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    沪科版2020上海高二物理必修第三册 10.3测定金属丝的电阻率(课件)
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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.
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