第二章

恒定電流實驗：測定金屬的電阻率學習目標

1.進一步掌握用伏安法測電阻的電路的設計思想.2.掌握螺旋測微器的讀數方法.3.掌握測定金屬電阻率的實驗原理、實驗過程及數據處理方法.內容索引知識探究題型探究達標檢測知識探究1一、螺旋測微器的讀數原理導學探究1.構造及原理如圖1所示，它的測砧A和固定刻度B固定在尺架C上，可動刻度E、旋鈕D、微調旋鈕D′是與測微螺桿F連在一起的，并通過精密螺紋套在B上，精密螺紋的螺距是0.5mm，即旋鈕D每轉一周，測微螺桿F前進或后退

mm，可動刻度分成50等份，每一等份表示

.0.50.01mm圖12.使用方法當A與F并攏時，可動刻度E的零點恰好跟固定刻度B的零點重合，逆時針旋轉旋鈕D，將測微螺桿F旋出，把被測物體放入A、F之間的夾縫中，再順時針旋轉旋鈕D，F快要接觸被測物時，要停止使用旋鈕D，改用微調旋鈕D′，直到聽到“咔、咔”聲.3.讀數方法L＝固定刻度示數＋可動刻度示數(估讀一位)×分度值.注意：(1)以毫米為單位時，小數點后面要有三位有效數字，特別是最后一位估讀數字為零時，不能省略.(2)在讀數時注意半毫米刻度線是否已露出.(2)用

測出金屬絲的長度l，用____________測出金屬絲的直徑d，算出橫截面積S(S＝).(3)由電阻定律R＝______，得

，求出電阻率.二、測定金屬的電阻率1.實驗原理(1)把金屬絲接入電路中，用伏安法測金屬絲的電阻R(R＝

).電路原理圖如圖2所示.圖2毫米刻度尺螺旋測微器2.實驗器材螺旋測微器、

、電壓表、電流表、定值電阻、開關及導線、被測金屬導線、電池、

.3.實驗步驟(1)測直徑：用螺旋測微器在被測金屬導線上三個不同位置各測一次直徑，并記錄.(2)連電路：按如圖2所示的電路圖連接實驗電路.(3)量長度：用

測量接入電路中的被測金屬導線的有效長度，重復測量3次，并記錄.毫米刻度尺滑動變阻器毫米刻度尺(4)求電阻：把滑動變阻器的滑動觸頭調節到使接入電路中的電阻值_____的位置，電路經檢查確認無誤后，閉合開關S.改變滑動變阻器滑動觸頭的位置，讀出幾組相應的電流表、電壓表的示數I和U的值，記入表格內，斷開開關S.(5)拆除實驗電路，整理好實驗器材.最大4.數據處理電阻R的數值可用以下兩種方法確定：(1)計算法：利用每次測量的U、I值分別計算出電阻，再求出電阻的

作為測量結果.(2)圖象法：可建立I－U坐標系，將測量的U、I值描點作出圖象，利用圖象的

來求出電阻值R.平均值斜率5.實驗注意事項(1)因一般金屬絲電阻較小，為了減少實驗的系統誤差，必須選擇電流表

法；(2)本實驗若用限流式接法，在接通電源之前應將滑動變阻器調到阻值_____狀態.(3)測量l時應測接入電路的金屬絲的

長度(即兩接線柱之間的長度)；在金屬絲的3個不同位置上用螺旋測微器測量直徑d.(4)電流不宜過

(電流表用0～0.6A量程)，通電時間不宜

，以免電阻率因溫度升高而變化.最大太長外接有效大2題型探究例1在“探究電阻與長度、橫截面積的關系”的實驗中，用刻度尺測量金屬絲直徑時的刻度位置如圖3所示，金屬絲的匝數為36，用米尺測出金屬絲的長度L，金屬絲的電阻大約為5Ω，先用伏安法測出金屬絲的電阻R，然后用控制變量法探究電阻與導體長度、橫截面積的關系.圖3一、實驗原理與操作(1)從圖中讀出金屬絲的直徑為________mm.0.703答案解析從圖中可讀出緊密繞制的金屬絲的寬度為2.53cm，故直徑為≈0.0703cm＝0.703mm(0.701mm～0.705mm均可).(2)為此取來兩節新的干電池、開關和若干導線及下列器材：A.電壓表0～3V，內阻約10kΩB.電壓表0～15V，內阻約50kΩC.電流表0～0.6A，內阻約0.05ΩD.電流表0～3A，內阻約0.01ΩE.滑動變阻器，0～10ΩF.滑動變阻器，0～100Ω①要求較準確地測出其阻值，電壓表應選____，電流表應選____，滑動變阻器應選____.(填序號)答案解析圖3ACE①因為兩節干電池的電動勢是3V，用3V量程的電壓表A；因為金屬絲的電阻大約為5Ω，如果把3V的電動勢全加在金屬絲上，電流才是0.6A，因此用量程是0.6A的電流表C；此題中金屬絲的電阻大約為5Ω，為了減小實驗誤差，應選10Ω的滑動變阻器E.②實驗中某同學的實物接線如圖4所示，請指出該同學實物接線中的兩處明顯錯誤.錯誤a：_____________________________；錯誤b：_____________________.答案圖4導線連接在滑動變阻器的滑片上采用了電流表內接法例2利用螺旋測微器、米尺和如圖5所示的器材(其中電流表的內阻為1Ω，電壓表的內阻為5kΩ)測量一根粗細均勻的阻值約為5Ω的金屬絲的電阻率.(1)用筆畫線代替導線，將圖中的器材連接成實物電路，要求連線不能交叉，電流表、電壓表應該選擇合適的量程(已知電源的電動勢為6V，滑動變阻器的阻值為0～20Ω).二、儀器的讀數及數據處理圖5圖6圖7答案解析見解析圖由于金屬絲的電阻比電壓表的內阻小得多，因此采用電流表外接法；由于金屬絲的電阻比滑動變阻器的總電阻要小，因此采用限流式接法，為了保證滑動變阻器起限流作用，滑動變阻器應該連接“B、C”或“A、D”接線柱；由題圖可以看出電流表應該連接“－”接線柱和“0.6”接線柱，具體連線如圖所示.(2)實驗時，用螺旋測微器測量金屬絲的直徑和用米尺測量金屬絲的長度示數如圖6所示，電流表、電壓表的讀數如圖7所示.則金屬絲兩端的電壓U＝_______，電流I＝________，金屬絲的長度l＝_________，直徑d＝______________.答案解析2.20V圖6圖70.44A30.50cm1.850×10－3m電壓表的量程是3V，所以讀數是2.20V；電流表的量程是0.6A，所以讀數是0.44A；由于螺旋測微器的半毫米刻度線已經露出，因此讀數是1.850×10－3m；米尺的讀數是40.50cm－10.00cm＝30.50cm.(3)該金屬絲的電阻率是_______________.(保留兩位有效數字)答案解析4.4×10－5

Ω·m達標檢測31.某同學探究電阻絲的電阻與哪些因素有關.有如下器材：A.電源E(電動勢為4V)；B.電流表A1(量程5mA，內阻約為10Ω)；C.電流表A2(量程0.6A，內阻約為1Ω)；D.電壓表V1(量程3V，內阻約為1kΩ)；E.電壓表V2(量程15V，內阻約為3kΩ)；F.滑動變阻器R1(阻值0～2Ω)；G.滑動變阻器R2(阻值0～20Ω)；H.開關及導線若干.12他對電阻絲做了有關測量，數據如下表所示.12編號金屬絲直徑D/mm金屬絲直徑的平方D2/mm2金屬絲長度L/cm電阻R/Ω10.300.09100.0014.2020.300.0950.007.1530.600.36100.003.60(1)圖8是測量編號為2的電阻絲電阻時的備選原理圖，則該同學應選擇電路_____(選填“甲”或“乙”)進行測量.選用的器材代號為__________.12圖8答案甲ACDGH(2)請寫出電阻R與L、D間的關系式R＝_______(比例系數用ρ表示).根據表中數據，求出比例系數ρ＝___________Ω·m(結果保留兩位有效數字).12圖8答案1.0×10－62.在“測定金屬的電阻率”的實驗中需要測出其長度L、直徑d和電阻R.(1)用螺旋測微器測金屬絲直徑時讀數如圖9甲，則金屬絲的直徑為_____________________mm.12答案解析0.697(0.696,0.698也對)圖912螺旋測微器的讀數為(0＋0.5＋0.01×19.7)mm＝0.697mm.(0.696mm,0.698mm也對)(2)若用圖乙測金屬絲的電阻，則測量結果將比真實值_