滕州一中高二、二部 教学案
2012-11-21
- 1 - 实验教学案二 测定金属的电阻率
[实验目的]
用伏安法间接测定某种金属导体的电阻率。
[实验原理]
根据电阻定律公式R=Sl，只要测量出金属导线的长度l和它的直径d，计算出导线的横截面积S，并用伏安法测出金属导线的电阻R，即可计算出金属导线的电阻率。
[实验器材]
被测金属导线，直流电源（4V），电流表(0-0.6A)，电压表（0-3V），滑动变阻器（50Ω），电键，导线若干，螺旋测微器，毫米刻度尺。
[实验步骤]
1．用螺旋测微器在被测金属导线上的三个不同位置各测一次直径，求出其平均值d，计算出导线的横截面积S。
2．按如图所示的原理电路图连接好用伏安法测电阻的实验电路。
3．用毫米刻度尺测量接入电路中的被测金属导线的有效长度，反复测量3次，求出其平均值l。
4．把滑动变阻器的滑动片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，闭合电键S。改变滑动变阻器滑动片的位置，读出几组相应的电流表、电压表的示数I和U的值，断开电键S，求出导线电阻R的平均值。
5．将测得的R、l、d值，代入电阻率计算公式lIUdlRS42中，计算出金属导线的电阻率。
6．拆去实验线路，整理好实验器材。
[注意事项]
1．测量被测金属导线的有效长度，是指测量待测导线接入电路的两个端点之间的长度，即电压表两并入点间的部分待测导线长度，测量时应将导线拉直。 滕州一中高二、二部 教学案
2012-11-21
- 2 - 2．本实验中被测金属导线的电阻值较小，因此实验电路必须采用电流表外接法。
3．实验连线时，应先从电源的正极出发，依次将电源、电键、电流表、待测金属导线、滑动变阻器连成主干线路（闭合电路），然后再把电压表并联在待测金属导线的两端。
实验十二：测定金属的电阻率
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1、实验目的：
(1)掌握电流表、电压表的使用原则和读数方法，掌握滑动变阻器在电路中的两种常用的连接方式。
(2)学会使用螺旋测微器，并会读螺旋测微器的读数．
(3)理解伏安法测电阻的原理及如何减小误差．
(4)间接测定金属的电阻率．
2、实验原理：
由电阻定律R=Sl可知，金属的电阻率为ρ=lSR，因此，测出金属导线的长度l、横截面积S和导线的电阻R，便可求出制成导线的金属的电阻率ρ．
3、实验器材
毫米刻度尺，螺旋测微器，待测金属丝，电压表，电流表，滑动变阻器，干电池(2节)，开关，导线若干．．
4、实验步骤
(1)用螺旋测微器在金属丝上的三个不同位置上各测直径一次，求出直径d的平均值．
(2)用米尺测量连入电路的金属丝的长度l(以保证其测量长度为有效长度)，共测三次，再求出平均值．
(3)依照图1 所示的实验线路图，用导线把器材连好(图中的Rx表示待测金属丝)，并把滑动变阻器的滑键置于正确的位置．
(4)电路经检查无误后合上开关S，调节变阻器，记录几组合适的U、I值．
(5)断开开关，拆除导线，整理好器材．
5、数据处理
(1)将各测量值记入相应有表格：
①电阻丝的长度
次数 1 2 3 平均值
长度l/(m)
②电阻丝的直径与横截面积
次数 1 2 3 平均值
直径d/(mm)
面积S(mm)2 ③电阻的测量(R=IU)
次数 电压U 电流I
电阻R 平均值
1
2
3
(2)计算电阻率公式(用所测量的物理量表示)：ρ=lIUd42。
(3)计算金属导体的电阻R，可以直接利用公式R=IU，算出对应的各组U、I的值所求出的R，最后求R的平均值．也可以用第二种方法，图像法求电阻的平均值，建立U一I坐标，把所测量的数据描点，画出U一I曲线，U一I曲线的斜率，就是金属丝的电阻平均值，在画U一I曲线时应注意U一I曲线应该是一条过原点的直线，所以要让所描的点尽量落在所画的直线上，或均匀分布于线的两侧，对于个别明显偏离直线的点，可以省略掉不予以考虑．
实验一：测定金属丝电阻率
一、实验目的
1．掌握螺旋测微器及游标卡尺的原理及读数方法．
2．掌握电流表、电压表和滑动变阻器的使用方法及电流表和电压表的读数方法．
3．会用伏安法测电阻，并能测定金属的电阻率．
二、实验原理
1、由R＝ρlS得ρ＝RSl，因此，只要测出金属丝的长度l，横截面积S和金属丝的电阻R，即可求出金属丝的电阻率ρ.
2、电路图
3、实物连图
三、实验步骤
1．直径测定：用螺旋测微器在被测金属导线上的三个不同位置各测一次直径，求出其平均值d，计算出导线的横截面积S＝πd24.
2．电路连接：连接好用伏安法测电阻的实验电路．
3．长度测量：用毫米刻度尺测量接入电路中的被测金属导线的有效长度，反复测量3次，求其平均值l.
4．U、I测量：把滑动变阻器的滑动片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，填入记录表格内，断开开关S，求出金属导线电阻R的平均值．
5．拆除电路，整理好实验器材．
四、注意事项
1、本实验中被测金属导线的电阻值较小，因此实验电路一般采用电流表外接法．
2、测量被测金属导线的有效长度，是指测量待测导线接入电路的两个端点之间的长度，亦即电压表两端点间的待测导线长度，测量时应将导线拉直，反复测量三次，求其平均值．
3、测金属导线直径一定要选三个不同部位进行测量，求其平均值．
4、闭合开关S之前，一定要使滑动变阻器的滑片处在有效电阻值最大的位置
练习1：在“测定金属的电阻率”的实验中，用螺旋测微器测量金属丝直径时的刻度位置如图13所示，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，然后根据电阻定律计算出该金属材料的电阻率．
(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：
测定金属的电阻率
一、仪器的实验
1、螺旋测微器
(1)构造：如图甲，S为固定刻度，H为可动刻度．
(2)原理：可动刻度H上的刻度为50等份，旋钮K每旋转一周，螺杆P前进或后退0.5
mm，则螺旋测微器的精确度为0.01 mm.
甲 乙
(3)读数
①测量时被测物体长度的半毫米数由固定刻度读出，不足半毫米部分由可动刻度读出．
②测量值(mm)＝固定刻度数(mm)(注意半毫米刻度线是否露出)＋可动刻度数(估读一位)×0.01 (mm)
③如图乙所示，固定刻度示数为2.0 mm，不足半毫米，从可动刻度上读的示数为15.0，最后的读数为：2.0 mm＋15.0×0.01 mm＝2.150 mm.
2．游标卡尺
(1)构造(如图所示)：主尺、游标尺(主尺和游标尺上各有一个内外测量爪)、游标尺上还有一个深度尺，尺身上还有一个紧固螺钉．
(2)用途：测量厚度、长度、深度、内径、外径．
(3)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.常见的游标卡尺的游标尺上小等分刻度有10个的、20个的、50个的，见下表：
刻度格数
(分度) 刻度总
长度 每小格与
1 mm的差值 精确度
(可准确到)
10 9 mm 0.1 mm 0.1 mm
20 19 mm 0.05 mm 0.05 mm
50 49 mm 0.02 mm 0.02 mm
(4)读数：若用x表示由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线对齐的游标的格数，则记录结果表达为(x＋K×精确度)mm.
3．常用电表的读数
对于电压表和电流表的读数问题，首先要弄清电表量程，即指针指到最大刻度时电表允许通过的最大电压或电流值，然后根据表盘总的刻度数确定精确度，按照指针的实际位置进行读数即可．
