高中物理人教必修三11.3 實(shí)驗(yàn)：導(dǎo)體電阻率的測量教案

1、實(shí)驗(yàn)：導(dǎo)體電阻率的測量【教學(xué)目標(biāo)】1掌握電流表、電壓表和滑動(dòng)變阻器的使用方法。2掌握螺旋測微器的使用方法和讀數(shù)方法。3學(xué)會(huì)利用伏安法測電阻，進(jìn)一步測出金屬絲的電阻率?！窘虒W(xué)重難點(diǎn)】1掌握螺旋測微器的使用方法和讀數(shù)方法。2學(xué)會(huì)利用伏安法測電阻，進(jìn)一步測出金屬絲的電阻率?！窘虒W(xué)過程】一、復(fù)習(xí)提問、新課導(dǎo)入教師：回顧上節(jié)課的內(nèi)容1電阻定律R2導(dǎo)體的電阻率=反映材料導(dǎo)電性能好壞的物理量?！咎釂枴咳绾螠y量導(dǎo)體的電阻率？根據(jù)公式，需要測量哪些物理量？學(xué)生回答：測量導(dǎo)體的長度。測量導(dǎo)體的橫截面積。測量導(dǎo)體的電阻?！咎釂枴窟@寫物理量分別用哪些工具測量？怎樣測量？測量導(dǎo)體的長度。（刻度尺）測量導(dǎo)體的橫截面積。（

2、刻度尺、游標(biāo)卡尺、螺旋測微器）測量導(dǎo)體的電阻。（伏安法）二、新課教學(xué)（一）長度的測量及測量工具的選用1游標(biāo)卡尺（1）游標(biāo)卡尺結(jié)構(gòu)及使用方法介紹（圖片加flash動(dòng)畫）（2）原理：利用主尺的最小分度與游標(biāo)尺的最小分度的差值制成。不管游標(biāo)尺上有多少個(gè)小等分刻度，它的刻度部分的總長度比主尺上的同樣多的小等分刻度少1mm。（3）精度：對(duì)應(yīng)關(guān)系為10分度0.1mm，20分度0.05mm，50分度0.02mm。（4）讀數(shù)方法：若用?表示由主尺上讀出的整毫米數(shù)，?表示從游標(biāo)尺上讀出與主尺上某一刻線對(duì)齊的游標(biāo)的格數(shù)，則記錄結(jié)果表達(dá)為：（?精度）mm。2游標(biāo)卡尺的使用讀數(shù)=主尺整mm值+精確度游標(biāo)尺的對(duì)齊刻度數(shù)

3、（1）首先要弄清該尺的精度。（2）接著從主尺上讀出整毫米數(shù)。（3）再從游標(biāo)尺上讀出不足1毫米的長度值。（4）最后確定測量結(jié)果。注意：不需估讀！【練習(xí)】1.游標(biāo)卡尺的主尺最小分度為_，圖1尺的精度是_mm，讀數(shù)是_mm；圖2中的精度是_mm，讀數(shù)是_mm。2.讀出以下各游標(biāo)尺的測量值3.游標(biāo)卡尺讀數(shù)練習(xí)3螺旋測微器（1）螺旋測微器結(jié)構(gòu)及使用方法介紹（圖片加flash動(dòng)畫）（2）原理：測微螺桿?與固定刻度?之間的精密螺紋的螺距為0.5mm，即旋鈕?每旋轉(zhuǎn)一周，?前進(jìn)或后退0.5mm，而可動(dòng)刻度?上的刻度為50等份，每轉(zhuǎn)動(dòng)一小格，?前進(jìn)或后退0.01mm，即螺旋測微器的精確度為0.01mm。讀數(shù)時(shí)，

4、估讀到毫米的千分位上，因此，螺旋測微器又叫千分尺。（3）讀數(shù)方法：測量值（mm）固定刻度數(shù)（mm）（注意半毫米刻度線是否露出）可動(dòng)刻度數(shù)（估讀一位）0.01（mm）。（4）使用方法測量時(shí)，在測微螺桿快靠近被測物體時(shí)應(yīng)停止使用旋鈕，而改用微調(diào)旋鈕，避免產(chǎn)生過大的壓力，既可使測量結(jié)果精確，又能保護(hù)螺旋測微器。在讀數(shù)時(shí)，要注意固定刻度尺上表示半毫米的刻線是否已經(jīng)露出。讀數(shù)時(shí)，千分位有一位估讀數(shù)字，不能隨便扔掉，即使固定刻度的零點(diǎn)正好與可動(dòng)刻度的某一刻度線對(duì)齊，千分位上也應(yīng)讀取為“0”。當(dāng)小砧和測微螺桿并攏時(shí)，可動(dòng)刻度的零點(diǎn)與固定刻度的零點(diǎn)不相重合，將出現(xiàn)起點(diǎn)誤差，應(yīng)加以修正，即在最后測長度的讀數(shù)上去

5、掉起點(diǎn)誤差的數(shù)值。4螺旋測微器讀數(shù)練習(xí)【練習(xí)】1.某同學(xué)利用游標(biāo)卡尺和螺旋測微器分別測量一圓柱體工件的直徑和高度，測量結(jié)果如圖(a)和(b)所示。該工件的直徑為_cm，高度為_mm。2某同學(xué)測定一金屬桿的長度和直徑，示數(shù)如圖甲、乙所示，則該金屬桿的長度和直徑分別為_cm和_mm。（二）金屬絲電阻率的測量1實(shí)驗(yàn)原理由電阻定律?=?/?，得?=?/?2物理量的測量教師引導(dǎo)：結(jié)合前面所學(xué)的游標(biāo)卡尺及螺旋測微器，思考，還有其他方法測量金屬絲的直徑嗎？（1）總結(jié)出需要的實(shí)驗(yàn)器材：被測金屬絲、螺旋測微器、毫米刻度尺、電池組、電流表、電壓表、滑動(dòng)變阻器、開關(guān)、導(dǎo)線若干。（2）實(shí)驗(yàn)步驟：直徑測定用螺旋測微器在

6、被測金屬導(dǎo)線上的三個(gè)不同位置各測一次直徑，求出其平均值d，計(jì)算出導(dǎo)線的橫截面積S電路連接按如圖所示的原理電路圖連接好用伏安法測電阻的實(shí)驗(yàn)電路。長度測量用毫米刻度尺測量接入電路中的被測金屬導(dǎo)線的有效長度，反復(fù)測量3次，求出其平均值l。U、I測量把滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)片調(diào)節(jié)到使接入電路中的電阻值最大的位置，電路經(jīng)檢查確認(rèn)無誤后，閉合開關(guān)S，改變滑動(dòng)變阻器滑動(dòng)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。拆去實(shí)驗(yàn)線路，整理好實(shí)驗(yàn)器材。3數(shù)據(jù)處理（1）在求Rx的平均值時(shí)可用兩種方法用Rx用UI圖線的斜率求出。（2）計(jì)算電阻率將記錄的數(shù)據(jù)Rx、l、d的值代入電阻率計(jì)算式=4

7、誤差分析（1）金屬絲的橫截面積是利用直徑計(jì)算而得，直徑的測量是產(chǎn)生誤差的主要來源之一。（2）采用伏安法測量金屬絲的電阻時(shí)，由于采用的是電流表外接法，測量值小于真實(shí)值，使電阻率的測量值偏小。（3）金屬絲的長度測量、電流表和電壓表的讀數(shù)等會(huì)帶來偶然誤差。（4）由于金屬絲通電后發(fā)熱升溫，會(huì)使金屬絲的電阻率變大，造成測量誤差。5注意事項(xiàng)（1）本實(shí)驗(yàn)中被測金屬導(dǎo)線的電阻值較小，因此實(shí)驗(yàn)電路一般采用電流表外接法。（2）實(shí)驗(yàn)連線時(shí)，應(yīng)先從電源的正極出發(fā)，依次將電源、開關(guān)、電流表、待測金屬導(dǎo)線、滑動(dòng)變阻器連成主干線路，然后再把電壓表并聯(lián)在待測金屬導(dǎo)線的兩端。（3）測量被測金屬導(dǎo)線的有效長度，是指測量待測導(dǎo)線接

8、入電路的兩個(gè)端點(diǎn)之間的長度，亦即電壓表兩端點(diǎn)間的待測導(dǎo)線長度，測量時(shí)應(yīng)將導(dǎo)線拉直，反復(fù)測量三次，求其平均值。（4）測金屬導(dǎo)線直徑一定要選三個(gè)不同部位進(jìn)行測量，求其平均值。（5）閉合開關(guān)S之前，一定要使滑動(dòng)變阻器的滑片處在有效電阻值最大的位置。（6）在用伏安法測電阻時(shí)，通過待測導(dǎo)線的電流強(qiáng)度I不宜過大（電流表用00.6 A量程），通電時(shí)間不宜過長，以免金屬導(dǎo)線的溫度明顯升高，造成其電阻率在實(shí)驗(yàn)過程中逐漸增大。（7）求Rx的平均值時(shí)可用兩種方法：第一種是用RxUI算出各次的測量值，再取平均值；第二種是用圖象（UI圖線）來求出。若采用圖象法，在描點(diǎn)時(shí)，要盡量使各點(diǎn)間的距離拉大一些，連線時(shí)要盡可能地讓

9、各點(diǎn)均勻分布在直線的兩側(cè)，個(gè)別明顯偏離較遠(yuǎn)的點(diǎn)可以不予考慮。三、課堂練習(xí)1（多選）在“測定金屬的電阻率”的實(shí)驗(yàn)中，以下操作中錯(cuò)誤的是（ ）A用米尺測量金屬絲的全長，且測量三次，算出其平均值，然后再將金屬絲接入電路中B用螺旋測微器在金屬絲三個(gè)不同部位各測量一次直徑，算出其平均值C用伏安法測電阻時(shí)，采用電流表內(nèi)接法，多次測量后算出平均值D實(shí)驗(yàn)中應(yīng)保持金屬絲的溫度不變答案：AC解析：實(shí)驗(yàn)中應(yīng)測量出金屬絲接入電路中的有效長度，而不是全長；金屬絲的電阻很小，與電壓表內(nèi)阻相差很大，使金屬絲與電壓表并聯(lián)，電壓表對(duì)它分流作用很小，應(yīng)采用電流表外接法。故AC操作錯(cuò)誤。2（1）如圖甲、乙所示的兩把游標(biāo)卡尺，它們的

10、游標(biāo)尺分別為9mm長10等分、19mm長20等分，則讀數(shù)依次為_mm、_mm。甲 乙（2）使用螺旋測微器測量金屬絲的直徑，示數(shù)如圖所示，則金屬絲的直徑是_mm。答案：（1）17.5 23.35 （2）2.140解析：題圖甲讀數(shù)：整毫米是17，不足1毫米數(shù)是50.1mm0.5mm，最后結(jié)果是17mm0.5mm17.5mm。題圖乙讀數(shù)：整毫米是23，不足1毫米數(shù)是70.05mm0.35mm，最后結(jié)果是23mm0.35mm23.35mm。（2）固定刻度示數(shù)為2.0mm，不足半毫米的從可動(dòng)刻度上讀，其示數(shù)為14.0，最后的讀數(shù)：2.0mm14.00.01mm2.140mm。3在“測定金屬絲的電阻率”的

11、實(shí)驗(yàn)中，某同學(xué)進(jìn)行了如下測量：（1）用毫米刻度尺測量接入電路中的被測金屬絲的有效長度。測量3次，求出其平均值l。其中一次測量結(jié)果如圖甲所示，金屬絲的另一端與刻度尺的零刻線對(duì)齊，圖中讀數(shù)為_cm。用螺旋測微器測量金屬絲的直徑，選不同的位置測量3次，求出其平均值D。其中一次測量結(jié)果如圖乙所示，圖中讀數(shù)為_mm。甲 乙（2）采用如圖所示的電路測量金屬絲的電阻。電阻的測量值比真實(shí)值_（選填“偏大”或“偏小”）。最后由公式_計(jì)算出金屬絲的電阻率（用直接測量的物理量表示）。（3）請(qǐng)你根據(jù)電路圖在實(shí)物圖中進(jìn)行實(shí)物連線。（電流表選0.6A量程，電壓表選3V量程）答案：（1）24.1224.14 0.5150.

12、518（2）偏小 d2U4lI （解析：（1）金屬絲的長度為24.1224.14cm直徑讀數(shù)為0.5150.518mm。（2）采用安培表外接法，由于電壓表的內(nèi)阻不是無窮大，電壓表有分流，從而電流表的測量值大于真實(shí)值，由R=UI可知由R=lS，R=UI，S14d（3）實(shí)物連接如圖所示。4現(xiàn)在要測量一段電阻絲的電阻率，電阻絲的阻值Rx0.5，允許通過的最大電流為0.5A?，F(xiàn)提供如下器材：電流表A（量程0.6A，內(nèi)阻約0.6）電壓表V（量程3V，內(nèi)阻約3k）待測的電阻絲Rx（阻值約為0.5）標(biāo)準(zhǔn)電阻R0（阻值5）滑動(dòng)變阻器R1（5，2A）滑動(dòng)變阻器R2（200，1.5A）直流電源E（電動(dòng)勢6V）開關(guān)S、導(dǎo)線若干（1）下面四位同學(xué)分別設(shè)計(jì)的“測量部分”的電路，你認(rèn)為合理的是_。A BC D（2）實(shí)驗(yàn)中滑動(dòng)變阻器應(yīng)該選擇_（選填“R1”或“R2”），并采用_接法。（3）根據(jù)你在（1）、（2）中的選擇，在圖中完成實(shí)驗(yàn)電路的連接。（4）實(shí)驗(yàn)中，如果兩電表的讀數(shù)分別為U和I，測得拉直后電阻絲的長度為L，直徑為D，則待測電阻絲的電阻率的計(jì)算式為_。（5）用螺旋測微器測量待測電阻絲的直徑時(shí)讀數(shù)如圖所示，則該電阻絲的直徑D_mm。答案：（1）C （2）R1 分壓 （3）見解析圖（4）D24LUI-