【摘要】利用控制變量法研究多個變量之間的關系。通過實驗,得出電流和電壓與其影響因素的定量關系;通過實驗,使學生理解電阻定律和電阻率,并了解金屬的電阻率跟溫度的關系。
【關鍵詞】控制變量法 電阻定律 電阻率 溫度
【中圖分類號】G633.7 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089(2019)12-0152-01
一、實驗準備
1.找到4根金屬絲,分別用a、b、c、d表示,用直尺測量出它們的長度,用千分尺測出它們的直徑:a是長度為1.4mф0.5mm的鎳鉻,b是長度為1mф0.5mm的鎳鉻,c是長度為1.4mф0.45mm的鎳鉻,d是長度為1.4mф0.5mm的鐵絲。
2.自制鐵絲線圈,用ф0.5mm細鐵絲繞成十多匝直徑25毫米的空心線圈,用于演示金屬的電阻率跟溫度的關系的實驗。
3.實驗器材:干電池2節(jié),電壓表,電流表,滑動變阻器,開關,帶有鱷魚夾的導線若干,酒精燈。
二、實踐探究
圖1 圖2
實驗1用控制變量法探究,在導體兩端的電壓不變時,通過導體的電流與長度,橫截面積和材料的關系。
1.連接電路如圖1所示,把a連入電路中AB之間,用電流表讀出電流記入表1中
2.把a換成b連入電路中AB之間,其他條件不變,用電流表讀出電流記入表1中
3.把b換成c連入電路中AB之間,其它條件不變,用電流表讀出電流記入表1中
4.把c換成d連入電路中AB之間,其它條件不變,用電流表讀出電流記入表1中
5.移動滑動變阻器的觸頭,重復以上步驟3次
表1
從表1中可以得到:在維持導體兩端電壓不變的情況下,用材料和橫截面積相同,但長度不同的導體做實驗,通過的電流與導體的長度成反比;用材料和長度相同,但橫截面積不同的導體做實驗,通過的電流與橫截面積成正比;用長度和橫截面積都相同,而材料不同的導體做實驗,通過的電流各不相同。
實驗2用控制變量法探究,在通過導體的電流相同時,導體兩端的電壓與它的長度,橫截面積和材料的關系。
1.把a、b、c、d照圖2連入電路中,用電壓表分別測出他們兩端的電壓,記入表2中
2.移動滑動變阻器的觸頭,重復以上步驟3次
從表2中可以得到:在通過導體的電流相同時,用材料和橫截面積相同,但長度不同的導體做實驗,導體兩端的電壓與它的長度成正比;用材料和長度相同,但橫截面積不同的導體做實驗,兩端的電壓與橫截面積成反比;用長度和橫截面積都相同,而材料不同的導體做實驗,兩端的電壓各不相同。
實驗3探究金屬的電阻率跟溫度的關系的實驗
1.照圖1連接電路,把自制鐵絲線圈連入電路中AB之間,閉合開關,移動滑動變阻器的觸頭到最小位置,可看到安培表指示某一刻度。
2.用酒精燈加熱鐵絲線圈,可看到安培表指數(shù)逐漸變小。說明鐵絲的電阻率隨溫度的升高而增大。
參考文獻:
[1]普通高中課程標準實驗教科書,《物理》選修3-1,教育科學出版社,2011.
作者簡介:
余澤紅(1968-),女,四川瀘州人,本科,物理實驗師,研究方向:中學物理實驗。