资源简介

(共18张PPT)
第11章　电路及其应用
第3节　实验：导体电阻率的测量
第2课时　金属丝电阻率的测量
　　上节课中，我们学习了游标卡尺和螺旋测微器的原理、应用和读数，本节课的实验设计需要用到游标卡尺或螺旋测微器来测量金属丝的直径，完成金属丝电阻率的实验测量。
导入
　　不同材料的电阻率一般不同。那么，这些不同材料的电阻率是如何测量出来的？如果要利用实验测量某种材料的电阻率，该如何设计实验呢？
　　本实验的实验目的是什么呢
　　本实验的实验目的是测量金属丝的电阻率。
　　测量金属丝电阻率的实验原理是什么？
　　依据R=ρ可得ρ=，可以据此测量出金属丝的电阻率ρ。
环节一：设计实验思路
　　金属丝的横截面积S能直接测量吗？
　　不能。但可以利用面积公式S=，通过测量金属丝的直径得到金属丝的横截面积S。
　　金属丝的电阻R该如何得到呢
　　可以利用电阻的定义式R=，通过电流表和电压表测出。
　　由此可以得到ρ===。
环节一：设计实验思路
　　该实验需要哪些实验器材呢？
　　需要待测金属丝、电流表、电压表、电源、开关、导线、刻度尺、游标卡尺或螺旋测微器。
　　为了减小实验的偶然误差，通常会怎么做？
　　多次测量取平均值。
　　依据该实验原理，都有哪些量需要多组数据呢？
　　金属丝的长度、金属丝的直径、电流表和电压表的示数。
　　如何通过电流表和电压表得到多组数据呢？
　　实验中还需滑动变阻器。
环节一：设计实验思路
　　依据实验原理，选择了完成实验所需要的器材。接下来该如何完成实验呢？电流表和电压表都有两个量程，该如何选择才能使实验的误差尽可能小呢？
　　根据给定的电源的电压值，对于电压表，选择0~3 V量程就可以了。如果选择0~15 V量程，在实验中，指针偏转角度过小，会产生较大误差。
环节一：设计实验思路
　　那该如何选择电流表的量程呢？
　　可以根据I=UR，估算出电流的最大值。该实验中，待测金属丝的阻值约为10 Ω，当电压表的示数最大时，电流表示数的最大值约为0.3 A，因此，电流表的量程选择0~0.6 A即可。
环节一：设计实验思路
　　根据给出的实验器材的参数，电流表和电压表都有内阻，以怎样的方式接入电路，才能使测量尽可能准确呢？按照图甲、乙所示的两种连接方式测量待测电阻，哪种方式的测量误差更小呢？
　　可以比较和的数值，分析电表的内阻对测量结果的影响。
环节一：设计实验思路
　　 根据计算可知 (≈300)> (≈80)，说明待测电阻的阻值与电压表相差更多。因此，可以使电压表分流，选择图乙所示的电路图，即用电流表外接法。
环节一：设计实验思路
　　 由于电流表和电压表的读数都存在偶然误差，为了减小偶然误差，我们可以通过测量多组数据来减小偶然误差。因此，在实验中需要使用滑动变阻器。滑动变阻器的接法又分为图丙所示的限流式接法和图丁所示的分压式接法。那么，滑动变阻器又该选择哪种方式接入电路呢？
环节一：设计实验思路
　　图丙中电压的调节范围为2~3 V，图丁中电
压的调节范围为0~3 V。上述两个范围都可完成
实验，但是图丁所示的分压式接法调节范围稍
大，数据点可以分散一些，所以选择分压式接
法(如图丁所示)来完成实验。
环节一：设计实验思路
　　在进行实物连接时，需要注意以下几点：
　　(1)按照如图所示的电路图连接实物。
　　(2)连接时，要先连接包含滑动变阻器的
供电电路，再连上面的用电电路。
　　(3)连线时，开关要断开，从正极开始连
接，并注意让电流从电流表和电压表的正接
线柱流入。
环节二：分组实验，完成测量
　　(4)在计算电阻的阻值时，可通过测得的多组电压值和电流值，画出U-I图像，求得电阻R。
　　(5)为减小实验误差，要注意金属丝有效长度的测量，即不是金属丝的总长度，而是电阻丝接入电路的有效长度l，并注意反复测量多次取平均值。
　　(6)对金属丝直径的测量，可借助上节课学习的精度较高的测量仪器进行测量，但要注意选取金属丝上的不同位置，测量其直径的大小，最后求得直径的平均值。
环节二：分组实验，完成测量
　　对于金属丝的直径，能否用刻度尺进行测量呢？
　　不能。因为太细了。
　　金属丝比较细，用分度值为1 mm的刻度尺直接测量误差较大。能否间接测量呢？
　　可以把金属丝紧密绕在圆柱形物体上，如
图所示，测量绕的总宽度，再除以圈数，也可
以提高金属丝直径的测量精度。
　　这种方法我们称之为累积法。实验中，也可以采用这种方法测量金属丝的直径。
环节二：分组实验，完成测量
　　根据实验测量结果，可以计算得出导体的电阻率。如果不知道电阻丝的材料，可以通过查阅电阻率表，初步判断材料的类型；如果知道电阻丝的材料，请与该材料的电阻率进行比较，分析误差产生的原因。
　　实验中的误差来源主要有哪些？
　　主要有由于读数造成的偶然误差，以及仪器本身存在的误差。读数误差包括电阻丝直径的测量、有效长度的测量，以及电流表和电压表的读数。
环节三：数据分析，误差分析
课堂练习
0.087
小于
大于
课堂练习
ACDFH
0.48
2.20
外接法
分压接法
谢谢！

展开更多......

收起↑