学生实验PPT专用教学设计内容

实验

测定金属的电阻率

颍上一中

高辉

教学目标

1．知识和技能

（1）掌握电阻测量的最基本的方法——伏安法，理解伏安法测电阻的原理。

（2）掌握电表、测量电路、控制电路选择的基本原则，会进行实验误差分析。

（3）学会在不同实验条件下灵活应用伏安法进行电阻的测量。

2．过程与方法：

（1）通过讨论、交流、评价、归纳，总结电学实验设计的基本思路和原则。

（2）通过自主探究，体会在不同条件下应用伏安法及其变式的思想方法，提高学生思维能力和迁移能力。

3．情感、态度、价值观

（1）通过自主参与，体会相互合作、交流的重要性，培养合作学习的能力。

（2）通过自主探究，激发学生探究的愿望和学习的兴趣。

重点难点

1．教学重点：伏安法测电阻的基本原理及电学实验的设计思想和方法

2．教学难点：电表缺失或量程不符条件下伏安法的灵活应用

教学过程

1.实验电路图与实物连接图

2．实验目的

(1)掌握螺旋测微器和游标卡尺的原理及读数方法。

(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)会用伏安法测电阻，并能测定金属的电阻率。

3．实验原理

根据电阻定律公式知道只要测出金属丝的长度和它的直径d，计算出横截面积S，并用伏安法测出电阻Rx，即可计算出金属丝的电阻率。

4．实验器材

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(50 Ω)，开关，导线若干，螺旋测微器，毫米刻度尺。

5．实验步骤

(1)直径测定：用螺旋测微器(或游标卡尺)在被测金属丝上的三个不同位置各测一次直πd2径，求出其平均值d，计算出金属丝的横截面积S＝。

4(2)电路连接：按如图所示的电路原理图连接好用伏安法测电阻的实验电路。

(3)长度测量：用毫米刻度尺测量接入电路中的被测金属丝的有效长度，反复测量3次，求出其平均值l。

(4)U、I测量：把滑动变阻器的滑片调节到使接入电路中的电阻值最大的位置，电路经检查确认无误后，闭合开关S，改变滑动变阻器滑片位置，读出几组相应的电流表和电压表示数I和U的值，填入表格中，断开开关S，求出电阻Rx的平均值。

(5)拆除实验线路，整理好实验器材。

6．数据处理

(1)在求Rx的平均值时可用两种方法：

U①用Rx＝分别算出各次的数值，再取平均值。

I②用U-I图线的斜率求出。

Sπd2U(2)计算电阻率：将记录的数据U、I、l、d的值代入电阻率计算式ρ＝Rx＝。

l4lI四、误差分析

1．系统误差

(1)采用伏安法测量金属丝的电阻时，由于采用的电流表外接法，测量值小于真实值，使电阻率的测量值偏小。

(2)由于金属丝通电后发热升温，会使金属丝的电阻率变大，造成测量误差。

2．偶然误差

(1)金属丝的横截面积是利用直径计算而得的，直径的测量是产生误差的主要来源之一。

(2)金属丝的长度测量、电流表和电压表的读数等均会带来偶然误差。

五、注意事项

1．螺旋测微器的使用

(1)测量前必须校对零点。

(2)测量时，当测微螺杆F将要接触被测物体时，要停止使用旋钮D，改用微调旋钮D′，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。

(3)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)测量被测金属导线的有效长度，亦即电压表两端点间的待测导线长度，测量时应将导线拉直，反复测量三次，求其平均值。

(2)本实验中被测金属导线的电阻值较小，因此实验电路一般采用电流表外接法。

(3)实验连线时，应先从电源的正极出发，依次将开关、电流表、待测金属丝、滑动变阻器连成干路，然后再把电压表并联在待测金属丝的两端。

(4)电流不宜太大(电流表用0～0.6 A量程)，通电时间不宜太长，以免金属丝温度升高，导致电阻率在实验过程中变大。

(5)闭合开关S之前，一定要使滑动变阻器的滑片处在有效电阻值最大的位置典例2

在“测定金属的电阻率”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。

六、课堂练习

(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1所示，其读数应为________mm(该值接近多次测量的平均值)。

(2)用伏安法测金属丝的电阻RX。实验所用器材为：电池组(电动势3 V，内阻约1 Ω)、电流表(内阻约0.1 Ω)、电压表(内阻约3 kΩ)、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正确连接好电路，进行实验测量，记录数据如下：

次数

U/V

I/A

1

0.10

0.020

2

0.30

0.060

3

0.70

0.160

4

1.00

0.220

5

1.50

0.340

6

1.70

0.460

7 2.30 0.520 由以上实验数据可知，他们测量RX是采用图2中的________图(选填“甲”或“乙”)。

(3)图3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置于变阻器的一端。请根据(2)所选的电路图，补充完成图3中实物间的连线，并使闭合开关的瞬间，电压表或电流表不至于被烧坏。

(4)这个小组的同学在坐标纸上建立U-I坐标系，如图4所示，图中已标出了与测量数据对应的4个坐标点。请在图4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)。

(5)根据以上数据可以估算出金属丝电阻率约为________(填选项前的符号)。

A．1×102

Ω·m

－B．1×103

Ω·m

－C．1×106

Ω·m

－D．1×108

Ω·m

－(6)(多选)任何实验测量都存在误差。本实验所用测量仪器均已校准，下列关于误差的说法中正确的选项是________(有多个正确选项)。

A．用螺旋测微器测量金属丝直径时，由于读数引起的误差属于系统误差

B．由于电流表和电压表内阻引起的误差属于偶然误差

C．若将电流表和电压表的内阻计算在内，可以消除由测量仪表引起的系统误差

D．用U-I图象处理数据求金属丝电阻可以减小偶然误差