高中物理实验设计_金属电阻率的测量

高中物理实验设计

测定金属的电阻率

摘要 由电阻定律R L可得 ，则只要测出金属导线长度L，横截面积S由导线直径d算出，再用伏安法测出金属丝的电阻R，就可以算出导线的电阻率 .

关键词

金属的电阻率 电阻定律 伏安法测电阻

正文 根据新课标对高中生动手能力的要求以及对学生创新意识的培养，让学生从常见的实验以及已有的理论知识出发，测量一些常见的物质特性系数，本文就电阻率这一系数的测量进行了方案设计，以达到相应的教学目的，以及使学生学会用伏安法间接测定某种金属导体的电阻率、练习使用螺旋测微器。具体内容见下文。

首先，本实验的原理是，根据电阻定律R L （1） 可得 ， （2） 则只要测出金属导线长度L和导线直径d，算出横截面积S（由导线直径d算出），再用伏安法测出金属丝的电阻R，就可以算出导线的电阻率 。

由此得到实验原理图如右图示：

根据实验原理图可以用到的仪器有:待测金属电阻丝、学

生电源（4V）、安培表（0-0.6A）、伏特表（0-3V）、滑动变阻

器（50Ω）、刻度尺、螺旋测微器、导线若干和电键等。

本实验的关键就是要清楚伏安法测电阻的原理，因此在

实验设计过程可引导学生从安全可行、测量精确、操作方便等方面考虑，进行电路选择和仪器的选择，帮助学生提高对实际问题进行分析的能力。

由于实验中用的电阻丝电阻较小，所以本实验采用安培表外接法。这一点可

以让同学讨论，也可以给电路让学生选择。实验中为减小偶然误差，应测量多次取平均值，实验中用滑动变阻器改变导线中的电流和两端的电压。可引导学生讨论滑动变阻器两种接法的特点（滑动变阻器量程选用50Ω）。由于金属的电阻率与温度有关，本实验为防止电阻丝的温度升高，实验中电流不宜过大，所以安培

表量程选用0.6A，相应伏特表量程选3V。

准备工作完成后即可开始测量，首先对导线直径和长度进行测量。

测量导线直径用到螺旋测微器。螺旋测微器又叫千分尺，用它测量长度可以精确到0.01mm 。它的刻度由两部分组成,固定刻度最小分度为1mm ,上有半毫米线,可动刻度做在套筒上,一周为50等份.可动刻度旋转2周,在固定刻度上前进或后退1mm ,因此,可动刻度上每一小格表示0.01mm 。测量读数时,可先在固定刻度上读取毫米数;然后再在可动刻度上读小格数(如果看到固定刻度上毫米线中间的半毫米线,说明已是第二圈,应加上50小格),所测长度是可动刻度上读得的小格数乘0.01mm再加固定刻度上读得的毫米数。

测直径时，可以在导线上选三处，在每一处两个相互垂直的方向分别测量一次，共得六个数据，取平均值即为导线直径。

导线长度测量要注意测导线接入电路得有效长度。

测量所得得到的实验数据填写到相应表中，实验数据的记录表格设计，是培养学生收集数据，进行数据处理能力的一个很好的途径。可以引导学生进行设计，也可以让学生先自行设计，然后进行评价。对学生的设计不要过于追求完美，要多作鼓励。即使学生分两张表格也可以。下表仅供参考使用：

本实验还可以要求学生进行误差分析，以培养学生的精确测量意识和误差必然存在的思想，从而对实验和实验结果有正确的认识。

本实验的误差主要来源于：直径测量、长度的测量、测量电路中电流表及电压表对电阻测量的影响，通电电流大小、时间长短，致使电阻丝发热，电阻率随之的变化。

由于实验采用电流表外接法，所以R测<R真，由 ，所以ρ

至此，整个实验就基本结束了，这个过程中，都是以学生为主，从学生的角度出发，可以使学生学会用伏安法间接测定某种金属导体的电阻率、练习使用螺旋测微器，培养了他们对实际问题进行分析的能力和对实验的安全可行、测量精确、操作方便等方面考虑的能力以及对实验和实验结果有正确的认识。 <ρ真。

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