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(共21张PPT)
3.4　实验2　用伏安法测定金属丝的电阻率
1.掌握电压表、电流表的读数方法。
2.理解测量导体电阻率的实验原理，能进行正确的实验操作和数据处理。
学习目标
1.实验思路：由R＝ρ可得ρ＝，因此只要测出金属电阻丝的长度l和直径d，再利用伏安法测出电阻丝的电阻R，即可计算出该电阻丝的电阻率ρ=。
知识点 实验2 测量金属丝的电阻率
2.物理量的测量
(1)电阻的测量：按实验电路图连接实物电路。
改变滑动变阻器滑片的位置，读取多组电压、电流值，通过U-I图像求得电阻R。
(2)电阻丝有效长度的测量：用刻度尺测量电阻丝接入电路的有效长度l，反复测量多次，得到有效长度的平均值。在测量电阻丝的长度时，测的不是电阻丝总长度，而是接入电路的有效长度。
(3)电阻丝直径的测量
累积法：取一段新的电阻丝，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D，再除以圈数n，便可以提高电阻丝直径的测量精度。
用游标卡尺或螺旋测微器测量电阻丝的直径；在电阻丝的不同位置测量3次，求得直径的平均值。需要注意的是，用游标卡尺测量时，电阻丝应该置于外测量爪的平面处；用螺旋测微器测量，当接近电阻丝时，须转动微调旋钮。
3.数据分析：将测得的R、l、d值代入ρ= 中计算出导体的电阻率。
测定金属丝的电阻率
1．(1)某同学为了测量某金属棒的电阻率，进行了如下操作：分别使用游标卡尺和螺旋测微器测量金属棒的长度L和直径d，某次测量的示数如图甲和乙所示，长度L＝________ mm，直径d＝__________mm。
(2)用伏安法测得该电阻的电压和电流，并作出其U－I图像如图丙所示，若图线的斜率为k，则该金属棒的电阻率ρ＝________(用题目中所给各个量的对应字母表示)。
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解析：(1)游标卡尺主尺示数与游标尺示数之和是游标卡尺的示数，故长度L为23mm＋5×0.1mm＝23.5mm；螺旋测微器固定刻度示数与可动刻度示数之和是螺旋测微器示数，故直径d为5.5mm＋19.5×0.01 mm＝5.695mm。
(2)U－I图线的斜率的物理意义为被测电阻的阻值，即k＝R，结合电阻定律可得金属棒的电阻率表达式为：ρ＝ 。
答案： (1) 23.5 5.695(5.694～5.697均正确) (2)
2．现在要测量一段电阻丝的电阻率ρ，其阻值Rx约为0.5 Ω，允许通过的最大电流为0.5 A。现有如下器材可供选择：
电流表A(量程0．6 A，内阻约为0.6 Ω)
电压表V(量程3 V，内阻约为3 kΩ)
待测电阻丝Rx(阻值约为0.5 Ω)
标准电阻R0(阻值5 Ω)
滑动变阻器R1(5 Ω，2 A)
滑动变阻器R2(200 Ω，1.5 A)
直流电源E(输出电压为6 V)
开关S、导线若干
(1)如图为四位同学分别设计的测量电路的一部分，你认为合理的是________。
(2)实验中滑动变阻器应该选择________(选填“R1”或“R2”)，并采用________接法。
(3)根据你在(1)(2)中的选择，在图甲上完成实验电路的连接。
(4)实验中，如果两电表的读数分别为U和I，测得拉直后电阻丝的长度为L、直径为D，则待测电阻丝的电阻率ρ的计算式为ρ＝________。
(5)用螺旋测微器测量待测电阻丝的直径时读数如图乙所示，则该电阻丝的直径D＝________ mm。
解析：(1)电阻Rx两端的最大电压U＝IRx＝0.25 V，远小于电压表的量程，需要在待测电阻Rx两端串联分压电阻，即串联标准电阻R0，此时R0＋Rx< ，电流表采用外接法，选项C正确。
(2)滑动变阻器若选用R2并采用限流式接法，调控范围小，操作不便，因而选择R1，并采用分压式接法。
(3)根据测量电路图和滑动变阻器的分压式接法，实物连线如图所示。
(4)待测电阻Rx＝ －R0，由电阻定律有Rx＝ ρ ＝ ρ ，联立解得ρ＝ (－R0) 。
(5)螺旋测微器的读数为1 mm＋0.01×20.5 mm＝1.205 mm。
答案：(1)C　(2)R1　分压式　(3)见解析图
(4) (－R0) 　(5)1.205(1.203～1.207均可)
序号 水柱长度/cm 电压表示数/V 电流表示数/μA
1 10 2 100
2 20 4 100
3 30 6 100
4 40 8 100
5 50 10 100
3．某课题组通过实验测量河水的电阻率。现备有一根均匀的长玻璃管(两端各有一个可移动圆形电极，可装入样品水，接触电阻不计)、直尺、待测的水样品。他们用伏安法多次测量的数据如表(为使实验处理方便，实验时每次都把电流表示数调到相同)；实验中还用10分度的游标卡尺测量了玻璃管的内径，结果如图甲所示。
(1)玻璃管内径d的测量值为________ cm。
(2)用水柱长度L与计算出的水柱电阻R在图乙中描点，画出R－L图像(要求标出坐标轴的物理量、单位和对应的数值)。
(3)计算出所测水的电阻率为________ Ω·m。
解析：(1)由游标卡尺直接读数得玻璃管内径为2.26 cm。
(2)由表中数据可以计算出不同长度水柱的电阻，
R1＝ Ω＝20 kΩ、R2＝40 kΩ、R3＝60 kΩ、R4＝80 kΩ、
R5＝100 kΩ，在坐标系中描点得到R－L图线如图所示。
(3)L＝30 cm时，R3＝60 kΩ，d＝2.26 cm，由R3＝ρ ，得ρ＝
＝ ，代入数据解得ρ≈80.2 Ω·m。
答案：(1) 2.26　 (2)见解析图 (3) 80.2

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