篇一：河北省高中物理实验10 测定金属的电阻率
第二部分 高中物理实验
物理 选修3-1
实验10测定金属的电阻率
[实验目的]
1.学习伏-安法测电阻，掌握测定金属电阻率的方法。
2.复习螺旋测微器的使用。
3.研究由于电表的接入而造成的系统误差及克服方法。
[实验仪器]
伏特表，安培表，直流电源，滑动变阻器，螺旋测微器，米尺，金属电阻丝（50cm—100cm），电键及导线。
[实验原理]
根据电阻定律，一段金属丝的电阻值:
LR =? （1） S
其中L为金属丝长度，S为横截面积， ?为金属电阻率，这是一个用来表示物质电阻特性的物理量，电阻率反映了物质对电流阻碍作用的属性。电阻率大则说明这种材料的导电性能差，电阻率小则说明这种物质的导电性能好。如铜和铝的电阻率分别为0.017欧·毫米2/米和0.028欧·毫米2／米(在200C)，而绝缘体的电阻率非常大，其数量级一般都在1012-1022欧·毫米2/米之间。例如常用的绝缘材料硬橡胶其电阻率为1019-1022欧·毫米2/米。
必须指出的是电阻率不仅与导体的材料有关，还和导体的温度有关。一般温度升高时电阻率随之增大，从而使导体的电阻值变大。这种效应在导体中通过电流使导体升温时尤为明显。例如220伏，100瓦的白炽灯泡，其热电阻为484欧姆，而不通电时的冷电阻只有40欧姆左右。
从（1）式可导出 ??RS （2） L
由（2）式可以看出，如果测出某金属丝的长度、横截面积和对应的电阻值，就可以计算出这种材料的电阻率。
对于给定的电阻丝（实际上是一段合金电阻丝），我们用米尺量出其长度，用螺旋测微器测出它的直径代入公式 S=?D/4 ，然后计算出其横截面积，用欧姆定律 R = U/I计算出电阻。把测量出的物理量代入公式（2），可求出电阻丝的电阻率。
测电阻的方法是通过伏特表和安培表测出加在电阻丝两端的电压和流过电阻丝的电流，然后借助于欧姆定律间接求出的，所以称为“伏—安法测电阻”。
1 2
[实验指导]
1. 用螺旋测微器测金属丝直径可以提高测量的精确度，可以读到毫米的千分位。
2. 电流可控制在0.20-0.60安培之间。因为电流过小，电表误差过大（1/3量程以上为有效），而电流太大时（比如2安培）导线上的热功率也大，那么导体的热涨冷缩和电阻率随温度升高而变大这两种效应都可增大实验误差。
3. 由于一般电阻丝电阻为几欧姆，考虑到便于调节,可使用0－50欧姆的滑线变阻器，电源可选用3伏的电压, 这样即可将电流控制在0.20-0.60安培之间，又便于均匀调节。安培表应选用0-0.60安的档，伏特表选用0-3伏档。
4. 采用伏-安法测电阻，由于仪表的接入而改变了原来（不接入电表时）的电路结构。这就不可避免的要造成系统误差。如图3-1和图3－2所示，在用伏安法测电阻时伏特表与安培表有两种不同的接法，我们称图3－1中的接法为安培表外接，图3－2中的接法为安培表内接。
借助于欧姆定律计算电阻R时，公式R = U/I中的电压和电流本意是指R两端的电压和流过R上的电流，但从图3－1和图3－2中可以的看出：安培表外接时电流的测量值大于R中的电流值；安培表内接时电压的测量值大于R两端的电压值，这样用上述两电路测出的电压和电流值及计算出的电阻R都偏离其真实值，这种误差属于系统误差。
那么在这个实验中应采用哪个电路呢？一般50—100厘米的电阻丝Rx的电阻约为几欧。0.6A档安培表的内阻RA一般约为0.1欧多些，3V档伏特表的内阻Rv一般约为三千欧以上。根据以上
参数可以估算出安培表外接时，伏特表与R的分流比大约为1：600。安培表内接时，安培表与R的分压比大约为1：50，相比之下明显看出采用安培表外接误差要小。
上述分析问题的方法请同学们务必掌握，因为在电学实验中经常要遇到这类电路的选择问题。
[操作要求]
1. 通电时，电流不宜过大，否则电阻丝温升过高导致电阻率变大，造成实验误差较大。
2. 测量金属丝直径时，应选金属丝的三个不同部位进行。
3. 用米尺对金属丝长度进行测量时，为克服米尺刻度的不均匀性，最好
选三个不同的刻度作为测量的起点。如Ｌ全长约50厘米，第一次测长度时以10厘米刻度线为起点，第二次可从20厘米刻度线为起始线。
2 图3－1 图3－2
4. 金属丝被选用部分的两端点处要磨光洁，使其无油污或氧化物以减少
接触电阻。
5. 实验开始前注意滑动变阻器阻值要调到最大。
[实验步骤]
1．测三次长度，然后取平均值L。
2. 用螺旋测微器测三次金属丝的直径，然后取平均值D。
3．按图3－1所示电路接线，用伏—安法测三次电阻，分别为R1、R2、R3，取其平均值R=（R1+R2+R3）/3。
4. 将长度、直径和电阻的平均值L、D和R代入公式
??R?
[问题讨论] ?D24L
1. 本实验是用什么方法测电阻丝电阻的？电阻的测量值与真值之间的误差是怎样产生的？
2. 若被测电阻Rx阻值较大，例如Rx约为1.5千欧左右，应采用安培表外接电路还是安培表内接电路？试分析。
3. 设安培表外接电路为电路A，安培表内接电路为电路B。现有两个未知电阻R1与R2,，用欧姆表粗测可知R1为10欧左右，R2接近1千欧，那么测R1应选电路——————————。测R2应选电路————————————。
4. 设上题中安培表内阻为RA，伏特表内阻为RV，测R1时两表读数分别为U1、I1，测R2时两表读数分别为U2、I2。那么R1和R2的真值应分别表示为R1= ———————，R2=————————————。
3
篇二：测定金属的电阻率(高三、)
实验七 测定金属的电阻率(练习使用螺旋测微器) 一、螺旋测微器的构造原理及读数
1．螺旋测微器的构造
如图1所示是常用的螺旋测微器．它的测砧A和固定刻度B固定在尺架C上．旋钮D、微调旋钮D′和可动刻度E、测微螺杆F连在一起，通过精密螺纹套在B上．
图1
2．螺旋测微器的原理
测微螺杆F与固定刻度B之间的精密螺纹的螺距为0.5 mm，即旋钮D每旋转一周，F前进或后退0.5 mm，而可动刻度E上的刻度为50等份，每转动一小格，F前进或后退0.01 mm.即螺旋测微器的精确度为0.01 mm.读数时估读到毫米的千分位上，因此，螺旋测微器又叫千分尺．
3．读数：测量时被测物体长度的整数毫米数由固定刻度读出,小数部分由可动刻度读
出.测量值(毫米)＝固定刻度数(毫米)(注意半毫米刻度线是否露出)＋可动刻度数(估 读一位)×0.01(毫米)
二、游标卡尺
1．构造：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．(如图2所示
)
图2
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，其读数见下表：
1．电流表、电压表的应用
2(1)阻值比较法：先将待测电阻的估计值与电压表、电流表内阻进行比较，若Rx较小，宜采用电流表外接法；若Rx较大，宜采用电流表内接法． (2)临界值计算法
Rx<VRA时，用电流表外接法； Rx>VRA时，用电流表内接法．
(3)实验试探法：按图3接好电路，让电压表一根接线柱P先后 与a、b处接触一下，如果电压表的示数有较大的变化，而电流
表的示数变化不大，则可采用电流表外接法；如果电流表的示数 图3 有较大的变化，而电压表的示数变化不大，则可采用电流表内接法．
四、测量金属的电阻率
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．
实验原理
lRS
由R＝得ρ，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，
Sl即可求出金属丝的电阻率ρ.
(1)把金属丝接入电路中，用伏安法测金属丝的电阻R(R＝
U
．电路原理图如图4所示． I
(2)用毫米刻度尺测量金属丝的长度l，用螺旋测微器量得
图4
金属丝的直径，算出横截面积S.RS
(3)将测量的数据代入公式ρ＝求金属丝的电阻率．
l
点拨 因为本实验中被测金属丝的电阻值较小，所以实验电路采用电流表外接法． 实验器材
毫米刻度尺、螺旋测微器、直流电流表和直流电压表、滑动变阻器(阻值范围0～50 Ω)、电池组、开关、被测金属丝、导线若干． 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
πd2
平均值d，计算出导线的横截面积S＝42．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． 数据处理
1．在求R的平均值时可用两种方法
U
(1)用R
I(2)用U－I图线的斜率求出．
SπdU
2．计算电阻率：将记录的数据R、l、d的值代入电阻率计算式ρ＝R＝.
l4lI误差分析
1．金属丝的横截面积是利用直径计算而得，直径的测量是产生误差的主要来源之一． 2．采用伏安法测量金属丝的电阻时，由于采用的是电流表外接法，测量值小于真实值，
使电阻率的测量值偏小．
3．金属丝的长度测量、电流表和电压表的读数等也会带来偶然误差． 4．由于金属丝通电后发热升温，会使金属丝的电阻率变大，造成测量误差． 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．实验连线时，应先从电源的正极出发，依次将电源、开关、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． 3．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．
4．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．
5．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． 6． 在用伏安法测电阻时,通过待测导线的电流强度I不宜过大(电流表用0～0.6 A量程)，
通电时间不宜过长，以免金属导线的温度明显升高，造成其电阻率在实验过程中逐渐增大．
7．求R的平均值时可用两种方法：第一种是用R＝U/I算出各次的测量值，再取平均值；第二种是用图象(U－I图线)来求出．若采用图象法，在描点时，要尽量使各点间的距离拉大一些，连线时要尽可能地让各点均匀分布在直线的两侧，个别明显偏离较远的点可以不予考虑． 实验改进
在本实验中，由于电表内电阻的影响，从而使金属导线电阻测量值偏小，可以改进实验电路，消除由于电表内阻的影响而带来的实验误差． 1．等效替换法
2
连接电路如图5所示R为电阻箱，Rx为待测电阻，通过调节 电阻箱R，使单刀双掷开关S分别接1和2时，电流表中的电
流示数相同，则表明Rx＝R，即可测出Rx.图52．附加电阻法
连接电路如图6所示，R1为一阻值较大的固定电阻，Rx为待测
电阻．
(1)S2断开，闭合S1，调节变阻器R，使电流表、电压表都有一 个适当读数，记下两表读数I1、U1.
(2)保持变阻器R不变，再闭合S2，记下两表的读数I2、U2. (3)待测电阻Rx＝
U1U2
I. 1I2
考点一 游标卡尺、螺旋测微器的读数
游标卡尺的读数应注意以下几点： (1)看清精确度 例如(图7)
图6
篇三：高中物理 测定金属的电阻率教学 新人教版选修3-1
2007～2008学年度第一学期《测量金属的电阻率》教学设计
教材版本：人教版高中《物理》第二册（必修加选修） 教学内容：实验七—测量金属的电阻率 课型：实验课 一、教学设计的理念：
按照新课程理论和新课标的要求，着重体现教师的主导性与学生的主体性，让学生自己分析问题、解决问题，让学生成为课堂的主人，具体内容如下：
㈠关注学生的学习过程、方法以及情感、态度、价值观。课堂教学中，不再过分注重知识的传授，而是使学生获得知识与技能的同时，学会学习，给予学习方法上的指导。
㈡引导和培养学生主动参与学习和管理的意识与能力，改变那种教师讲学生听，教师讲课本，学生记的被动教与学的局面，代之以学生积极参与学习活动，乐于探究，勤于动手。
㈢努力创造一种民主、和谐的课堂氛围。只有这样，学生才能大胆想象，积极思维，敢于质疑，学生的创新精神才能得到培养。 二、教学任务分析：
本节课对学生的要求较高，既要会用螺旋测微器测金属丝的直径，又要会正确使用电流表和电压表，在会用仪器的基础上，还要能连接电路，并进行数据的分析与处理，这节课的成功与否也关系到对伏安法测电阻误差分析的理解程度，同时对以后的电学实验也会打下良好的基础，除了对所学知识可以融会贯通外，对实践能力、与同学的合作精神的培养都是有重要作用的。 三、学生学习心理特点分析：
学生对实验的兴趣较高，但往往缺乏认真的态度，同时初中的思维习惯还在头脑中作怪，把电表都当作理想的，这会成为学生正确连接电路以及分析数据的障碍，但只要正确的引导，抓住学生对实验课的热情，还是可以达到良好教学效果的。 四、教学方式的构建
课堂教学是培养学生创新精神的引导和实践能力的主要途径，为此，我采用自主、探究、合作的教学方式，引导学生根据实验原理选择器材，确定仪器的精确程度，用伏安法测电阻时，通过学生间的研究讨论，确定安培表是内接还是外接，变阻器是分
压式接法还是限流式接法，学生实验操作过程中分工合作，学生在积极投入课堂教学的过程中学到知识，获得了能力。 五、教学目标的确立
本节课有以下内容：①螺旋测微器的使用；②实验器材的选择；③实验电路图的确定；④学生动手实验，记录数据。 所以确立教学目标如下：
知识与能力目标：1、道螺旋测微器的原理和使用方法；
２、知道如何选择实验器材和确定仪器的精度。 ３、会用伏安法测电阻。
过程与方法目标：１、能口头表达自己的观点，有信息交流的能力； ２、提高自己用知识、分析问题、解决问题的能力。
３、养成实事求是尊重客观规律的科学态度，不迷信权威，
4、敢于提出与别人不同的见解。
情感、态度与价值观目标： １、使学生具有对科学的求知欲，乐于参与观察、实验。 ２、让学生体验战胜困难、解决问题时的喜悦。 六、教学的重点与难点
根据本课教学内容和学生的实际情况，确定重点和难点如下： 重 点：１、螺旋测微器的原理和读数。
２、根据需要选择器材，确定实验电路图。 难 点：实验电路图的确定。 七、教学过程及步骤