對(duì)“測(cè)定金屬的電阻率”實(shí)驗(yàn)的教學(xué)改進(jìn)

張生斌

1 問(wèn)題的提出

“測(cè)定金屬的電阻率”是高中物理的一個(gè)重要實(shí)驗(yàn),但筆者經(jīng)過(guò)多年的教學(xué)實(shí)踐發(fā)現(xiàn),做本實(shí)驗(yàn)過(guò)程中容易忽視的幾個(gè)問(wèn)題:

①金屬絲電阻率較小,閉合開(kāi)關(guān)S前,易忘記滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)片處在有效電阻值最大的位置,通過(guò)的電流會(huì)超過(guò)電流表的量程(電流表用0~0.6A量程)

②測(cè)量金屬絲的有效長(zhǎng)度帶來(lái)的誤差較大。

③金屬絲電阻值較小,通過(guò)電流較大,時(shí)間長(zhǎng)了,就使電阻絲發(fā)熱,電阻率變化較大。

為了解決實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程中的以上問(wèn)題,盡量減小實(shí)驗(yàn)誤差,提高實(shí)驗(yàn)的可操作性和準(zhǔn)確性,筆者對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了一些改進(jìn),介紹如下。

2 改進(jìn)實(shí)驗(yàn)的方案

2.1 器材介紹

金屬絲,電流表,電壓表,定值電阻R0,螺旋測(cè)微器,米尺,直流電源,滑片,接線(xiàn)柱兩個(gè),導(dǎo)線(xiàn)若干,開(kāi)關(guān)。

2.2 方法與步驟

(1)用螺旋測(cè)微器在被測(cè)金屬導(dǎo)線(xiàn)上三個(gè)不同位置各測(cè)一次直徑,求出其平均值d,計(jì)算出導(dǎo)線(xiàn)的橫截面積S。

(2)安裝實(shí)驗(yàn)裝置,把被測(cè)金屬絲拉直后固定在接線(xiàn)柱a、b上,在金屬上安一個(gè)小金屬滑片c,如圖1甲所示的原理電路圖連接好實(shí)驗(yàn)電路,電路中R0是保護(hù)電阻(已知電壓表的內(nèi)阻遠(yuǎn)大于金屬絲的電阻,電壓表的分流作用可以忽略不計(jì))。

(3)電路檢查無(wú)誤后,閉合開(kāi)關(guān)S,記錄電流表的讀數(shù)I0,改變滑片c的位置,分別測(cè)出長(zhǎng)度L及所對(duì)應(yīng)電壓值U,多測(cè)幾組數(shù)據(jù),記入記錄表格內(nèi),斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S。

(4)在坐標(biāo)紙上建立一直角坐標(biāo)系,縱坐標(biāo)表示電壓,橫坐標(biāo)表示滑片c所對(duì)應(yīng)金屬絲的長(zhǎng)度L,對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行描點(diǎn),用平滑曲線(xiàn)把各點(diǎn)的數(shù)據(jù)連起來(lái),便得到U-L圖像,如圖1乙所示。

(5)將測(cè)得d、L、R的值代入電阻率公式: