高中物理 第3章 恒定电流 第6节 科学测量：金属丝的电阻率教案 鲁科版必修第三册-鲁科版高二第三册物理教案VIP免费

第6节科学测量：金属丝的电阻率核心素养科学探究科学态度与责任能提出并准确表述在实验中可能遇到的物理问题；能在他人指导下制订实验方案，能选用电流表和电压表进行实验，能考虑实验中的安全问题；能分析实验数据，测得金属丝的电阻率；能撰写完整的实验报告，在报告中能呈现设计实验表格，以及数据分析过程和实验结论，能进行反思与交流。注意提升实验设计能力、实验器材的选用能力和误差分析能力。有主动应用科学知识帮助他人解决问题的意识。一、伏安法测电阻1.伏安法测电阻的原理R＝2.伏安法测电阻的两种电路形式接法比较内容内接法外接法电路误差分析电压表示数UV＝UR＋UA>UR电流表示数IA＝IRR测＝>＝R真电压表示数UV＝UR电流表示数IA＝IR＋IV>IR，R测＝<＝R真误差来源电流表的分压作用电压表的分流作用两种电路选择条件R越大，UR越接近UV，R测越接近R真，该电路适合测大电阻，R≫RAR越小，IR越接近IA，R测越接近R真，该电路适合测小电阻，R≪RV口诀大内偏大，即大电阻采用电流表内接，测量结果偏大小外偏小，即小电阻采用电流表外接，测量结果偏小二、测量金属丝的电阻率1.实验目的(1)测量金属丝的电阻率。(2)学习伏安法测电阻的方法。2.实验器材刻度尺、螺旋测微器、学生电源、滑动变阻器、电压表、电流表、开关、金属丝、导线。3.实验原理(1)把金属丝接入电路中，用伏安法测金属丝的电阻R(R＝)。由于金属丝的电阻较小，选择电流表外接法；由于不要求电压必须从0开始调节，所以一般可以选择滑动变阻器限流式接法。请在方框内画出实验电路原理图。(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(S＝)。(3)由电阻定律R＝ρ，得ρ＝＝＝，求出电阻率。4.实验步骤(1)用螺旋测微器在不同位置多次测量金属丝的直径，算出其平均值。(2)把金属丝两端固定在接线柱上使其拉直，用刻度尺多次测量接入电路部分的金属丝的长度，算出其平均值。(3)按设计的电路图连接电路，并将滑动变阻器的滑片置于阻值最大端。(4)闭合开关，改变滑片位置，测出若干组电流、电压值，填入设计的表格中。(5)测量结束后打开开关，拆除电路，整理实验器材。5.数据分析将测量的数据记入设计的表格中，并计算出金属丝的阻值、横截面积和长度，将以上计算出的数据代入ρ＝R，求出电阻率。6.注意事项(1)因一般金属丝电阻较小，为了减小实验的系统误差，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时应测接入电路中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0～0.6A量程)，通电时间不宜太长，以免电阻率因温度升高而变化。[试题案例]一、伏安法测电阻误差分析[例1]在伏安法测电阻的实验中，待测电阻Rx约为200Ω，电压表V的内阻约为2kΩ，电流表A的内阻约为10Ω，测量电路中电流表的连接方式如图甲或图乙所示。计算结果由Rx＝计算得出，式中U与I分别为电压表和电流表的读数。若将图甲和图乙中电路测得的电阻值分别记为Rx1和Rx2，则________(填“Rx1”或“Rx2”)更接近待测电阻的真实值，且测量值Rx1________(填“大于”“等于”或“小于”)真实值，测量值Rx2________(填“大于”“等于”或“小于”)真实值。思路分析图甲内接法的误差来自电流表的分压UA，＝，所以比值越小，误差越小；图乙外接法的误差来自电压表的分流IV，＝，所以比值越小，误差越小。解析Rx约为200Ω，＝＝0.1，＝＝0.05，所以采取电流表内接法测量更准确，即用图甲电路测量，Rx1更接近待测电阻的真实值。图甲中，因为Rx1＝，R真＝，U>UR，I＝IR，则Rx1>R真；图乙中，因为Rx2＝，R真＝，I>IR，U＝UR，则Rx2