3.3 测量金属丝的电阻率 导学案-2021-2022学年高二上学期物理粤教版（2019）必修第三册

个性化辅导学历案 第三节 测量金属丝的电阻率 1． 教学目标 1. 认识螺旋测微器和游标卡尺的结构，学会使用螺旋测微器和游标卡尺和读数 2. 掌握测量金属丝电阻率实验的原理、步骤、数据处理及误差分析 2． 教学重点 1. 螺旋测微器和游标卡尺的结构和读数 2. 测量金属丝电阻率的原理、步骤、数据处理及误差分析 三．知识点精讲 知识点一：螺旋测微器的使用及读数 1．构造 如图所示，它的测砧A和固定刻度B固定在尺架C上，可动刻度E、旋钮D和微调旋钮D′是与测微螺杆F连在一起的，并通过精密螺纹套在B上． 2．原理：精密螺纹的螺距是0.5 mm，即旋钮D每转一周，测微螺杆F前进或后退0.5 mm，可动刻度分成50等份，因此每旋转一格，对应测微螺杆F前进或后退0.01 mm.0.01 mm即为螺旋测微器的精确度． 3．读数方法：L＝固定刻度示数＋可动刻度示数(估读一位)×分度值． 知识点二：游标卡尺的使用及读数 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．(如图所示) 2．用途：测量厚度、长度、深度、内径、外径． 3．原理：利用主尺的最小分度与游标尺的最小分度的差值制成． 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 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线对齐的游标的格数，则记录结果表达为(x＋K×精确度)mm. 知识点三：测量金属丝电阻率的实验 1．实验原理（如图1所示） 由R＝ρ得ρ＝，因此，只要测出金属丝的长度l、横截面积S和金属丝的电阻R，即可求出金属丝的电阻率ρ. 图1 2．实验器材 被测金属丝，直流电源（4 V），电流表（0～0.6 A），电压表（0～3 V），滑动变阻器（0～50 Ω），开关，导线若干，螺旋测微器，毫米刻度尺． 3．实验步骤 （1）用螺旋测微器在被测金属丝上的三个不同位置各测一次直径，求出其平均值d. （2）连接好用伏安法测电阻的实验电路． （3）用毫米刻度尺测量接入电路中的被测金属丝的有效长度，反复测量三次，求出其平均值l. （4）把滑动变阻器的滑片调节到使接入电路中的电阻值最大的位置． （5）闭合开关，改变滑动变阻器滑片的位置，读出几组相应的电流表、电压表的示数I和U的值，填入记录表格内． （6）将测得的Rx、l、d值，代入公式R＝ρ和S＝中，计算出金属丝的电阻率． 方法总结 1．数据处理 （1）在求Rx的平均值时可用两种方法 ①用Rx＝分别算出各次的数值，再取平均值． ②用U－I图线的斜率求出． （2）计算电阻率 将记录的数据Rx、l、d的值代入电阻率计算公式ρ＝Rx＝. 2．误差分析 （1）金属丝的横截面积是利用直径计算而得，直径的测量是产生误差的主要来源之一． （2）采用伏安法测量金属丝的电阻时，由于采用的是电流表外接法，测量值小于真实值，使电阻率的测量值偏小． （3）金属丝的长度测量、电流表和电压表的读数等会带来偶然误差． （4）由于金属丝通电后发热升温，会使金属丝的电阻率变大，造成测量误差． 3．注意事项 （1）本实验中被测金属丝的电阻值较小，因此实验电路一般采用电流表外接法． （2）实验连线时，应先从电源的正极出发，依次将电源、开关、电流表、被测金属丝、滑动变阻器连成主干线路，然后再把电压表并联在被测金属丝的两端． （3）测量被测金属丝的有效长度，是指测量被测金属丝接入电路的两个端点之间的长度，亦即电压表两端点间的被测金属丝长度，测量时应将金属丝拉直，反复测量三次，求其平均值． （4）测金属丝直径一定要选三个不同部位进行测量，求其平均值． （5）闭合开关之前，一定要使滑动变阻器的滑片处在有效电阻值最大的位置． （6）在用伏安法测电阻时，通过被测金属丝的电流不宜过大（电流表用0～0.6 A量程），通电时间不宜过长，以免金属丝的温度明显升高，造成其电阻率在实验过程中逐渐增大． （7）若采用图象法求电阻阻值的平均值，在描点时，要尽量使各点间的距离拉大一些，连线时要尽可能地让各点均匀分布在直线的两侧，个别明显偏离较远的点可以不予考虑． 四．典型例题练习 典型例题一：螺旋测微器的使用 1．用螺旋测微器测量某金属丝的直径，如下图，其直径大小d=____________mm． 2．螺旋测微器： （1）构造：如图所示，它的测砧A和固定刻度B固定在尺架C上，旋钮D、