高中物理人教版 (2019)必修 第三册5 能量量子化优秀ppt课件

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不同导体的导电性能不同，电阻率是反映导体材料导电性能的重要物理量。通过上一节的学习，我们找到了测量导体长度和直径的工具和方法，那么，要测导体的电阻率我们又该如何操作呢？请设计出你的实验思路。
2.用游标卡尺或螺旋测微器测量金属丝的直径。
1.用毫米刻度尺测量金属丝的长度。
3.用伏安法测量金属丝的电阻。
测量工具：毫米刻度尺（电阻丝总长度约几十厘米，可选用毫米刻度尺）；分度值1mm，可估读到0.1mm；测量思路：测量接入电路的电阻丝有效长度，多测几次求取平均值。
练一练：毫米刻度尺的使用
毫米刻度尺的最小分度值为 ,测量时应精确到 mm,估读到 mm.请读出下图中物块的长度
测量思路：测量金属丝的直径d，间接得出金属丝的横截面积。测量方法：1.选刻度尺，利用累积法测直径；2.选螺旋测微器或游标卡尺直接测量直径，在电阻丝的不同位置测量3次，求得直径的平均值。
又该如何测导体的电阻呢？
测量思路：用电压表测出电阻两端的电压U，用电流表测出通过电阻的电流I，利用部分电路欧姆定律可以算出电阻的阻值R；测量方法：伏安法
3. 测金属丝阻值的大小
电路的设计中有哪些细节需要注意呢？
1.电流表接在电压表两接线柱外侧，通常叫“外接法” 。
2.电流表接在电压表两接线柱内侧，通常叫“内接法” 。
因电流表有分压、电压表有分流作用,两种方法测量电阻都有误差，那么，实际应用中该如何选择呢？
1. 电流表的两种接法
误差来源于电压表的分流，分流越小，误差越小。测量小电阻，即Rx<2. 伏安法测电阻误差分析
误差来源于电流表的分压，分压越小，误差越小。测量大电阻，即Rx>>RA情况下，使用内接法误差较小。
2.误差：大内偏大，小外偏小
3. 伏安法测电阻的内外接选择
若伏特表示数有明显变化，即　　　　 用外接；
若安培表示数有明显变化，即　　　　 用内接。
“内外接”方法的选择——试探法
按内外接的方式依次连接，观察电流表、电压表示数变化情况。
测量未知电阻时，需取同一电阻的多组电压和电流值。此时可接入滑动变阻器，能起到直接改变测量电阻的电流或电压大小的作用，达到测多组数据的实验效果。
那么，滑动变阻器该如何接入电路呢？
目的：调节滑动变阻器使得电阻有多组U、I数据.
2. 滑动变阻器的两种接法
滑片P在移动过程中，待测电阻RX的电压和电流变化情况:
当滑片P处于A端：滑变接入阻值RP=0;待测电阻所分电压最大，为U0；待测电阻的电流
当滑片P处于B端：滑变接入阻值RP=Rmax；待测阻值所分电压最小待测电阻的电流
3. 限流式接法的特点
当滑片P处于A端：滑变全部阻值Rmax与Rx并联(RAP=0；RBP=Rmax与Rx并联)待测电阻所分电压最大，为电源电压U0；待测电阻的电流
当滑片P处于B端：滑变接入全部阻值Rmax，此时Rx被短路(RAP=Rmax;RBP=0与Rx并联)待测阻值所分电压最小，为0；待测电阻的电流为0
滑片P在移动过程中，待测电阻RX的电压和电流变化情况
4. 分压式接法的特点
1.限流接法:优点:电路结构简单、操作方便、耗能少。缺点：电压或电流不能从0变起、调节范围小。
2.分压接法：优点:电压或电流能从0调节，调节范围大。缺点：电路结构复杂、操作不方便、耗能多。
5. 两种接法的优缺点
以下3种情况必须用分压接法：(1)当要求电压或电流从0变起时;(2)当待测电阻的阻值远大于滑动变阻器的总阻值时;(3)当采用限流接法，无论怎样调节都不能保证电路的安全时。（注：当两种接法均可时，一般采用限流接法。）
(1)当采用限流接法时，选择总电阻与待测电阻的阻值相接近的那一个。(2)当采用分压接法时，选择总电阻小而额定电流大的那一个。
6. 滑动变阻器的接法与选择
伏安法测电阻的电路设计及仪表选择
由于电阻丝的电阻较小，做实验时，选择外接法；当不要求电压从0开始调节，可选择耗能较低的限流法。
1. 伏安法测电阻的四种电路
1.安全性原则：例如电压表与电流表不能超过量程。2.精确性原则：例如电压表与电流表的指针偏角不能过小，应使其指针偏角不小于满偏的1/3.3.方便性原则4.经济性原则
三、实验器材 螺旋测微器或游标卡尺、毫米刻度尺、电压表、电流表、定值电阻、开关及导线、被测金属导线、电池、滑动变阻器。
一、实验目的：测量金属丝的电阻率
1. 实验目的、原理与器材
1.测直径:在被测金属丝上三个不同位置各测一次直径,并记录;2.量长度:测有效长度,反复测量3次;3.连电路:按原理图所示的电路图连接实验电路;4.求电阻: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,记入表格内,断开开关S。5.拆除实验电路,整理好实验器材。
1.因一般金属丝电阻较小,为了减少实验的系统误差,应选择电流表外接法。2.本实验滑动变阻器若用分压式接法,在接通电源之前应将滑动变阻器调到电压表为零的状态。3.测量I时应测接入电路中的金属丝的有效长度(即两接线柱之间的长度);在金属丝的3个不同位置上用螺旋测微器或游标卡尺测量直径d。4.电流不宜过大(电流表用0-0.6 A量程),通电时间不宜太长,以免电阻率因温度升高而变化。
1.直径测量。2.长度测量。3.电路中电流表及电压表内阻对电阻测量的影响。4.通电电流大小、时间长短、致使电阻丝发热,电阻率随之变化。
【练习1】（多选）如图所示，A、B、C、D是滑动变阻器的四个接线柱，现把此变阻器串联接入电路中，并要求滑片P向接线柱D移动时，电路中的电阻减小，则接入电路的接线柱是（　　）A．A和BB．A和CC．B和CD．B和D
【练习2】在设计测量金属丝电阻Rx的实验电路时需要思考两个问题：①如何选择电流表的接法？如图所示，某同学采用试触的方法，让电压表的一端接在A点，另一端先后接到B点和C点。他发现示数有明显变化，而电流表示数没有明显变化据此应该选择电流表________（填写“内接”或“外接”）的电路。②如何选择滑动变阻器的接法？已知待测金属丝的电阻约为20Ω，实验室提供的滑动变阻器的最大阻值为5Ω，电源电动势为3V，需要选择滑动变阻器的_______（填写“分压式”或“限流式”）接法。
【参考答案】 外接  分压式
【练习3】要测量某种合金的电阻率。①若合金丝长度为L，直径为D，阻值为R，则其电阻率= _________ 。用螺旋测微器测合金丝的直径如图甲所示，读数为__________ mm。②图乙是测量合金丝阻值的原理图，S2是单刀双掷开关，根据原理图在图丙中将实物连线补充完整_________。
【参考答案】0.655~0.653
【练习3】(多选) ③闭合S1，当S2处于位置a时，电压表和电流表的示数分别为 ， ；当S2处于位置b时，电压表和电流表的示数分别为 ， ；根据以上测量数据判断，当S2处于位置 _______ （选填“a”或“b”）时，测量相对准确，测量值R= ___________ Ω。（结果保留2位有效数字）
【参考答案】 b     2.9
【练习4】某同学测量一捆铜导线的长度L，所用器材有：学生电源E，阻值为R0的定值电阻，电压表V1和V2（内阻均未知），电阻箱R，开关及导线若干。实验操作如下：（1）用游标卡尺在不同部位测量铜导线横截面的直径D，测量时铜导线应卡在图（a）所示的游标卡尺的部位______（选填“A、B、C、D、E、F、G），某次测量的示数如图（b）所示，为______mm；
【参考答案】  C     1.7 
【练习4】（2）按图（c）连接电路，a、b间粗实线表示铜导线，闭合开关S，调节电阻箱，记录两块电压表和电阻箱的示数，绘制出图（d），则铜导线的电阻值 ______Ω；查表可知铜的电阻率为ρ，用ρ、D、 表示这捆铜导线的长度为L＝______；（3）若考虑电压表内阻的影响，则由图（d）测得铜导线的电阻值______（选填“大于”“小于”或“等于”）。
【练习5】在测量某金属丝电阻率的实验中，（1）用图甲所示电路测量，要求电压能从零开始测量，并能多测量几组数据，请用笔画线代替导线，在图甲中仅添加一根导线完成实验的电路连接_______。（2）实验时，闭合开关前滑片应置于滑动变阻器的___________（选填“左”或“右”）端；测量结束后，应先断开开关，再拆除导线，最后整理好器材。
（3）实验中，测量数据如下表所示，请你在图乙中描出金属丝的U—I图像_______。
（4）由U—I图像计算出金属丝的电阻为R=___________。（5）测出金属丝的长度和________，根据电阻定律计算出金属丝的电阻率。
【参考答案】 左 4.91Ω 直径
（1）[1] 实验要求电压能从零开始测量，滑动变阻器应用分压式相接，如图所示。
（2）[2] 实验时，为了仪器的安全，闭合开关前滑片应置于滑动变阻器的左端。（3）[3]依据表中数据，在坐标系内描出对应点，作出图象，如图所示：