7.6 实验 测金属的电阻率—2021届高中物理一轮复习课件 （机构专用）(共63张PPT)

高中物理课程 （高考复习 ） —— 7.6 实验 测 金属的电阻率 录 目 考情分析 01 考点解析 02 方法技巧 03 课程总结 04 课后作业 05 节 章 考情分析 Part One 思维导图 考纲内容 实验：测金属的电阻率 要求 Ⅱ 考纲要求 掌握测金属电阻率的一般方法。 掌握电阻测量的除伏安法以外的其他方法（伏伏法、安安法、半偏法、等效替代法等）。 复习目标 节 章 考点解析 Part Two 伏安法测得 螺旋测微器测得直径d 毫米刻度尺测得 ρ＝ R＝ 知识梳理 被测金属丝， 直流电源(4 V )， 电流表(0～0.6 A)， 电压表(0～3 V )， 滑动变阻器(0～50 Ω )， 开关，导线若干， _____________， 毫米刻度尺。 螺旋测微器 知识梳理 实验步骤 (1)测直径d： 用螺旋测微器在被测金属丝上的三个不同位置各测一次直径，求出其平均值d。 (2)测长度L：连接好用伏安法测电阻的实验电路。 用毫米刻度尺测量 接入电路中的被测金属丝的有效长度 ，反复测量三次，求出其平均值L。 平均值 1 2 3 测量次数 导线长L/m 导线直径d/m 知识梳理 实验步骤 (3)测电阻R： 把滑动变阻器的滑片调节到使接入电路中的电阻值 _____的位置。 最大 闭合开关，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，填入记录表格内。断开开关。求出电阻的平均值R。 次数 电压U/V 电流I/A 1 2 3 4 5 6 7 知识梳理 (5)将测得的R x 、l、d值，代入公式R＝ _____和S＝ ______中，计算出金属丝的电阻率。 (4)拆去实验线路，整理好实验器材。 实验步骤 知识梳理 注意事项 (1)本实验中被测金属丝的电阻值较小，因此实验电路一般采用电流表_____法。 外接 如果金属丝电阻较大，应改用电流表内接法； 滑动变阻器一般采用分压接法，如果金属丝电阻接近变阻器的总电阻，也可改用限流接法。 (2)测量被测金属丝的有效长度，是指测量被测金属丝 接入电路的两个端点 之间的长度，亦即电压表两端点间的被测金属丝长度，测量时应将金属丝 拉直 ，反复测量三次，求其平均值。 知识梳理 (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 _______的位置。 (3)测金属丝直径一定要选 三个不同部位 进行测量，求其平均值。 注意事项 最大 (5)在用伏安法测电阻时，通过被测金属丝的 电流强度I不宜过大 (电流表用0～0.6 A量程)， 通电时间不宜过长 ，以免金属丝的温度明显升高，造成其电阻率在实验过程中逐渐增大。电流表和电压表 尽量同时读数 。 知识梳理 用伏安法测量金属丝的电阻(阻值在4～8 Ω之间)，现提供图甲所示的实验器材。实验要求获得多组数据，且金属丝上所加的电压须从零开始。 (1)请在图甲中选择必要的器材，并进行连线。 提示： 要求电压从零开始，则滑变用分压接法。 例题讲解 （实验原理与操作） 5.0 Ω 提示： 电压表所选量程为0~3V，电流表所选量程为0~0.6A；注意估读。 (2)某次实验测量时，两表均选用小量程，表面刻度及指针如图乙所示，则该金属丝的电阻值为______。 解析： 电压表读数U=2.30 V,电流表读数I=0.46 A，根据R=      ，金属丝电阻R=5.0 Ω 。 例题讲解 （实验原理与操作） 某学生用如图甲所示电路测金属导线的电阻率，可供使用的器材有：被测金属导线ab，电阻约10 Ω，导线允许流过的最大电流为0.8 A，稳恒电源，电源输出电压恒为E＝12 V，电压表V，量程为0～3 V，内阻约5 kΩ，保护电阻：R 1 ＝10 Ω，R 2 ＝30 Ω，R 3 ＝200 Ω。刻度尺，螺旋测微器，开关S，导线若干等。实验时的主要步骤如下： ①用刻度尺量出导线ab的长度L，用螺旋测微器测出导线的直径d。 ②按如图甲所示电路将实验所需器材用导线连接好。  变式训练 （实验原理与操作） 提示： 千分尺需要估读，以mm为单位的读数小数位为3位。 解析 ： d＝0.5 mm＋0.01×37.0 mm＝0.870 mm. 0.870 完成下列填空： (1)由螺旋测微器测量金属导线的直径d，其示数如图乙所示，该金属导线的直径d＝ ________mm。 ③闭合开关S，移动接线触片P，测出aP长度x，读出电压表的示数U。 ④描点作出U－x曲线，求出金属导线的电阻率ρ。 变式训练 （实验原理与操作） R 2 提示： 导线中有最大通过电流，另外需考虑电表的量程 解析 ： 已知被测金属导线允许流过的最大电流 I max ＝0.8 A， 又电压表量程为0～3 V，所以为保证安全，又要测量误差较小，应选电阻R 2 。 (2)如果实验时既要保证安全，又要测量误差较小，保护电阻R应选 ____。 （ 保护电阻：R 1 ＝10 Ω，R 2 ＝30 Ω，R 3 ＝200 Ω ） 变式训练 （实验原理与操作） 提示： 本实验的原理：V随着x的增大而增大，利用串联分压找到U与x的等量关系，分析U-x图线斜率的物理意义。 (3)根据多次实验测出的aP长度x和对应每次实验读出的电压表的示数U作出的U－x图线如图丙所示，其中图线的斜率为k，则金属导线的电阻率ρ＝________。(用实验器材中给出 的物理量的字母和实验步骤中测出的物理量的字母表示) 变式训练 （实验原理与操作） 解析 ： 设金属导线单位长度的电阻为R 0 ，当x长度的导线两端电压为U时， 由闭合 电路欧姆定律有 ： ， 所以题图丙中图线斜率 在“测定金属导体的电阻率”的实验中，待测金属丝的电阻R x 约为5 Ω。实验室备有下列实验器材： A．电压表V 1 (量程0～3 V，内阻约为15 kΩ) B．电压表V 2 (量程0～15 V，内阻约为75 kΩ) C．电流表A 1 (量程0～3 A，内阻约为0.2 Ω) D．电流表A 2 (量程0～0.6 A，内阻约为11 Ω) E．变阻器R 1 (0～100 Ω，0.6 A) F．变阻器R 2 (0～200Ω，0.6 A) G．电池组E(电动势为3 V，内阻约为0.3 Ω) H．开关S，导线若干 (1)为提高实验精确度，减小实验误差，应选用的实验器材有 。 (2)为减小实验误差，应选用图中________(填“甲”或“乙”)为该实验的电路原理图 。 (3)若用毫米刻度尺测得金属丝长度为60.00 cm，用螺旋测微器测得金属丝的直径及两电表的示数如下图所示，则金属丝的直径为________mm，电阻值为________Ω。 ADEGH 乙 0.635 5.42 例题讲解 （仪器的选择） 0.1 0.001 A、B、D、G 在“测定金属丝电阻率”实验中，若粗估金属丝的电阻R x 约为3 Ω，为尽可能减小误差，要求金属丝发热功率PI g  ，而此时G的示数为    I g ，所以I R2 > I g ， 只有当R 1 ≫R g (R 1 ≫R 2 )时，R g测 ≈R g 。 说明： R 1 ≫R g 、R 1 ≫R 2 为选器材提供依据，即R 1 应选阻值大的电阻；在安全范围内电源应选电动势大的。 方法技巧 利用电压表半偏测V的内阻 实验步骤： (1)闭合开关S，调节R 2 =0，再调节R1使V示数达满偏值。 (2)保持R 1 不变，调节电阻箱R 2 使电压表半偏，记录R 2 的值。 (3)R V测 ＝R 2 。 误差分析： 接入R 2 后，R 2 与R V 的串联值R 串 >R v ，所以U 总 >U V ，而此时V的示数为1/2U V ，所以U R2 > 1/2U V ，所以R 2 >R V ，所以R V测 >R V 。 只有当R V ≫R 1 (R 2 ≫R 1 )时，R V测 ≈R V 。 说明： R V ≫R 1 、R 2 ≫R 1 为选器材提供依据，即R 1 应选阻值小的电阻。 方法技巧 利用定值电阻和两个电压表测量 比例法测电阻 利用定值电阻和两个电流表测量 并联电路的特点I 1 R＝I 2 R x ， 可得被测电阻为： 串联电路的特点 可得被测电阻为： 注意：具体题目中看清楚是否考虑电流表内阻的影响 方法技巧 差值法测电阻 串联电路的分压原理 并联电路的分流原理 方法技巧 节 章 课程总结 Part Four ①本实验中被测金属丝的电阻值较小，因此实验电路一般采用电流表_____法。 ②测量被测金属丝的有效长度，是指测量被测金属丝______________________之间的长度。 ③测金属丝直径一定要选_______________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 _____的位置。 ⑤在用伏安法测电阻时，通过被测金属丝的电流强度I___________ (电流表用0～0.6 A量程)，通电时间____________。 外接 接入电路的两个端点 三个不同部位 最大 不宜过大 不宜过长 实验：测金属的电阻率 实验原理：___________ 测电阻时的注意事项 课程总结 电流表内阻已知，可做电压表使用 电压表内阻已知，可做电流表使用 特点：两次测量时，滑动变阻器阻值不变，电表的指针在同一位置，但可以不读数 测电阻的方法 伏安法 安安法 伏伏法 等效替代法 → → 课程总结 只有当R 1 ≫R g (R 1 ≫R 2 )时， R g测 ≈R g 。 只有当R V ≫R 1 (R 2 ≫R 1 )时， R V测 ≈R V 。 并联电路的特点I 1 R＝I 2 R x ， 串联电路的特点 测电阻的方法 半偏法 比例法 课程总结 差值法 串联电路的分压原理 并联电路的分流原理 课程总结 节 章 课后作业 Part Five 课后作业 【作 1 】 有一根细长而均匀的金属管线样品，横截面如图所示。此金属管线长约30cm，电阻约10Ω。已知这种金属的电阻率为ρ，因管内中空部分截面积无法直接测量，请你设计一个实验方案，测量中空部分的截面积 S 0 ，现有如下器材可选： A.毫米刻度尺 B.螺旋测微器 C.电流表A 1 (600mA,1.0Ω) D.电流表A 2 (3A, 0.1Ω) E.电压表V(3V,6 kΩ) F.滑动变阻器R 1 (2KΩ, 0.5A) G.滑动变阻器R 2 (10Ω，2A) H.蓄电池E(6V, 0.05Ω) I.开关一个，带夹子的导线若 干 (1) 以上器材中 ， 应选用的器材有___________(只填代号字母) (2)画出你所设计的电路图，并把图的实物连成实际测量电路，要求尽可能测出多组有关数值。 (3)实验中要测量的物理量有 ：_______________________________________________________________________________ (4)计算金属管线内部中空截面积S 0 的表达式为：S 0 ＝_________ 课后作业 【作 2 】 用对温度敏感的半导体材料制成的某热敏电阻R T ，在给定温度范围内，其阻值随温度的变化是非线性的。某同学将R T 和两个适当的固定电阻R 1 、R 2 连成图虚线框内所示的电路，以使电路的等效电阻R L 的阻值随R T 所处环境温度的变化近似为线性的，且具有合适的阻值范围。为了验证这个设计，他采用伏安法测量在不同温度下R L 的阻值，测量电路如图所示，图中的电压表内阻很大．R L 的测量结果如下表所示。 回答下列问题： (1)根据图所示的电路，在实物图上连线。 (2)为了检验R L 与t之间近似为线性关系，在坐标纸上作R L －t关系图线。 (3)在某一温度下，电路中的电流表、电压表的示数如图所示。电流表的读数为________， 电压表的读数为________。此时等效电阻R L 的阻值为________；热敏电阻所处环境的温度 约为________。 大 谢 谢 家 课后作业讲评 【作 1 】 有一根细长而均匀的金属管线样品，横截面如图所示。此金属管线长约30cm，电阻约10Ω。已知这种金属的电阻率为ρ，因管内中空部分截面积无法直接测量，请你设计一个实验方案，测量中空部分的截面积 S 0 ，现有如下器材可选： A.毫米刻度尺 B.螺旋测微器 C.电流表A 1 (600mA,1.0Ω) D.电流表A 2 (3A, 0.1Ω) E.电压表V(3V,6 kΩ) F.滑动变阻器R 1 (2KΩ, 0.5A) G.滑动变阻器R 2 (10Ω，2A) H.蓄电池E(6V, 0.05Ω) I.开关一个，带夹子的导线若 干 (1) 以上器材中 ， 应选用的器材有___________(只填代号字母) (2)画出你所设计的电路图，并把图的实物连成实际测量电路，要求尽可能测出多组有关数值。 (3)实验中要测量的物理量有 ：_______________________________________________________________________________ (4)计算金属管线内部中空截面积S 0 的表达式为：S 0 ＝_________ ABCEGHI 用螺旋测微器测横截面边长 a，用毫米刻度尺测金属管线长度 L，电压表示数 U，电流表示数 I. 课后作业讲评 【作 2 】 用对温度敏感的半导体材料制成的某热敏电阻R T ，在给定温度范围内，其阻值随温度的变化是非线性的。某同学将R T 和两个适当的固定电阻R 1 、R 2 连成图虚线框内所示的电路，以使电路的等效电阻R L 的阻值随R T 所处环境温度的变化近似为线性的，且具有合适的阻值范围。为了验证这个设计，他采用伏安法测量在不同温度下R L 的阻值，测量电路如图所示，图中的电压表内阻很大．R L 的测量结果如下表所示。 回答下列问题： (1)根据图所示的电路，在实物图上连线。 (2)为了检验R L 与t之间近似为线性关系，在坐标纸上作R L －t关系图线。 (3)在某一温度下，电路中的电流表、电压表的示数如图所示。电流表的读数为________， 电压表的读数为________。此时等效电阻R L 的阻值为________；热敏电阻所处环境的温度 约为________。 115 mA 5.0 V 43.5 Ω 64.0℃