内容发布更新时间 : 2024/5/2 20:06:22星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。
选修3-1 第二章 恒定电流
实验：测定金属的电阻率
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学习目标：
1.进一步掌握用伏安法测电阻的电路的设计思想. 2.掌握螺旋测微器和游标卡尺的读数方法.
3.掌握测定金属电阻率的实验原理、实验过程及数据处理方法． 学习过程： 【知识储备】
一、螺旋测微器和游标卡尺 1．螺旋测微器的原理及读数方法 (1)构造及原理
如图1所示，它的测砧A和固定刻度B固定在尺架C上，可动刻度E、旋钮D和微调旋钮D′是与测微螺杆F连在一起的，并通过精密螺纹套在B上，精密螺纹的螺距是0.5 mm，即旋钮D每转一周，测微螺杆F前进或后退0.5 mm，可动刻度分成50等份，每一等份表示0.01 mm.
图1
(2)使用方法
当A与F并拢时，可动刻度E的零点恰好跟固定刻度B的零点重合，逆时针旋转旋钮D，将测微螺杆F旋出，把被测物体放入A、F之间的夹缝中，再顺时针旋转旋钮D，F快要接触被测物时，要停止使用旋钮D，改用微调旋钮D′，直到听到“喀喀”声． (3)读数方法
L＝固定刻度示数＋可动刻度示数(估读一位)×分度值．
注意：①以毫米为单位时，小数点后面要有三位有效数字，特别是最后一位估读数字为零时，不能省略．
②在读数时注意半毫米刻度线是否已露出． 2．游标卡尺的原理及读数方法
(1)构造：主尺、游标尺(主尺和游标尺上各有一个内、外测量爪)、游标卡尺上还有一个深度尺．(如图2所示)
1
图2
(2)原理：利用主尺的最小分度与游标尺的最小分度的差值制成．
不管游标尺上有多少个小等分刻度，它的刻度部分的总长度比主尺上的同样多的小等分刻度少1 mm.常见的游标尺上小等分刻度有10个、20个、50个的，其规格见下表：
刻度格数(分度) 10 20 50
(3)用途：测量厚度、长度、深度、内径、外径．
(4)读数：若用x表示从主尺上读出的整毫米数，K表示从游标尺上读出与主尺上某一刻度线对齐的游标的格数，则记录结果表示为(x＋K×精确度) mm. 二、测定金属的电阻率 1．实验原理
U
(1)把金属丝接入电路中，用伏安法测金属丝的电阻R(R＝)．电路原理图如图3所示．
I
刻度总长度 9 mm 19 mm 49 mm 1 mm与每小格的差值 0.1 mm 0.05 mm 0.02 mm 精确度 (可精确到) 0.1 mm 0.05 mm 0.02 mm
图3
(2)用毫米刻度尺测出金属丝的长度l，用螺旋测微器测出金属丝的直径d，算出横截面积S(Sπd2
＝)． 4
lRSπd2Rπd2U
(3)由电阻定律R＝ρ，得ρ＝＝＝，求出电阻率．
Sl4l4lI2．实验器材
螺旋测微器、毫米刻度尺、电压表、电流表、开关及导线、被测金属丝、电池、滑动变阻器． 3．实验步骤
2
(1)测直径：用螺旋测微器在被测金属丝上三个不同位置各测一次直径，并记录． (2)连电路：按如图3所示的电路图连接实验电路．
(3)量长度：用毫米刻度尺测量接入电路中的被测金属丝的有效长度，重复测量3次，并记录．
(4)求电阻：把滑动变阻器的滑动触头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.改变滑动变阻器滑动触头的位置，读出几组相应的电流表、电压表的示数I和U的值，记入表格内，断开开关S. (5)拆除实验电路，整理好实验器材． 4．数据处理
电阻R的数值可用以下两种方法确定：
(1)计算法：利用每次测量的U、I值分别计算出电阻，再求出电阻的平均值作为测量结果． (2)图象法：可建立I－U坐标系，将测量的U、I值描点作出图象，利用图象的斜率的倒数来求出电阻值R. 5．实验注意事项
(1)因一般金属丝电阻较小，为了减少实验的系统误差，必须选择电流表外接法； (2)本实验若用限流式接法，在接通电源之前应将滑动变阻器调到阻值最大状态．
(3)测量l时应测接入电路的金属丝的有效长度(即两接线柱之间的长度)；在金属丝的3个不同位置上用螺旋测微器测量直径d.
(4)电流不宜过大(电流表用0～0.6 A量程)，通电时间不宜太长，以免电阻率因温度升高而变化. 【新知探究】
一、实验原理及操作
例1 在“探究电阻与长度、横截面积的关系”的实验中，用刻度尺测量金属丝直径时的刻度位置如图4所示，金属丝的匝数为39，用米尺测出金属丝的长度L，金属丝的电阻大约为5 Ω，先用伏安法测出金属丝的电阻R，然后用控制变量法探究电阻与导体长度、横截面积的关系．
图4
(1)从图中读出金属丝的直径为________mm.
(2)为此取来两节新的干电池、开关和若干导线及下列器材： A．电压表0～3 V，内阻约10 kΩ B．电压表0～15 V，内阻约50 kΩ C．电流表0～0.6 A，内阻约0.05 Ω
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