第十六讲 测量金属丝的电阻率-【暑假辅导班】2021年新高二物理暑假精品课程（粤教版）

第十六讲 测量金属丝的电阻率 【学习目标】 1.掌握游标卡尺和螺旋测微器的读数方法. 2.掌握电流表、电压表的读数方法. 3.掌握测量金属丝电阻率的实验原理和方法. 4.了解伏安法测电阻的思路及实验数据的处理方法． 【基础知识】 一、游标卡尺的原理及读数 1.构造：主尺、游标尺(主尺和游标尺上各有一个内、外测量爪)、游标卡尺上还有一个深度尺.(如图1所示) 图1 2.原理：利用主尺的单位刻度与游标尺的单位刻度之间固定的微量差值来提高测量精度. 不管游标尺上有多少个小等分刻度，它的刻度部分的总长度比主尺上的同样多的小等分刻度少1 mm.常见的游标尺上小等分刻度有10个、20个、50个的，其规格见下表： 刻度格数(分度) 刻度总长度 1 mm与每小格的差值 精确度(可精确到) 10 9 mm 0.1 mm 0.1 mm 20 19 mm 0.05 mm 0.05 mm 50 49 mm 0.02 mm 0.02 mm 3.用途：测量厚度、长度、深度、内径、外径. 4.读数 若用x表示由主尺上读出的整毫米数，K表示从游标尺上读出与主尺上某一刻度线对齐的游标尺的格数，则记录结果表达为(x＋K×精确度)mm. 5.注意事项 (1)游标卡尺是根据刻度线对齐来读数的，所以不需要估读，但读数要注意最小精确度所在的位数，如果读数最后一位是零，该零不能去掉. (2)读数时，要注意与主尺对齐的游标尺刻度线条数(不含零刻度线). 二、螺旋测微器的原理及读数 1.构造 如图2所示，它的小砧A和固定刻度G固定在U形框架F上，可调刻度H、粗调旋钮K和微调旋钮K′是与测微螺杆P连在一起的，并通过精密螺纹穿过F，用锁给予锁定. 图2 2.使用方法 当A与P并拢时，可调刻度H的零点恰好跟固定刻度G的零点重合，旋转粗调旋钮K，将测微螺杆P旋出，把被测物体放入A、P之间的夹缝中，再旋转粗调旋钮K，P快要接触被测物时，要停止使用旋钮K，改用微调旋钮K′，听到“喀喀”声时停止，然后读数. 3.读数方法 L＝固定刻度示数＋可动刻度示数(估读一位)×0.01 mm. 4.注意事项 (1)读数时准确到0.01 mm，要估读到0.001 mm，测量结果若用毫米做单位，则小数点后面必须保留三位. 三、电压表、电流表的读数 1.首先要弄清电表量程，即指针指到最大刻度时电表允许通过的最大电压或电流值. 2.根据表盘总的刻度数确定精确度，即每一小格表示的值，同时确定读数有效数字所在的位数. 3.按照指针的实际位置进行读数. 4.(1)0～3 V量程的电压表和0～3 A量程的电流表读数方法相同，此量程下的精确度分别是0.1 V和0.1 A，读到0.1的下一位，即读到小数点后面两位. (2)对于0～15 V量程的电压表，精确度是0.5 V，在读数时只要求读到小数点后面一位，即读到0.1 V. (3)对于0～0.6 A量程的电流表，精确度是0.02 A，在读数时只要求读到小数点后面两位，这时要求“半格估读”，即读到最小刻度的一半0.01 A. 四、测量金属丝的电阻率 1、实验思路 设计实验电路，如图，取一段金属电阻丝连接到电路中，测出电阻丝的电阻R、长度l和直径d(S＝eq \f(πd2,4))，由R＝ρeq \f(l,S)得：ρ＝eq \f(RS,l)(用R、S、l表示)＝eq \f(πd2R,4l)(用R、d、l表示)，从而计算出该电阻丝所用材料的电阻率． 2、物理量的测量 1．电阻的测量 根据伏安法测电阻的思想：用电压表测电阻丝两端的电压，用电流表测电阻丝中的电流，读出多组电压、电流值，通过U－I图像求R. 2．电阻丝有效长度的测量 用刻度尺测量电阻丝接入电路的有效长度l.反复测量多次，得到有效长度的平均值． 3．电阻丝直径的测量 电阻丝比较细，所以我们选取螺旋测微器来测量电阻丝的直径d.在不同位置测量三次，根据S＝eq \f(1,4)πd2计算出电阻丝的横截面积S. 3、数据分析 1．数据处理 (1)公式法求电阻：测量多组电流、电压值，求出对应的电阻后取平均值，不能对电流、电压取平均值． (2)图像法求电阻：作出U－I图像，由图像的斜率求出电阻值，在设定标度时要尽量使各点间的距离拉大一些，连线时要让各点均匀分布在直线的两侧，个别偏离较远的点可以不予考虑． (3)计算出导体的电阻率：将三个测量值代入公式ρ＝eq \f(RS,l)＝eq \f(πd2R,4l)即可求电阻丝的电阻率． 2．误差分析 (1)电阻丝通电时温度升高，使所测电阻率比常温下电阻率略大． (2)电阻丝长度及电阻丝直径测量不准确． (3)采用电流表外接法测量电阻丝的电阻，使测量值比真实值小． 【考点剖析】 考点一：游标卡尺的原理及读数 例1．用游标50分度的卡尺测定某圆柱的直径