高中物理第十一章电路及其应用第3节实验：导体电阻率的测量课件新人教版必修3.ppt

1、3.3.实验：导体电阻率的测量实验：导体电阻率的测量 目标体系构建目标体系构建【学习目标学习目标】1知道游标卡尺和螺旋测微器测量长度的原理和读数方法。知道游标卡尺和螺旋测微器测量长度的原理和读数方法。2理解金属丝电阻率的测量原理，掌握各物理量的测量方法。理解金属丝电阻率的测量原理，掌握各物理量的测量方法。3掌握利用伏安法测电阻的原理和方法，会进行数据处理和误差分掌握利用伏安法测电阻的原理和方法，会进行数据处理和误差分析。析。【思维脉络思维脉络】课内互动探究课内互动探究长度的测量及测量工具的选用长度的测量及测量工具的选用 探究探究 一一 情境导入情境导入一、游标卡尺一、游标卡尺1测量原理测量原理

2、游标卡尺是测量长度的较精密的仪器，它的主要部分由一根主尺和游标卡尺是测量长度的较精密的仪器，它的主要部分由一根主尺和一根游标尺一根游标尺(或称副尺或称副尺)构成，如图所示。构成，如图所示。主尺的最小分度是主尺的最小分度是1 mm，副尺上有，副尺上有10个等分刻度，它们的总长度等个等分刻度，它们的总长度等于于9 mm，因此副尺上每一个分度比主尺的最小分度小，因此副尺上每一个分度比主尺的最小分度小0.1 mm。当副尺的。当副尺的零刻度线与主尺的零刻度线对齐时，副尺上的第一条刻线、第二条刻零刻度线与主尺的零刻度线对齐时，副尺上的第一条刻线、第二条刻线线依次与主尺的依次与主尺的1 mm刻线、刻线、2

3、mm刻线刻线分别相差分别相差0.1 mm、0.2 mm，副尺上第十条刻线正好对齐主尺上，副尺上第十条刻线正好对齐主尺上9 mm刻度线，这种游标卡尺刻度线，这种游标卡尺可以准确到可以准确到0.1 mm，其他不同准确度的游标卡尺的原理也是一样的。见，其他不同准确度的游标卡尺的原理也是一样的。见表格表格游标卡尺游标卡尺精度精度(mm)测量结果测量结果n为游标卡尺上为游标卡尺上正对刻度左侧的小格数正对刻度左侧的小格数(mm)小格数小格数刻度总长刻度总长度度(mm)主尺与游标卡尺主尺与游标卡尺每小格长度差每小格长度差(mm)1090.10.10.1n20190.050.050.05n50490.020.

4、020.02n2.使用方法使用方法(1)校零位：使卡脚并拢，查看游标与主尺零刻线是否对齐，否则加校零位：使卡脚并拢，查看游标与主尺零刻线是否对齐，否则加以修正。以修正。(2)测量：将待测物放在两测爪之间测量：将待测物放在两测爪之间(注：测一般物长用外测爪，测孔注：测一般物长用外测爪，测孔径等物体内部长度时，用内测爪，测深槽或深筒时，用游标后的深度尺径等物体内部长度时，用内测爪，测深槽或深筒时，用游标后的深度尺窄片窄片)，移动游标，使测爪刚好与物体接触即可读数。，移动游标，使测爪刚好与物体接触即可读数。(3)读数：以游标零刻线位置为准。在主尺上读取毫米数读数：以游标零刻线位置为准。在主尺上读取毫

5、米数L。看游标上第几条刻线与主尺上的某一刻线对齐，从游标上读出毫看游标上第几条刻线与主尺上的某一刻线对齐，从游标上读出毫米以下的小数为米以下的小数为KL，式中，式中K为与主尺某刻线对齐的游标第为与主尺某刻线对齐的游标第K条刻线，条刻线，L为游标卡尺的精度。为游标卡尺的精度。得读数为得读数为LKL。3注意事项注意事项(1)不管是不管是10分度的游标卡尺，还是分度的游标卡尺，还是20分度、分度、50分度的游标卡尺，在分度的游标卡尺，在读数时均不需估读，读数的精确度要确保不变。读数时均不需估读，读数的精确度要确保不变。(2)读数时要使视线与尺垂直，避免产生视差。读数时要使视线与尺垂直，避免产生视差。

6、(3)使用卡尺时应防止撞击，切不可用游标卡尺量度毛坯，以免损伤使用卡尺时应防止撞击，切不可用游标卡尺量度毛坯，以免损伤测脚。测脚。(4)测脚必须紧靠工件，用制动螺丝把游标尺固定后再读数。测脚必须紧靠工件，用制动螺丝把游标尺固定后再读数。A 如图所示，甲为一游标卡尺的结构示意图，当测量一钢笔如图所示，甲为一游标卡尺的结构示意图，当测量一钢笔帽的内径时，应该用游标卡尺的帽的内径时，应该用游标卡尺的_(选填选填“A”“”“B”或或“C”)进行测进行测量，示数如图乙所示，该钢笔帽的内径为量，示数如图乙所示，该钢笔帽的内径为_ mm。典例剖析典例剖析 典例典例 111.25 思路引导：思路引导：(1)游

7、标卡尺读数的方法是主尺读数加上游标读数，不需游标卡尺读数的方法是主尺读数加上游标读数，不需估读。估读。(2)特别注意：该游标为特别注意：该游标为20分度。分度。解析：解析：由游标卡尺的结构原理可知，测内径应选游标卡尺的内测量由游标卡尺的结构原理可知，测内径应选游标卡尺的内测量爪，故选爪，故选A；游标卡尺的主尺读数为；游标卡尺的主尺读数为11 mm，游标尺的读数为，游标尺的读数为50.05 mm0.25 mm，故钢笔帽的内径为，故钢笔帽的内径为11.25 mm。对点训练对点训练 1某同学用游标卡尺分别测量金属圆管的内、外壁直径，游标卡尺某同学用游标卡尺分别测量金属圆管的内、外壁直径，游标卡尺的示

8、数分别如图的示数分别如图(a)和和(b)所示。由图可读出，圆管内壁的直径为所示。由图可读出，圆管内壁的直径为_ cm，圆管外壁的直径为，圆管外壁的直径为_ cm；由此可计算出；由此可计算出金属圆管横截面的面积。金属圆管横截面的面积。2.23 2.99 解析：解析：题图题图(a)中游标卡尺的主尺读数为中游标卡尺的主尺读数为22 mm，游标尺读数为，游标尺读数为30.1 mm0.3 mm，所以最终读数为，所以最终读数为22 mm0.3 mm22.3 mm2.23 cm。题图。题图(b)中游标卡尺的主尺读数为中游标卡尺的主尺读数为29 mm，游标尺读数为，游标尺读数为90.1 mm0.9 mm，所以

9、最终读数为，所以最终读数为29 mm0.9 mm29.9 cm。二、螺旋测微器二、螺旋测微器1测量原理测量原理螺旋测微器又叫千分尺，它是一种比游标卡尺更精密的测量长度的螺旋测微器又叫千分尺，它是一种比游标卡尺更精密的测量长度的仪器，如图所示的是一种常用的螺旋测微器，用它测量长度可以准确到仪器，如图所示的是一种常用的螺旋测微器，用它测量长度可以准确到0.01 mm，它的测砧，它的测砧A和固定刻度和固定刻度B固定在尺架固定在尺架C上，可动刻度上，可动刻度E、旋钮、旋钮D、微调旋钮、微调旋钮D、测微螺杆、测微螺杆F是连在一起的，并通过精密螺纹套在是连在一起的，并通过精密螺纹套在B上，上，精密螺纹的螺

10、距为精密螺纹的螺距为0.5 mm，即，即D每旋转一周，每旋转一周，F前进或者后退前进或者后退0.5 mm，可，可动刻度动刻度E上的刻度为上的刻度为50等分，每一小格表示等分，每一小格表示0.01 mm，这也就是螺旋测微，这也就是螺旋测微器的精度，即它可以估读到千分位，故也叫做千分尺。器的精度，即它可以估读到千分位，故也叫做千分尺。2使用方法使用方法(1)校准零位：测量前使测微螺杆校准零位：测量前使测微螺杆F和测砧和测砧A并拢，可动刻度并拢，可动刻度E的零刻的零刻度与固定刻度度与固定刻度B的轴向线应在固定刻度的零刻度线处对齐，否则应加以修的轴向线应在固定刻度的零刻度线处对齐，否则应加以修正。正。

11、(2)测量：旋动旋钮测量：旋动旋钮D，将测微螺杆，将测微螺杆F旋出，把被测的物体放入旋出，把被测的物体放入A、F之间的夹缝中，转动之间的夹缝中，转动D，当，当F将要接触物体时，再轻轻转动微调旋钮将要接触物体时，再轻轻转动微调旋钮D，当听到当听到“嗒、嗒嗒、嗒”的声音时的声音时(表明待测物刚好被夹住表明待测物刚好被夹住)，然后转动锁紧手，然后转动锁紧手柄使柄使F止动。止动。(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。部分由可动刻度读出。测量值测量值(毫米毫米)固定刻度数固定刻度数(毫米毫米)(注意半毫米

12、刻线是否露出注意半毫米刻线是否露出)可动可动刻度数刻度数(估读一位估读一位)0.01(毫米毫米)3注意事项注意事项(1)测量时，当测量时，当F将要接触被测物体时，要停止使用将要接触被测物体时，要停止使用D，改用，改用D，以避，以避免免F和被测物体间产生过大的压力，这样，既可以保护仪器又能保证测量和被测物体间产生过大的压力，这样，既可以保护仪器又能保证测量结果准确。结果准确。(2)读数时，要注意固定刻度上表示半毫米的刻度线是否已经露出。读数时，要注意固定刻度上表示半毫米的刻度线是否已经露出。(3)读数时要准确到读数时要准确到0.01 mm，估读到，估读到0.001 mm，即测量结果若用，即测量结

13、果若用 mm为单位，则小数点后面必须保留三位。如在测量中发现可动刻度中某为单位，则小数点后面必须保留三位。如在测量中发现可动刻度中某刻度线正好与固定刻度的水平线对齐，则最后一位读数要补上一个零。刻度线正好与固定刻度的水平线对齐，则最后一位读数要补上一个零。如某同学读出的读数为如某同学读出的读数为“6.32 mm”，肯定有效数字是错的，正确的应读，肯定有效数字是错的，正确的应读成成6.320 mm。用螺旋测微器测量合金丝的直径。为防止读数时测微螺杆用螺旋测微器测量合金丝的直径。为防止读数时测微螺杆发生转动，读数前应先旋紧如图所示的部件发生转动，读数前应先旋紧如图所示的部件_(选填选填“A”“”“

14、B”“C”或或“D”)。从图中的示数可读出合金丝的直径为。从图中的示数可读出合金丝的直径为_ mm。B 典例剖析典例剖析 典例典例 20.410 思路引导：思路引导：(1)螺旋测微器的读数方法是固定刻度读数加上可动刻度螺旋测微器的读数方法是固定刻度读数加上可动刻度读数，在读可动刻度读数时需估读。读数，在读可动刻度读数时需估读。(2)特别注意：主尺半刻度线是否露出。特别注意：主尺半刻度线是否露出。解析：解析：读数前应先旋紧读数前应先旋紧B，使读数固定不变，螺旋测微器的固定刻度，使读数固定不变，螺旋测微器的固定刻度为为0 mm，可动刻度为，可动刻度为41.00.01 mm0.410 mm，所以最终

15、读数为，所以最终读数为0 mm0.410 mm0.410 mm。2在测量一根粗细均匀的合金丝电阻率的实验中，利用螺旋测微器在测量一根粗细均匀的合金丝电阻率的实验中，利用螺旋测微器测定合金丝直径的过程如图所示，校零时的读数为测定合金丝直径的过程如图所示，校零时的读数为_ mm，合金丝的直径为合金丝的直径为_ mm。对点训练对点训练 0.009 0.648 解析：解析：校零时可动刻度为校零时可动刻度为0.7格，故读数为格，故读数为0.90.01 mm0.009 mm，测量时固定刻度上读数为，测量时固定刻度上读数为0.5 mm，可动刻度为，可动刻度为15.7格，故读数为格，故读数为0.5 mm15.

16、70.01 mm0.657 mm。合金丝的直径为两次读数之差，。合金丝的直径为两次读数之差，D0.657 mm0.009 mm0.648 mm。金属丝电阻率的测量金属丝电阻率的测量 探究探究 二二 情境导入情境导入一、实验器材一、实验器材毫米刻度尺，螺旋测微器或游标卡尺，直流电流表和直流电压表，毫米刻度尺，螺旋测微器或游标卡尺，直流电流表和直流电压表，滑动变阻器滑动变阻器(阻值范围阻值范围050)，电池组，开关，被测金属丝，导线若，电池组，开关，被测金属丝，导线若干。干。三、实验步骤三、实验步骤1测直径：测直径：用螺旋测微器在导线的三个不同位置上各测一次，并记用螺旋测微器在导线的三个不同位置上

17、各测一次，并记录。录。2测长度：测长度：将金属丝两端固定在接线柱上悬空挂直，用毫米刻度尺将金属丝两端固定在接线柱上悬空挂直，用毫米刻度尺测量接入电路的金属丝长度测量接入电路的金属丝长度l(即有效长度即有效长度)，反复测量三次，并记录。，反复测量三次，并记录。3连电路：连电路：依照原理图中所示的电路图用导线把器材连好。依照原理图中所示的电路图用导线把器材连好。4测测U、I：电路经检查确认无误后，闭合开关电路经检查确认无误后，闭合开关S。改变滑动变阻器滑动触头的位。改变滑动变阻器滑动触头的位置，读出几组相应的电流表、电压表的示数置，读出几组相应的电流表、电压表的示数I和和U的值，记入表格内，断的值

18、，记入表格内，断开开关开开关S。5整理：整理：拆除实验电路，整理好实验器材。拆除实验电路，整理好实验器材。五、误差分析五、误差分析1长度测量、直径测量造成的偶然误差。长度测量、直径测量造成的偶然误差。2电压表、电流表读数造成的偶然误差。电压表、电流表读数造成的偶然误差。3电流表外接法，电流表外接法，R测测R真真，导致，导致测测真真(系统误差系统误差)。六、注意事项六、注意事项1测量导线的长度时应当测量连入电路的导线的有效长度测量导线的长度时应当测量连入电路的导线的有效长度(而不是而不是金属丝的总长度金属丝的总长度)。2由于被测金属导线的阻值较小，为了减小测量误差，应选用电流由于被测金属导线的阻

19、值较小，为了减小测量误差，应选用电流表外接法。表外接法。3为准确求出为准确求出R的平均值，应采用的平均值，应采用UI图像法求电阻。图像法求电阻。4在用伏安法测电阻时，通过待测导线的电流在用伏安法测电阻时，通过待测导线的电流I的值不宜过大的值不宜过大(电流电流表用表用00.6 A量程量程)，通电时间不宜过长，以免金属导线的温度过高，造，通电时间不宜过长，以免金属导线的温度过高，造成其电阻率在实验过程中增大。成其电阻率在实验过程中增大。利用螺旋测微器、米尺和如图所示的器材利用螺旋测微器、米尺和如图所示的器材(其中电流表的内其中电流表的内阻为阻为1，电压表的内阻为，电压表的内阻为5 k)测量一根粗细

20、均匀的阻值约为测量一根粗细均匀的阻值约为5 的金属的金属丝的电阻率。丝的电阻率。典例剖析典例剖析 典例典例 3(1)用笔画线代替导线，将图甲中的器材连接成实物电路，要求尽量用笔画线代替导线，将图甲中的器材连接成实物电路，要求尽量避免交叉，电流表、电压表应该选择合适的量程避免交叉，电流表、电压表应该选择合适的量程(已知电源的电动势为已知电源的电动势为6 V，滑动变阻器的阻值为，滑动变阻器的阻值为020)。(2)实验时，用螺旋测微器测量金属丝的直径和用米尺测量金属丝的实验时，用螺旋测微器测量金属丝的直径和用米尺测量金属丝的长度示数如图乙所示，电流表、电压表的读数如图丙所示。由图可以读长度示数如图乙

21、所示，电流表、电压表的读数如图丙所示。由图可以读出金属丝两端的电压出金属丝两端的电压U_，流过金属丝的电流，流过金属丝的电流I_，金属丝的长度金属丝的长度L_，金属丝的直径，金属丝的直径d_。(3)该金属丝的电阻率是该金属丝的电阻率是_(保留两位有效数字保留两位有效数字)2.20 V 0.44 A 30.50 cm 1.850103 m 4.4105 m 思路引导：思路引导：(1)按照实验原理连线。按照实验原理连线。(2)电流表、电压表读数时，要先看清量程，再读数。电流表、电压表读数时，要先看清量程，再读数。解析：解析：(1)由于金属丝的电阻比电压表的内阻小得多，因此采用电流由于金属丝的电阻比

22、电压表的内阻小得多，因此采用电流表外接法，具体连线见答案。表外接法，具体连线见答案。(2)由图可以看出：电压表的量程是由图可以看出：电压表的量程是3 V，所以读数是，所以读数是2.20 V；电流表；电流表的量程是的量程是0.6 A，所以读数是，所以读数是0.44 A；由于螺旋测微器的半毫米刻度线已；由于螺旋测微器的半毫米刻度线已经露出，因此读数是经露出，因此读数是1.850103 m；米尺的读数是；米尺的读数是40.50 cm10.00 cm30.50 cm。答案：答案：(1)3(2020山东省淄博一中高一下学期期中山东省淄博一中高一下学期期中)在在“测量金属的电阻率测量金属的电阻率”的实验中

23、，某同学连接的实物的实验中，某同学连接的实物连接图如图所示。连接图如图所示。(1)根据实物连接图，画出电路图；根据实物连接图，画出电路图；(2)依照实物连接图，闭合开关前，滑动变阻器依照实物连接图，闭合开关前，滑动变阻器的滑动触头应置于的滑动触头应置于_(填填“a”或或“b”)端；端；对点训练对点训练(3)已知待测金属丝的横截面积为已知待测金属丝的横截面积为S，某次测量中电压表的示数为，某次测量中电压表的示数为U，电流表的示数为电流表的示数为I，金属丝的长度为，金属丝的长度为L，据此可求得金属丝的电阻率，据此可求得金属丝的电阻率_(用已给出的字母表示用已给出的字母表示)。a 答案：答案：(1)见解析图。见解析图。解析：解析：(1)根据实物连接图，画出电路图如图所示根据实物连接图，画出电路图如图所示(2)为保护电路，闭合开关前应使滑动变阻器的阻值最大，即应将滑为保护电路，闭合开关前应使滑动变阻器的阻值最大，即应将滑动触头置于动触头置于a端。端。