“金屬電阻率測定”實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)心得

馬瑞澤

摘 要：“金屬電阻率測定”是電學(xué)一個(gè)重要的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，其中有重要的物理知識點(diǎn)和高考考點(diǎn)。此實(shí)驗(yàn)具有較強(qiáng)的綜合性，在進(jìn)行“金屬電阻率測定”實(shí)驗(yàn)過程中，我們必須準(zhǔn)確把握其重難點(diǎn)，全面深入了解整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程。本文通過總結(jié)分享“金屬電阻率測定”實(shí)驗(yàn)心得，分析了實(shí)驗(yàn)中常見的誤差及解決辦法，并明確實(shí)驗(yàn)過程中的注意事項(xiàng)，以提高實(shí)驗(yàn)的針對性和有效性。

關(guān)鍵詞：金屬電阻率；實(shí)驗(yàn)；學(xué)習(xí)心得

中圖分類號：G633 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-2064（2017）21-0240-02

物理學(xué)是研究自然界的物質(zhì)結(jié)構(gòu)、物體間的相互作用和物體運(yùn)動(dòng)規(guī)律的自然科學(xué)，電學(xué)知識是物理高考中常見的考試內(nèi)容，實(shí)驗(yàn)則是電學(xué)知識考察的側(cè)重點(diǎn)。因此在做完“金屬電阻率測定”實(shí)驗(yàn)后，為了掌握學(xué)習(xí)技巧，梳理清晰該方面物理知識脈絡(luò)，我們應(yīng)對整體實(shí)驗(yàn)流程進(jìn)行總結(jié)分析，找出問題加以改進(jìn)。

1 “金屬電阻率測定”實(shí)驗(yàn)所用儀器

由于我們在做該節(jié)課實(shí)驗(yàn)時(shí)，主要目的是通過獲取電流值、電壓值確定金屬的電阻值，并通過測量金屬電阻絲直徑，計(jì)算出金屬電阻絲面積，進(jìn)而確定金屬電阻率。因此在開展實(shí)驗(yàn)時(shí)，要使用到以下實(shí)驗(yàn)儀器：一是金屬絲。它是本次實(shí)驗(yàn)所需測定電阻率的重要材料，雖然測定過程中不同電阻絲型號不同，但由于在開始實(shí)驗(yàn)前教師已經(jīng)準(zhǔn)備好實(shí)驗(yàn)儀器，因此我們并不清楚本次實(shí)驗(yàn)所使用的金屬絲電阻率大小，這也有效避免在后期實(shí)驗(yàn)過程中出現(xiàn)更改實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的不良行為；二是電流表以及電壓表。在按照合理的電路圖放置電流表與電壓表時(shí)，可以準(zhǔn)確測量出金屬絲的電阻值；三是螺旋測微儀。由于該儀器測量精讀十分高，可以準(zhǔn)確測量出電阻絲直徑，進(jìn)而可以求出電阻絲橫截面積，通過公式可以計(jì)算出金屬絲電阻率；四是直流電源、電鍵、導(dǎo)線、滑動(dòng)變阻器、厘米刻度尺，這些均是本次實(shí)驗(yàn)必備的儀器設(shè)備。

2 “金屬電阻率測定”實(shí)驗(yàn)具體流程

在開展“金屬電阻率測定”實(shí)驗(yàn)時(shí)，我們嚴(yán)格按照以下流程進(jìn)行。一是實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備階段。由于本次試驗(yàn)所使用的材料一定，為防止實(shí)驗(yàn)設(shè)備及材料在保存過程中可能存在放置不妥當(dāng)?shù)那闆r，最終影響設(shè)備及材料使用效果。為此在前期進(jìn)行實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備時(shí)，需要準(zhǔn)確測量該實(shí)驗(yàn)儀器是否能夠正常使用，進(jìn)而保證后期實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確性以及可靠程度[1]；二是實(shí)驗(yàn)實(shí)施階段。由于在實(shí)驗(yàn)實(shí)施過程中每一環(huán)節(jié)都會(huì)影響到最終實(shí)驗(yàn)結(jié)果，為了更準(zhǔn)確地測定出金屬電阻率，我們在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)聽從教師指導(dǎo)，并觀看物理書籍，嚴(yán)格按照伏安法連接電路線路圖，并正確使用實(shí)驗(yàn)儀器、保護(hù)實(shí)驗(yàn)儀器；三是實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析與最終總結(jié)階段。按照準(zhǔn)確實(shí)驗(yàn)步驟開展試驗(yàn)后，會(huì)獲得相關(guān)的金屬絲電阻值、金屬絲橫截面積及金屬絲長度，上述數(shù)據(jù)是保證測定出金屬電阻值的重要數(shù)據(jù)，因而在獲得上述數(shù)據(jù)后我們會(huì)進(jìn)行一定的處理，并按照電阻定律R=ρ*l/S推出ρ=R*S/l，準(zhǔn)確計(jì)算出金屬絲電阻率。

3 “金屬電阻率測定”實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)心得

3.1 實(shí)驗(yàn)常見誤差及解決方法

由于在實(shí)驗(yàn)過程中出現(xiàn)了一次誤差，因此為了更有效的總結(jié)出本次實(shí)驗(yàn)心得，還積極收集了他人在實(shí)驗(yàn)過程中出現(xiàn)的誤差，下面就重點(diǎn)解決實(shí)驗(yàn)常見的誤差以及需要采取的解決方法。

一是在測量金屬絲長度以及金屬絲橫截面積時(shí)出現(xiàn)的誤差。雖然螺旋測微儀以及厘米刻度尺具有較高的精準(zhǔn)度，但是由于在測量過程中所秉持了不同的實(shí)驗(yàn)態(tài)度，且每個(gè)人閱讀所出現(xiàn)的誤差是不同的，因此所得出的金屬絲直徑、金屬絲長度會(huì)與真實(shí)數(shù)值之間存在一定的誤差。當(dāng)在實(shí)驗(yàn)過程中產(chǎn)生的誤差過大時(shí)，就會(huì)造成金屬絲橫截面積出現(xiàn)過大或過小的問題。由于金屬電阻率與金屬絲橫截面積呈現(xiàn)出正相關(guān)的關(guān)系、與金屬絲長度成反比，因此若金屬絲橫截面積、金屬絲長度錯(cuò)誤，也會(huì)導(dǎo)致最終計(jì)算出的金屬電阻率不正確?；诖?，建議大家在做該實(shí)驗(yàn)時(shí)，進(jìn)行多次測量，以使測量誤差減小到最?。欢窃谟涗涬娏鞅黼妷罕頂?shù)據(jù)時(shí)的誤差。在具體實(shí)驗(yàn)過程中，當(dāng)調(diào)整滑動(dòng)變阻器阻值時(shí)，電壓表以及電流表初期會(huì)呈現(xiàn)出動(dòng)態(tài)變化情況，此時(shí)所得出的電流值以及電壓值并不穩(wěn)定。而當(dāng)我們過于重視實(shí)驗(yàn)速度，追求實(shí)驗(yàn)結(jié)果時(shí)，則會(huì)出現(xiàn)緊急記錄的情況，無法記錄出穩(wěn)定狀態(tài)下的電流值以及電壓值，影響最終實(shí)驗(yàn)結(jié)果。為解決這一誤差問題，建議做實(shí)驗(yàn)過程中需要記錄電流表及電壓表不再變化時(shí)的數(shù)值。

3.2 實(shí)驗(yàn)過程中的注意事項(xiàng)

在開展“金屬電阻率測定”實(shí)驗(yàn)時(shí)，任何一個(gè)環(huán)節(jié)都決定著最終實(shí)驗(yàn)是否能夠成功。基于此，在實(shí)驗(yàn)過程中要秉持著認(rèn)真、仔細(xì)的學(xué)習(xí)態(tài)度，做好每一環(huán)節(jié)的實(shí)驗(yàn)，同時(shí)在實(shí)驗(yàn)過程中需要加強(qiáng)對以下幾個(gè)實(shí)驗(yàn)要點(diǎn)內(nèi)容的重視：一是電阻絲測量的準(zhǔn)確程度。在測量時(shí)，為了保證準(zhǔn)確求出金屬絲橫截面積，建議在同一金屬導(dǎo)線上選擇三個(gè)并不相同的位置進(jìn)行測量，將每次測量的直徑都精確到最小值。且需要將測量所得出的數(shù)據(jù)填入前期準(zhǔn)備好的實(shí)驗(yàn)表格中，在求出三個(gè)金屬絲直徑的基礎(chǔ)上，計(jì)算出導(dǎo)線橫截面積；二是在記錄金屬絲長度數(shù)據(jù)時(shí)，也要在保證金屬絲兩端處于拉直的狀態(tài)下，緊固在線路接線柱兩端，并使用相應(yīng)的厘米刻度尺，有效測量金屬導(dǎo)線長度。為了保證最終數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，與測量電阻絲橫截面積相同，也進(jìn)行了三次測定，并將測定結(jié)果填至相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)記錄表格中，求得金屬絲平均長度；三是在實(shí)驗(yàn)過程中需要選擇伏安法測定金屬絲電阻率，因此在拿到相關(guān)實(shí)驗(yàn)設(shè)備后，需要嚴(yán)格按照下圖連接電路（如圖1所示），同時(shí)保證滑動(dòng)電阻器觸頭處于阻值最大位置處，保證電路中電流表電壓表不會(huì)發(fā)生損害的問題；四是在連接完電路后，還需要對電路進(jìn)行再次檢查保證電路連接正確，并在經(jīng)檢查確定后閉合電源電建[2]。由于在實(shí)驗(yàn)過程中需要調(diào)整滑動(dòng)變阻器阻值，在調(diào)整初期電流表和電壓表示數(shù)可能會(huì)有一定的變化，此時(shí)電流表及電壓表示數(shù)處于不穩(wěn)定狀態(tài)，因此要避免在該階段內(nèi)讀取數(shù)據(jù)，確保后期所得到的數(shù)據(jù)具有更高的準(zhǔn)確性。

3.3 實(shí)驗(yàn)過程中需堅(jiān)持的態(tài)度

通過對本次實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的深入分析，在總結(jié)自身實(shí)驗(yàn)實(shí)際情況的基礎(chǔ)上，發(fā)現(xiàn)只有以端正、積極的學(xué)習(xí)態(tài)度開展本次實(shí)驗(yàn)，才能夠達(dá)到最理想的實(shí)驗(yàn)效果。

在與班級其他同學(xué)開展本次實(shí)驗(yàn)前，細(xì)致分析了實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)以及正確實(shí)驗(yàn)流程。但在具體實(shí)驗(yàn)過程中，由于認(rèn)為自己已經(jīng)掌握了該方面知識，因此在最初實(shí)驗(yàn)時(shí)，形成了快速做完實(shí)驗(yàn)的想法，導(dǎo)致在后期做實(shí)驗(yàn)過程中出現(xiàn)了較大的實(shí)驗(yàn)誤差，這不僅延長了本次實(shí)驗(yàn)的時(shí)間，更造成實(shí)驗(yàn)失敗的局面。因此在這之后，又進(jìn)行了再次實(shí)驗(yàn)，再次實(shí)驗(yàn)時(shí)與同組同學(xué)進(jìn)行了細(xì)致研究，保證在電路連接準(zhǔn)確、電流表、電壓表準(zhǔn)穩(wěn)定的基礎(chǔ)上，記錄下更為準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)。在測量金屬絲直徑時(shí)，也采取了多次讀取的策略，保證所測出的金屬絲直徑更加精確，在所有數(shù)據(jù)準(zhǔn)確無誤的前提下，最終成功完成了本次實(shí)驗(yàn)[3]。由此認(rèn)識到實(shí)驗(yàn)態(tài)度對實(shí)驗(yàn)過程以及實(shí)驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生的重要影響，一方面，在實(shí)驗(yàn)過程中不能過于自信，時(shí)刻需要保持謙虛謹(jǐn)慎的實(shí)驗(yàn)態(tài)度，及時(shí)、細(xì)致的發(fā)現(xiàn)在做實(shí)驗(yàn)時(shí)存在的問題，進(jìn)而提高實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)確性與成功率；另一方面，在開展物理以及其他任何學(xué)科實(shí)驗(yàn)時(shí)，都不能急于求成，只重視結(jié)果，應(yīng)該端正自身學(xué)習(xí)態(tài)度，認(rèn)真仔細(xì)的完成實(shí)驗(yàn)。

4 結(jié)語

我們在學(xué)習(xí)物理知識時(shí)，通常需要進(jìn)行物理實(shí)驗(yàn)，通過總結(jié)與歸納物理實(shí)驗(yàn)，可以更好的歸納出物理學(xué)習(xí)思路，并有效復(fù)習(xí)該實(shí)驗(yàn)中所包含的物理知識。在總結(jié)“金屬電阻率測定”實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)心得后，了解到以端正的學(xué)習(xí)態(tài)度探索物理實(shí)驗(yàn)內(nèi)容具有的積極意義，希望此學(xué)習(xí)心得，也可以為其他學(xué)生更好的學(xué)習(xí)物理知識提供有效參考。

參考文獻(xiàn)

[1]王秀榮.從測定金屬的電阻率實(shí)驗(yàn)看實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式[J].中國教育技術(shù)裝備，2009，（32）：137-138.

[2]朱明水.物理實(shí)驗(yàn)使物理課堂更精彩——淺談如何提高學(xué)生物理實(shí)驗(yàn)操作能力[J].新課程·中學(xué)，2016，（12）：195.

[3]王良.高考物理實(shí)驗(yàn)復(fù)習(xí)應(yīng)回歸何處——近3年浙江省高考物理實(shí)驗(yàn)題的分析與思考[J].實(shí)驗(yàn)教學(xué)與儀器，2016，（1）：7-9.endprint