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高中物理沪科技版（2020）必修第三册第三节 测量金属丝的电阻率获奖课件ppt
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这是一份高中物理沪科技版（2020）必修第三册第三节 测量金属丝的电阻率获奖课件ppt，共30页。PPT课件主要包含了学习目标，实验思路，电阻R，长度l，实验器材，螺旋测微器，刻度尺，接入电路，游标卡尺，精析典题等内容，欢迎下载使用。
1.掌握测量金属丝电阻率的实验原理和方法。2.掌握电流表、电压表和滑动变阻器的使用方法及电流表和电压表的读数方法。3.了解伏安法测电阻的思路及实验数据的处理方法。
我们已经知道金属丝的长度和横截面积一-定时， 其阻值取决于金属材料的电阻率。本节我们将通过实验测量金属丝的电阻率。
金属丝的电阻率如何测量？
【实验原理】欧姆定律和电阻定律。用毫米刻度尺测一段金属丝导线的长度L，用螺旋测微器测导线的直径d，用伏安法测导线的电阻R =U/I ；又由R =ρL/S得
设计实验电路，如图 ，取一段金属电阻丝连接到电路中，测出电阻丝的 、 和直径d(S＝____)，由R＝ 得：ρ＝_____(用R、S、l表示)＝_______(用R、d、l表示)，从而计算出该电阻丝所用材料的电阻率.
被测金属丝，直流电源(4 V)，电流表(0～0.6 A)，电压表(0～3 V)，滑动变阻器(0～50 Ω)，开关，导线若干， ，毫米刻度尺.
三、物理量的测量1.电阻的测量根据伏安法测电阻的思想：用电压表测电阻丝两端的电压，用电流表测电阻丝中的电流，读出多组电压、电流值，通过U－I图像求R.2.电阻丝有效长度的测量用 测量电阻丝 的有效长度l.反复测量多次，得到有效长度的平均值.3.电阻丝直径的测量电阻丝比较细，所以我们采用累积的方法测量，或选取 或 来测量电阻丝的直径d.在不同位置测量三次，根据S＝_______ 计算出电阻丝的横截面积S.
四、数据分析1.数据处理(1)公式法求电阻：测量多组 、 值，求出对应的电阻后取平均值，不能对电流、电压取平均值.(2)图像法求电阻：作出U－I图像，由图像的 求出电阻值，在设定标度时要尽量使各点间的距离拉大一些，连线时要让各点均匀分布在直线的两侧，个别偏离较远的点可以不予考虑.
2.误差分析(1)电阻丝通电时温度升高，使所测电阻率比常温下电阻率略大.(2)电阻丝长度及电阻丝直径测量不准确.
【注意事项】1.螺旋测微器的使用(1)测量时,当测微螺杆P将要接触被测物体时,要停止使用旋钮K,改用微调旋钮K′,当听到“咔、咔…”声后,停止转动,以避免P和被测物体间产生过大的压力。这样既可以保护仪器,又能保证测量结果准确。(2)螺旋测微器应估读一位，即以mm作单位,应读到小数点后面第三位。
2.测定金属的电阻率(1)为了方便,测量直径应在金属丝连入电路前进行,测金属丝直径一定要选三个不同部位进行测量，求其平均值。(2)测量被测金属丝的有效长度，为了准确测量金属丝的长度,应该在连入电路之后在拉直的情况下进行,测量待测金属丝接入电路的两个端点之间的长度。亦即电压表两端点间的被测金属丝长度，测量时应将金属丝拉直，反复测量三次，求其平均值。(3)本实验中被测金属丝的电阻值较小，故应采用电流表外接法。(4)开关S闭合前，滑动变阻器的阻值要调到最大。
例1 (2021·宿迁沭阳修远中学高一下月考)某同学测量一个圆柱体的电阻率，需要测量圆柱体的尺寸和电阻.(1)分别使用游标卡尺和螺旋测微器测量圆柱体的长度和直径，某次测量的示数如图甲和乙所示，则圆柱体的长度为_______ cm，直径为_______ mm.
解析 根据游标卡尺读数规则可读出读数为l＝50 mm＋2×0.1 mm＝50.2 mm＝5.02 cm根据螺旋测微器读数规则可知螺旋测微器的读数d＝5 mm＋31.5×0.01 mm＝5.315 mm
(2)按图丙连接电路后，实验操作如下：①将滑动变阻器R1的阻值置于最大处，将S2拨向接点1，闭合S1，调节R1，使电流表示数为一个恰当的值I0；②将电阻箱R2的阻值调至最大处，S2拨向接点2，保持R1不变，调节R2，使电流表的示数仍为I0，此时R2阻值为12.8 Ω；(3)由(2)中的测量，可得圆柱体的电阻为____ Ω；
解析 由等效替代法测量电阻的原理可知Rx＝R2＝12.8 Ω
(4)利用以上各步骤中所测得的数据，得该圆柱体的电阻率为____________ Ω·m.
代入数据解得ρ≈5.65×10－3 Ω·m.
例2 在“测定金属丝的电阻率”实验中，所用测量仪器均已校准.待测金属丝接入电路部分的长度约为50 cm.(1)用螺旋测微器测量金属丝的直径，其中某一次测量结果如图所示，其读数应为________________________ mm(该值接近多次测量的平均值).
0.398(0.397～0.399均正确)
解析 螺旋测微器的读数为0 mm＋39.8×0.01 mm＝0.398 mm.
(2)用伏安法测金属丝的电阻Rx.实验所用器材为电池组(3 V)、电流表、电压表、滑动变阻器R(0～20 Ω，额定电流2 A)、开关、导线若干.
某小组同学利用以上器材按照图正确连接好电路，进行实验测量，记录数据如下：
(3)图是测量Rx的实验器材实物图，图中已连接了部分导线，滑动变阻器的滑片P置于滑动变阻器的一端.请根据(2)所选的电路图，补充完成图中实物间的连线.
解析 实物图如图甲所示
(4)这个小组的同学在坐标纸上建立U－I坐标系，如图所示，图中已标出了与测量数据对应的4个坐标点.请在图中标出第2、4、6次测量数据的坐标点，并描绘出U－I图线.由图线得到金属丝的阻值Rx＝_________________ Ω(保留两位有效数字).
4.4(4.3～4.7均可)
解析 图线应过原点，选尽可能多的点连成一条直线，不在直线上的点均匀分布在直线两侧，偏离较远的点应舍去，如图乙所示.
图线的斜率表示金属丝的电阻，因此金属丝的电阻值Rx≈4.4 Ω.
(5)根据以上数据可以估算出金属丝电阻率约为________.A.1×10－2 Ω·m B.1×10－3 Ω·mC.1×10－6 Ω·m D.1×10－8 Ω·m
≈1.09×10－6 Ω·m，故选项C正确.
针对训练 (2021·如皋市高一质量调研)在“测定金属的电阻率”的实验中
解析 螺旋测微器的读数为：d＝2.5 mm＋43.5×0.01 mm＝2.935 mm；
(1)某同学用螺旋测微器测金属丝直径时，测得结果如图甲所示，则该金属丝的直径为______ mm.
解析 因电压表的每小格为0.1 V，所以应估读到0.01 V，所以电压表的读数为：U＝2.60 V；同理，电流表的每小格为0.02 A，应估读到0.01 A，所以电流表的读数为：I＝0.52 A.
(2)用量程为3 V的电压表和量程为0.6 A的电流表测金属丝的电压和电流时读数如图乙所示，则电压表的读数为_____V，电流表的读数为_____ A.
代入数据得ρ≈4.2×10－5 Ω·m.
(3)用米尺测量金属丝的长度L＝0.810 m.利用以上测量数据，可得这种材料的电阻率为_________ Ω·m(保留两位有效数字).
例3 某同学测量一段长度已知的电阻丝的电阻率.实验操作如下：(1)螺旋测微器如图所示.在测量电阻丝的直径时，先将电阻丝轻轻地夹在测砧与测微螺杆之间，使电阻丝与测微螺杆、测砧刚好接触，再旋动
解析 A起固定作用，便于读数；B为粗调，调节B使电阻丝与测微螺杆、测砧刚好接触；然后调节C，C起微调作用.
______(选填“A”“B”或“C”)，直到听到“喀喀”的声音，以保证压力适当，同时防止螺旋测微器的损坏.
(2)选择电阻丝的________(选填“同一”或“不同”)位置进行多次测量，取其平均值作为电阻丝的直径.
(3)图甲中Rx为待测电阻丝.请用笔画线代替导线，将滑动变阻器接入图乙实物电路中的正确位置.
(4)为测量Rx，利用图甲所示的电路，调节滑动变阻器测得5组电压U1和电流I1的值，作出的U1－I1关系图像如图所示.接着，将电压表改接在a、b两端，测得5组电压U2和电流I2的值，数据见下表：
请根据表中的数据，在图中方格纸上作出U2－I2图像.
解析 把U2和I2的数据在方格纸中描点，用过原点的直线把它们连在一起，让尽可能多的点在直线上.
1.掌握测量金属丝电阻率的实验原理和方法。2.掌握电流表、电压表和滑动变阻器的使用方法及电流表和电压表的读数方法。3.了解伏安法测电阻的思路及实验数据的处理方法。
我们已经知道金属丝的长度和横截面积一-定时， 其阻值取决于金属材料的电阻率。本节我们将通过实验测量金属丝的电阻率。
金属丝的电阻率如何测量？
【实验原理】欧姆定律和电阻定律。用毫米刻度尺测一段金属丝导线的长度L，用螺旋测微器测导线的直径d，用伏安法测导线的电阻R =U/I ；又由R =ρL/S得
设计实验电路，如图 ，取一段金属电阻丝连接到电路中，测出电阻丝的 、 和直径d(S＝____)，由R＝ 得：ρ＝_____(用R、S、l表示)＝_______(用R、d、l表示)，从而计算出该电阻丝所用材料的电阻率.
被测金属丝，直流电源(4 V)，电流表(0～0.6 A)，电压表(0～3 V)，滑动变阻器(0～50 Ω)，开关，导线若干， ，毫米刻度尺.
三、物理量的测量1.电阻的测量根据伏安法测电阻的思想：用电压表测电阻丝两端的电压，用电流表测电阻丝中的电流，读出多组电压、电流值，通过U－I图像求R.2.电阻丝有效长度的测量用 测量电阻丝 的有效长度l.反复测量多次，得到有效长度的平均值.3.电阻丝直径的测量电阻丝比较细，所以我们采用累积的方法测量，或选取 或 来测量电阻丝的直径d.在不同位置测量三次，根据S＝_______ 计算出电阻丝的横截面积S.
四、数据分析1.数据处理(1)公式法求电阻：测量多组 、 值，求出对应的电阻后取平均值，不能对电流、电压取平均值.(2)图像法求电阻：作出U－I图像，由图像的 求出电阻值，在设定标度时要尽量使各点间的距离拉大一些，连线时要让各点均匀分布在直线的两侧，个别偏离较远的点可以不予考虑.
2.误差分析(1)电阻丝通电时温度升高，使所测电阻率比常温下电阻率略大.(2)电阻丝长度及电阻丝直径测量不准确.
【注意事项】1.螺旋测微器的使用(1)测量时,当测微螺杆P将要接触被测物体时,要停止使用旋钮K,改用微调旋钮K′,当听到“咔、咔…”声后,停止转动,以避免P和被测物体间产生过大的压力。这样既可以保护仪器,又能保证测量结果准确。(2)螺旋测微器应估读一位，即以mm作单位,应读到小数点后面第三位。
2.测定金属的电阻率(1)为了方便,测量直径应在金属丝连入电路前进行,测金属丝直径一定要选三个不同部位进行测量，求其平均值。(2)测量被测金属丝的有效长度，为了准确测量金属丝的长度,应该在连入电路之后在拉直的情况下进行,测量待测金属丝接入电路的两个端点之间的长度。亦即电压表两端点间的被测金属丝长度，测量时应将金属丝拉直，反复测量三次，求其平均值。(3)本实验中被测金属丝的电阻值较小，故应采用电流表外接法。(4)开关S闭合前，滑动变阻器的阻值要调到最大。
例1 (2021·宿迁沭阳修远中学高一下月考)某同学测量一个圆柱体的电阻率，需要测量圆柱体的尺寸和电阻.(1)分别使用游标卡尺和螺旋测微器测量圆柱体的长度和直径，某次测量的示数如图甲和乙所示，则圆柱体的长度为_______ cm，直径为_______ mm.
解析 根据游标卡尺读数规则可读出读数为l＝50 mm＋2×0.1 mm＝50.2 mm＝5.02 cm根据螺旋测微器读数规则可知螺旋测微器的读数d＝5 mm＋31.5×0.01 mm＝5.315 mm
(2)按图丙连接电路后，实验操作如下：①将滑动变阻器R1的阻值置于最大处，将S2拨向接点1，闭合S1，调节R1，使电流表示数为一个恰当的值I0；②将电阻箱R2的阻值调至最大处，S2拨向接点2，保持R1不变，调节R2，使电流表的示数仍为I0，此时R2阻值为12.8 Ω；(3)由(2)中的测量，可得圆柱体的电阻为____ Ω；
解析 由等效替代法测量电阻的原理可知Rx＝R2＝12.8 Ω
(4)利用以上各步骤中所测得的数据，得该圆柱体的电阻率为____________ Ω·m.
代入数据解得ρ≈5.65×10－3 Ω·m.
例2 在“测定金属丝的电阻率”实验中，所用测量仪器均已校准.待测金属丝接入电路部分的长度约为50 cm.(1)用螺旋测微器测量金属丝的直径，其中某一次测量结果如图所示，其读数应为________________________ mm(该值接近多次测量的平均值).
0.398(0.397～0.399均正确)
解析 螺旋测微器的读数为0 mm＋39.8×0.01 mm＝0.398 mm.
(2)用伏安法测金属丝的电阻Rx.实验所用器材为电池组(3 V)、电流表、电压表、滑动变阻器R(0～20 Ω，额定电流2 A)、开关、导线若干.
某小组同学利用以上器材按照图正确连接好电路，进行实验测量，记录数据如下：
(3)图是测量Rx的实验器材实物图，图中已连接了部分导线，滑动变阻器的滑片P置于滑动变阻器的一端.请根据(2)所选的电路图，补充完成图中实物间的连线.
解析 实物图如图甲所示
(4)这个小组的同学在坐标纸上建立U－I坐标系，如图所示，图中已标出了与测量数据对应的4个坐标点.请在图中标出第2、4、6次测量数据的坐标点，并描绘出U－I图线.由图线得到金属丝的阻值Rx＝_________________ Ω(保留两位有效数字).
4.4(4.3～4.7均可)
解析 图线应过原点，选尽可能多的点连成一条直线，不在直线上的点均匀分布在直线两侧，偏离较远的点应舍去，如图乙所示.
图线的斜率表示金属丝的电阻，因此金属丝的电阻值Rx≈4.4 Ω.
(5)根据以上数据可以估算出金属丝电阻率约为________.A.1×10－2 Ω·m B.1×10－3 Ω·mC.1×10－6 Ω·m D.1×10－8 Ω·m
≈1.09×10－6 Ω·m，故选项C正确.
针对训练 (2021·如皋市高一质量调研)在“测定金属的电阻率”的实验中
解析 螺旋测微器的读数为：d＝2.5 mm＋43.5×0.01 mm＝2.935 mm；
(1)某同学用螺旋测微器测金属丝直径时，测得结果如图甲所示，则该金属丝的直径为______ mm.
解析 因电压表的每小格为0.1 V，所以应估读到0.01 V，所以电压表的读数为：U＝2.60 V；同理，电流表的每小格为0.02 A，应估读到0.01 A，所以电流表的读数为：I＝0.52 A.
(2)用量程为3 V的电压表和量程为0.6 A的电流表测金属丝的电压和电流时读数如图乙所示，则电压表的读数为_____V，电流表的读数为_____ A.
代入数据得ρ≈4.2×10－5 Ω·m.
(3)用米尺测量金属丝的长度L＝0.810 m.利用以上测量数据，可得这种材料的电阻率为_________ Ω·m(保留两位有效数字).
例3 某同学测量一段长度已知的电阻丝的电阻率.实验操作如下：(1)螺旋测微器如图所示.在测量电阻丝的直径时，先将电阻丝轻轻地夹在测砧与测微螺杆之间，使电阻丝与测微螺杆、测砧刚好接触，再旋动
解析 A起固定作用，便于读数；B为粗调，调节B使电阻丝与测微螺杆、测砧刚好接触；然后调节C，C起微调作用.
______(选填“A”“B”或“C”)，直到听到“喀喀”的声音，以保证压力适当，同时防止螺旋测微器的损坏.
(2)选择电阻丝的________(选填“同一”或“不同”)位置进行多次测量，取其平均值作为电阻丝的直径.
(3)图甲中Rx为待测电阻丝.请用笔画线代替导线，将滑动变阻器接入图乙实物电路中的正确位置.
(4)为测量Rx，利用图甲所示的电路，调节滑动变阻器测得5组电压U1和电流I1的值，作出的U1－I1关系图像如图所示.接着，将电压表改接在a、b两端，测得5组电压U2和电流I2的值，数据见下表：
请根据表中的数据，在图中方格纸上作出U2－I2图像.
解析 把U2和I2的数据在方格纸中描点，用过原点的直线把它们连在一起，让尽可能多的点在直线上.
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