资源简介

(共25张PPT)
第十一章 电路及其应用
3.2实验：导体电阻率的测量
c
导入新课
生活中我们有时候会把物体分为导体和绝缘体两类，你知道划分的标准是什么吗？
各种物体对电流的通过有着不同的阻碍能力，这种不同的物体允许电流通过的能力叫作物体的导电性能。
通常把电阻系数小的（电阻系数的范围约为0.01-1欧姆·毫米/米）、导电性能好的物体叫作导体。例如：银、铜、铝是良导体；含有杂质的水、人体、潮湿的树木、钢筋混凝土电杆、墙壁、大地等，也是导体，但不是良导体。
电阻系数很大的（电阻系数的范围约为1-10欧姆·毫米/米）、导电性能很差的物体叫作绝缘体。例如：陶瓷、云母、玻璃、橡胶、塑料、电木、纸、棉纱、树脂等物体，以及干燥的木材等都是绝缘体（也叫电介质）。
所以描述导电性能好坏的电阻率是一个很重要的参数！
1、上节课的学习中学到，一段导体的电阻如何确定？
2、根据电阻定律，如何来测量导体的电阻率？
创设情景，提出问题
测量电阻、导体的长度、导体的横截面积
（1）回顾初中所学，我们一般采用什么方法来测量电阻？
（2）测量电阻电路中，电压表、电流表和电阻是怎样连接的？
1、电阻的测量
制订方案，设计实验
伏安法
观看用以上方法连接电路测量电阻的实验视频：
制订方案，设计实验
140Ω
（1）根据视频数据，计算测得电阻的阻值为多少？
（2）待测电阻的阻值实际上为200Ω，测量值为什么会有那么大的差距呢？
（3）根据串并联规律，再分析测量电路连接图，
电压表的示数是否等于电阻两端的电压？
电流表的示数是否等于通过电阻的电流？
电阻的测量值和真实值之间存在什么关系？
制订方案，设计实验
等于
不等于，电流表的示数大
测量值小于真实值
电压表的内阻不是无限大
（4）总结伏安法测电阻的两种方案的规律：
制订方案，设计实验
电流表外接
电压表的示数：
电流表的示数：
测量值偏小，测量小电阻，减小电压表的分流作用
电流表内接
电压表的示数：
电流表的示数：
测量值偏大，测量大电阻，减小电流表的分压作用
U测＞U真
I测=I真
（1）回顾初中所学，控制电路的滑动变阻器一般是怎样接入电路的？
（2）Rx接入电路的有效部分是哪一段？
有效部分与R0是怎样连接的？
2、控制电路的选择
制订方案，设计实验
aP段
一上一下两个接线柱
串联
（3）根据电路图，电源内阻不计，试分析计算：通过调节滑动变阻器，电阻R0上所能负载的电压范围。
制订方案，设计实验
增大Rx
不能
不方便调节
（4）分析以上结论并思考：
①怎样增大电压的调节范围？
②R0上能不能出现电压为零的情况？
③当Rx远大于R0时，实际调节中会出现什么问题？
（5）根据所学的串联分压的知识，计算图中的U1。
制订方案，设计实验
将R1减小到0
减小R1或增大R2
相等
（6）分析以上结论并思考：
① 与 有什么关系？
②怎样改变电阻，可以使U1减小？
③怎样改变电阻，可以将U1减小到0？
（7）分析如图所示的分压连接电路图，回答以下问题：
①R0和Rx之间是怎样连接的？
②结合实物说明Rx的各接线柱应如何接入电路？
③改变Rx的阻值，R0上所能负载的电压范围是什么？
制订方案，设计实验
R0与Rx的aP段并联，bP段串联
接入电路两个下接线柱和一个上接线柱
0~E
导体电阻率测量的具体实验方案：
制订方案，设计实验
1、实验器材
螺旋测微器或游标卡尺、毫米刻度尺、电压表、电流表、定值电阻、开关及导线、被测金属丝、电池、滑动变阻器。
2、实验步骤
（1）测量长度:用毫米刻度尺测量接入电路中的被测金属丝的有效长度，反复测量3次，记录数据。
方法一，用螺旋测微器或游标卡尺在被测金属丝上三个不同位置各测一次直径，记录数据。
制订方案，设计实验
方法二，采用累积法用刻度尺测量金属丝的直径，取一段金属丝，在圆柱形物体上紧密缠绕，用分度值为1 mm的刻度尺
测出总宽度，再除以匝数，即可提高金属丝
直径的测量精度，减小测量误差，如图所示。
（2）测直径:
（3）连电路：按如图所示的电路图连接实验电路。
制订方案，设计实验
（4）求电阻：把滑动变阻器的滑片调节到使电压表示数为零的位置，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。
分组实验，把相应的数据记录在如下的表格中，并进行相应的计算。
导线的横截面积S=　　　 (公式)=　　　　　m2。
分组实验，采集数据
测量次数 1 2 3 平均值
导线长l/m
导线直径d/m
所测金属丝的电阻率ρ=　 　　(公式)=　　 Ω·m。
分组实验，采集数据
测量次数 1 2 3 电阻平均值
电压U/V
电流I/A 电阻R/Ω 分组实验，把相应的数据记录在如下的表格中，并进行相应的计算。
(1)本实验中滑动变阻器采用分压式接法，闭合开关
前应将滑动变阻器调到使电压表示数为零的状态。
分析论证，得出结论
(2) 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
旋测微器或游标卡尺测量直径d。
(3) 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。
注意事项：
(1)直径测量。
分析论证，得出结论
(2)长度测量。
(3)电路中电流表及电压表内阻对电阻测量的影响。
(4)通电电流大小，时间长短，致使电阻丝发热，电阻率随之变化。
实验误差来源及分析：
【例】在做“金属丝电阻率的测量”的实验时，需要对金属丝的电阻进行测量，已知金属丝的电阻值Rx约为20 Ω。一位同学用伏安法对这个电阻的阻值进行了比较精确的测量，这位同学想使被测电阻Rx两端的电压变化范围尽可能大。他可选用的器材有:
直流电源，电压为8 V； 电流表A(量程0.6 A，内阻约为0.50 Ω)；
电压表V(量程10 V，内阻约为10 kΩ)； 滑动变阻器R(最大电阻值为5.0 Ω)；
开关一个，导线若干。
1、规律应用
应用规律，反思改进
(1)根据上述条件，测量时电流表应采用　　　　　。(填“外接法”或“内接法”)
(2)在方框内画出实验电路图。




应用规律，反思改进
(3)若在上述实验中，电流表的示数为I，电压表的示数为U，且电流表内阻RA与电压表内阻RV均为已知量，用测量物理量和电表内阻计算金属丝电
外接法
阻的表达式: Rx=　　　　　。
应用规律，反思改进
解析:(1)待测电阻约为20 Ω，是电流表内阻的40倍，但电压表内阻是待测电阻的500倍，故电阻Rx为小电阻，采用外接法。
(2)因为要使Rx两端的电压变化范围尽可能的大，所以滑动变阻器要采用分压式接法，电路图如图所示。
应用规律，反思改进
（3）电压表分得的电流
流经Rx中的电流
2、反思改进
（1）本实验涉及到内、外接以及分压和限流的选择，虽然教材中没有明确的讲解，但是习题中有涉及体现，且是高考的重点，必须加以重视。
（2）本实验中涉及到电阻的测量电路中电表的内、外接法以及滑动变阻器的分压、限流接法，实验操作和习题中经常涉及，需要明白各种接法的原理，掌握选择方法。
应用规律，反思改进
课堂小结
导体电阻率的测量
创设情境，提出问题
制订方案，设计实验
分组实验，采集数据
分析论证，得出结论
规律应用，反思改进
电阻与哪些因素有关
测量电阻率需要测量哪些物理量
电阻的测量——伏安法内、外接
电路的控制——分压和限流接法
记录多次测量的电阻丝的长度和直径
多次的电压和对应的电流的示数
实验注意事项
误差来源的分析
例题解析
实验误差的改进措施
课外拓展
自来水水质的五个常规指标中，水的电导率/盐度是一个很重要的指标。电导率是以数字表示溶液传导电流的能力。水的电导率与其所含无机酸、碱盐的量有一定的关系，当它们的浓度较低时，电导率随着浓度的增大而增加，因此，该指标常用于推测水中离子的总浓度或含盐量。
电导率的标准单位是S/m（西门子每米），常用单位 是μS/cm。
新蒸馏水的电导率为0.05~0.2mS/m，存放一段 时间后由于二氧化碳或者氨的溶入，电导率可上升至0.2~0.4mS/m，饮用水的电导率在5~150mS/m之间，海水的电导率大约为3000mS/m，清洁河水的电导率大约为10mS/m，电导率随温度变化而变化，温度每升高1℃，电导率大约增加2%，通常规定25℃为测定电导率的标准温度。
电导率一般是电阻率的倒数，请同学们思考并设计实验，测量家中自来水的电导率。

展开更多......

收起↑