人教版 (2019)必修 第三册2 导体的电阻第2课时导学案

这是一份人教版 (2019)必修 第三册2 导体的电阻第2课时导学案，共8页。
实验2 金属丝电阻的测量
学习目标
1.知道如何选择实验器材及确定仪器的精度。
2.能够根据电路图连接事物图
3.会用电压表和电流表测电阻。
重点难点
重点
1.螺旋测微器的原理和读数方法。
2.根据需要选择合适的器材，确定实验电路图。
3.学生自我修正实验过程中遇到的问题。
难点
1.实验电路图的确定。
2.根据电路图连接实物图。
自主探究
一.实验思路
用电压表测金属丝两端的电压，用电流表测金属丝的电流，根据，计算出金属丝的电阻，然后用刻度尺测量金属丝的有效长度（接入电路中的长度），用螺旋测微器测量金属丝的直径，计算出金属丝的横截面积；根据电阻定律，得出计算金属丝电阻率的公式① 。实验电路图如图所示。
实验器材
根据电路图完成电路时，所需要器材有② ，直流电源（6V），电流表（0~0.6 A），电压表（0~3V），滑动变阻器（20Ω），开关，导线若干，螺旋测微器，刻度尺。
三．测量物理量
1.测量电阻：用电压表测金属丝两端的电压，用电流表测金属丝的电流，根据③ ，计算出金属丝的电阻。
2.电阻丝有效长度的测量：长度测量，用④ 测量接入电路的被测金属导线的有效长度.反复测量多次，求出其平均值。注意：精确到毫米，估读到0.1mm。测量被测金属导线的有效长度，是指测量待测导线⑤ 的两个端点之间的长度.测量时应在导线连入电路后拉直的情况下进行测量
3.直径测定：
方法1：把电阻丝紧密缠绕在一个圆柱形物体上，用刻度尺测出⑥ 的宽度，然后除以圈数，就得到电阻丝的直径。
方法2：用⑦ （或游标卡尺）在被测金属丝上的多个不同位置各测一次直径，求出其平均值，计算出金属丝的横截面积⑧ 。
答案：① ②被测电阻丝 ③ ④刻度尺 ⑤接入电路中 ⑥多匝电阻丝 ⑦螺旋测微器 ⑧
探究思考
【典例一】在测量金属丝电阻率的实验中
①用螺旋测微器测量金属丝直径如图丙所示，则金属丝直径______；
②测量金属丝的电阻时，应选用电路图中的______图；
③若金属丝的长度为，直径为，金属丝两端电压为，流过金属丝的电流为，则金属丝电阻率的表达式______(用测得的量表示)。
①由图示螺旋测微器可知，其示数为：。
②滑动变阻器最大阻值大于待测电阻阻值，可以起到保护和控制电路作用时，滑动变阻器可以采用限流接法；由于金属丝电阻较小，电压表内阻远大于待测电阻阻值，电流表可以采用外接法，故选甲图；
③根据欧姆定律得知电阻为：
由电阻定律可知：
解得电阻率为：
答案：①1.775
②甲
③
【典例二】某物理兴趣小组测量一小段某材料制成的电阻丝的电阻率。
（1）先用螺旋测微器测量电阻丝的直径d，如图甲所示，其直径_____mm；再用游标卡尺测量电阻丝的长度L，如图乙所示，其长度_______cm，最后用多用电表粗测其电阻，如图丙所示，其电阻________Ω。
（2）为了准确测量电阻丝的电阻，某同学设计了如图丁所示的电路。
①根据电路图，用笔画线代替导线连接如图戊所示的实物电路。
②闭合，当接a时，电压表示数为，电流表示数为；当接b时，电压表示数为，电流表示数为，则待测电阻的值__________（用题中的物理量符号表示）。
③若电阻丝的长度为L，横截面直径为d，则该材料制成的电阻丝的电阻率_____（用题中的物理量符号表示）。
解析：（1）根据螺旋测微器读数规则，电阻丝的直径；根据游标卡尺读数规则，电阻丝的长度；根据多用电表读数规则，电阻。
（2）①根据电路图连线。
②闭合，当接a时，电压表示数为，电流表示数为，设电流表内阻为，由欧姆定律，；当接b时，电压表示数为，电流表示数为，由欧姆定律，；联立解得。
③由电阻定律，导线横截面积，解得。
答案：（1）1.350；4.230；6.0
（2）①实物连线图如图所示（其他正确接法也可）
②
③
知识梳理
随堂训练
1.在测量金属电阻率的实验中，根据图所示电路测量金属丝的电阻。电压表的示数为，电流表的示数为，则金属丝电阻的测量值_________；测得金属丝的长度为，横截面积为，则这段金属丝的电阻率_________（用和表示）。
2.某兴趣小组对铜导线的电阻率进行课题研究。
（1）现取长度为L的一捆铜导线，用螺旋测微器测得其直径为D，在实验前，事先了解到铜导线的电阻很小，在用伏安法测量其电阻时，设计如图所示的电路，则电压表的另一端应接________（填“a”或“b”）端。
（2）测量得电压表示数为U，电流表示数为I，可得铜的电阻率_________（用字母表示）。
（3）该兴趣小组发现用（1）中所选电路测得的电阻率与从课本上查阅到铜的电阻率相比_________（填“偏大”或“偏小”），但是实验的操作已经十分规范，测量使用的电表也已尽可能校验准确，下列关于造成这种偏差的原因，你认为正确的是__________。
A.电流表测量值小于流经的电流值B.电流表测量值大于流经的电流值
C.电压表测量值小于两端的电压值D.电压表测量值大于两端的电压值
3.某同学为了测量一根铅笔芯的电阻率，设计了如图甲所示的电路测量该铅笔芯的电阻值。所用器材有电流表，电阻箱、滑动变阻器、待测铅笔芯、电源、开关及导线等。操作步骤如下：调节滑动变阻器和电阻箱的阻值达到最大；闭合开关，适当调节滑动变阻器和电阻箱的阻值；记录两个电流表的示数分别为。请回答以下问题：
(1)若电流表的内阻可忽略，则电流表示数_______时，电阻箱的阻值等于待测笔芯的电阻值。
(2)用螺旋测微器测量该笔芯的直径，螺旋测微器的示数如图乙所示，该笔芯的直径为________。
(3)已测得该笔芯的长度，电阻箱的读数为，根据上面测量的数据可计算出笔芯的电阻率_________。(结果保留3位有效数字)
(4)若电流表的内阻不能忽略，仍利用(1)中方法，则笔芯电阻的测量值_________真实值(填“大于”“小于”或“等于”)。
答案
1.答案：;
解析：根据欧姆定律可得金属丝电阻的测量值：①
根据电阻定律可得：②
联立①②式可得这段金属丝的电阻率：
2.答案：（1）a
（2）
（3）偏小；B
解析：（1）电压表内阻远大于待测铜导线电阻，为减小实验误差，电流表应采用外接法，电压表的另一端应接a端。（2）铜导线的电阻，由电阻定律得，电阻率。（3）由于电流表采用外接法，电阻测量值小于真实值，所以由此实验计算所得的电阻率的值比实际值偏小，电流表采用外接法，由于电压表的分流作用，流过待测电阻的电流小于电流表示数，由欧姆定律可知，电阻测量值小于真实值，故B正确，ACD错误。
3.答案：(1)
(2)1.000
(3)
(4)小于
解析：(1)由并联电路特点可知，当时，电阻箱的阻值与待测笔芯的阻值相等
(2)螺旋测微器的读数；
(3)由公式可计算，笔芯的电阻率为；
(4)电流表的内阻不能忽略时，电流表与电阻箱的电阻之和等于待测笔芯的电阻，即电阻的测量值小于真实值。