2022-2023年人教版(2019)新教材高中物理必修3 第11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(1)課件

1、第三節(jié)導(dǎo)體電阻率的測(cè)量1.構(gòu)造:如圖所示,A為,B為 ,E為可調(diào)刻度.2.原理:微測(cè)螺桿F與固定刻度B之間的精密螺紋的螺距為0.5 mm,即旋鈕D每旋轉(zhuǎn)一周,F前進(jìn)或后退mm,而可調(diào)刻度E上的刻度為50小格,每轉(zhuǎn)動(dòng)一小格,F前進(jìn)或后退mm,即螺旋測(cè)微器的精確度為mm.讀數(shù)時(shí)誤差出現(xiàn)在毫米的千分位上,因此,螺旋測(cè)微器又叫千分尺.1 |學(xué)會(huì)使用螺旋測(cè)微器小砧固定刻度0.50.010.013.讀數(shù):測(cè)量值(mm)=固定刻度數(shù)(mm)(注意半毫米刻度線是否露出)+可調(diào)刻度數(shù)(估讀一位)(mm).如圖所示,固定刻度B示數(shù)為6.5 mm(半毫米刻度線已露出),而從可調(diào)刻度E上讀出的示數(shù)為22.5(數(shù)字5為

2、估讀),最后的讀數(shù)為:6.5 mm+22.50.01 mm=6.725 mm.0.01導(dǎo)師點(diǎn)睛螺旋測(cè)微器讀數(shù)兩點(diǎn)注意:(1)以毫米為單位時(shí),小數(shù)點(diǎn)后面要有三位有效數(shù)字,特別是最后一位估讀數(shù)字為零時(shí),不能省略.(2)在讀數(shù)時(shí)注意半毫米刻度線是否已露出.1.實(shí)驗(yàn)原理(1)把金屬絲接入電路中,用伏安法測(cè)金屬絲的電阻R,電路原理圖如圖所示.(2)用 測(cè)出金屬絲的長(zhǎng)度l,用 測(cè)出金屬絲的直徑d,算出橫截面積S.2 |用伏安法測(cè)定金屬絲的電阻率毫米刻度尺螺旋測(cè)微器(3)由電阻定律R=,得=,求出電阻率.2.實(shí)驗(yàn)器材螺旋測(cè)微器、毫米刻度尺、電壓表、電流表、開關(guān)及導(dǎo)線、被測(cè)金屬導(dǎo)線、干電池、滑動(dòng)變阻器.3.實(shí)

3、驗(yàn)步驟(1)測(cè)直徑:用螺旋測(cè)微器在被測(cè)金屬導(dǎo)線上三個(gè)不同位置各測(cè)一次直徑,并記錄.(2)連電路:按如圖所示的電路圖連接實(shí)驗(yàn)電路.(3)量長(zhǎng)度:用毫米刻度尺測(cè)量接入電路中的被測(cè)金屬導(dǎo)線的有效長(zhǎng)度,重復(fù)測(cè)量3次,并記錄.(4)求電阻:把滑動(dòng)變阻器的滑片調(diào)節(jié)到使接入電路中的電阻值最大的位置,電路經(jīng)檢查無誤后,閉合開關(guān)S.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,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.4.數(shù)據(jù)處理電阻R的數(shù)值可用以下兩種方法確定:(1)計(jì)算法:利用每次測(cè)量的U、I值分別計(jì)算出電阻,再求出電阻的平均值作為測(cè)量結(jié)果.(2)圖像法:可建立U-I

4、坐標(biāo)系,將測(cè)量的U、I值描點(diǎn)作出圖像,利用圖像的斜率來求出電阻值R.5.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(cè)量是產(chǎn)生誤差的來源之一.(2)采用伏安法測(cè)量金屬絲的電阻時(shí),由于采用的是電流表外接法,電流的測(cè)量值大于真實(shí)值,使電阻率的測(cè)量值偏小.(3)金屬絲的長(zhǎng)度測(cè)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(cè)量誤差.判斷正誤,正確的畫“ ” ,錯(cuò)誤的畫“ ” .1.本實(shí)驗(yàn)中,可以使用毫米刻度尺測(cè)量金屬絲接入電路的長(zhǎng)度和直徑.()提示:由于金屬絲較細(xì),用毫米刻度尺測(cè)量其直徑誤差較大.2.用螺旋測(cè)微器測(cè)金屬絲直徑時(shí),應(yīng)選不

5、同的位置測(cè)量3次,再取平均值.()3.若待測(cè)金屬導(dǎo)線是漆包線,可用小刀刮掉漆皮再測(cè)量金屬導(dǎo)線的直徑.()提示:若待測(cè)金屬導(dǎo)線是漆包線,應(yīng)該用火燒去其表面的漆皮,再測(cè)金屬導(dǎo)線的直徑,不可用小刀去刮掉漆皮.4.實(shí)驗(yàn)中應(yīng)保持金屬絲溫度不變,用伏安法測(cè)電阻時(shí),每測(cè)一組電壓、電流值應(yīng)及時(shí)把開關(guān)斷開,防止金屬絲溫度升高.()5.用伏安法測(cè)電阻,無論是用電流表外接法還是電流表內(nèi)接法,都存在系統(tǒng)誤差.() 電流表和電壓表的選擇(1)根據(jù)電路中的最大電流(或最大電壓)進(jìn)行選擇.(2)根據(jù)用電器的額定電流(或額定電壓)進(jìn)行選擇.(3)根據(jù)電源的參數(shù)進(jìn)行選擇.1 | 伏安法測(cè)電阻兩種方法的比較和電路的選擇方法內(nèi)接法

6、外接法電路誤差分析電壓表示數(shù)UV=UR+UAUR電流表示數(shù)IA=IRR測(cè)= =R真電壓表示數(shù)UV=UR電流表示數(shù)IA=IR+IVIRR測(cè)= =R真誤差來源電流表的分壓作用電壓表的分流作用電流表的內(nèi)接法和外接法的比較 電流表內(nèi)、外接的選擇方法(1)直接比較法:當(dāng)RxRA時(shí),采用電流表內(nèi)接法,當(dāng)RxRV時(shí),采用電流表外接法,即大電阻用電流表內(nèi)接法,小電阻用電流表外接法,可記憶為“大內(nèi)小外”.(2)公式計(jì)算法當(dāng)時(shí),用電流表內(nèi)接法.當(dāng),即當(dāng)Rx時(shí),用電流表外接法.當(dāng)Rx=時(shí),兩種接法效果相同.(3)試觸法如圖,把電壓表的可動(dòng)接線端分別試接b、c兩點(diǎn),觀察兩電表的示數(shù)變化,若電流表的示數(shù)變化明顯,說明電

7、壓表的分流作用對(duì)電路影響大,應(yīng)選用電流表內(nèi)接法;若電壓表的示數(shù)有明顯變化,說明電流表的分壓作用對(duì)電路影響大,所以應(yīng)選電流表外接法. 情境音響上調(diào)節(jié)音量大小的旋鈕、臺(tái)燈上調(diào)節(jié)燈光亮度的旋鈕、調(diào)節(jié)電熨斗的溫度的旋鈕、汽車上的油量表等都利用了變阻器.變阻器有多種類型,滑動(dòng)變阻器是電學(xué)實(shí)驗(yàn)中常用器件之一.2 | 滑動(dòng)變阻器的分壓式和限流式接法問題1.滑動(dòng)變阻器的工作原理是什么?提示:通過改變接入電路中電阻絲的長(zhǎng)度來改變電阻.2.滑動(dòng)變阻器在電路中的作用是什么?提示:(1)保護(hù)電路;(2)改變電路中的電流和電壓.3.在初中階段的學(xué)習(xí)中,滑動(dòng)變阻器是如何連接的?提示:選擇一上一下兩個(gè)接線柱串聯(lián)接入電路.4

8、.在高中階段我們還會(huì)學(xué)到滑動(dòng)變阻器的其他接法,不管什么接法,在電路接通前,滑片應(yīng)處在什么位置?提示:使接通電路時(shí)工作電路電流最小.接法限流式接法分壓式接法電路圖閉合開關(guān)前滑片位置滑片在最左端,以保證滑動(dòng)變阻器接入電路中的阻值最大滑片在最左端,開始時(shí)R兩端的電壓為零負(fù)載兩端的電壓調(diào)節(jié)范圍 UU0U通過負(fù)載的電流調(diào)節(jié)范圍 0滑動(dòng)變阻器兩種接法的比較接法限流式接法分壓式接法適用情況負(fù)載電阻的阻值R與滑動(dòng)變阻器的總電阻R0相差不多,或R0稍大,且電壓、電流變化不要求從零開始(1)要求負(fù)載上電壓或電流變化范圍較大,且從零開始連續(xù)可調(diào)(2)負(fù)載電阻的阻值R遠(yuǎn)大于滑動(dòng)變阻器的總電阻R0 選擇原則由于限流式電

9、路能節(jié)約能源,一般情況下優(yōu)先選擇限流式接法(以提高電路效率).但在下列幾種情況下,必須選擇分壓式接法:(1)滑動(dòng)變阻器總電阻遠(yuǎn)小于被測(cè)電阻,且實(shí)驗(yàn)要求電壓(電流)的變化范圍較大;(2)明確要求某部分電路的電壓從零開始變化;(3)若采用限流式接法,電路中的最小電流仍超過用電器的額定電流.張同學(xué)打算測(cè)量由某種合金材料制成的金屬絲的電阻率,待測(cè)金屬絲的橫截面為圓形.實(shí)驗(yàn)器材有:毫米刻度尺、螺旋測(cè)微器、電壓表(內(nèi)阻幾千歐)、電流表(內(nèi)阻幾歐)【1】、滑動(dòng)變阻器、電源、開關(guān)、待測(cè)金屬絲及導(dǎo)線若干.(1)用毫米刻度尺測(cè)量待測(cè)金屬絲的長(zhǎng)度,用螺旋測(cè)微器測(cè)量其直徑【2】,結(jié)果分別如圖1和圖2所示,可得其長(zhǎng)度L

10、= cm,直徑D=mm.圖1圖2(2)該同學(xué)要用圖像法求出待測(cè)金屬絲的阻值,要求電壓從零開始變化【3】.請(qǐng)將圖3所示實(shí)物電路圖中所缺導(dǎo)線補(bǔ)全.圖3(3)圖4是根據(jù)實(shí)驗(yàn)中測(cè)得的6組電流I、電壓U的值描繪的點(diǎn),由圖可求出電阻值R=(保留3位有效數(shù)字);圖4(4)請(qǐng)寫出待測(cè)金屬絲的電阻率的表達(dá)式=(用測(cè)得的物理量符號(hào)和已知量表示).信息提取【1】金屬絲的電阻較小,幾歐姆,與電壓表、電流表內(nèi)阻相比較,確定電流表采用內(nèi)接法還是外接法.【2】螺旋測(cè)微器的讀數(shù)=固定刻度數(shù)(注意半毫米刻度線是否露出)+可調(diào)刻度數(shù)(估讀一位)0.01(單位:mm).【3】電壓從零開始變化,滑動(dòng)變阻器采用分壓式接法.思路分析解答

11、本題要分五步走:第一步:螺旋測(cè)微器的讀數(shù),要先讀出固定刻度讀數(shù),再讀出可調(diào)刻度讀數(shù),然后相加即可得出結(jié)果.第二步:根據(jù)題意,確定電流表的連接方式.第三步:要求電壓從零開始變化,確定滑動(dòng)變阻器的連接方式.第四步:根據(jù)U-I圖上所標(biāo)的點(diǎn),作出U-I圖線,算出斜率可得出電阻值【4】.第五步:根據(jù)電阻定律【5】,求出電阻率.解析(1)毫米刻度尺的分度值為0.1 cm,由圖可知,待測(cè)金屬絲的長(zhǎng)度測(cè)量值為59.40 cm.螺旋測(cè)微器的讀數(shù)為0+43.50.01 mm=0.435 mm,即待測(cè)金屬絲直徑測(cè)量值為0.435 mm(由【2】得到).(2)要求電壓從零開始變化,故滑動(dòng)變阻器采用分壓式接法(由【3】得到);待測(cè)金屬絲電阻較小,電流表采用外接法(由【1】得到).實(shí)物電路圖連接如圖所示.(