電阻R,取來(lái)兩節(jié)新的干電池、開(kāi)關(guān)、若干導(dǎo)線及下列器材:A.電壓表0~3V

B.