2.4 实验：测量金属的电阻率（word教参）-【优化探究】2021-2022学年新教材高中物理必修第三册配套教参（教科版）

即短路处距A端12.5 km。 答案：12.5 km 4　实验：测量金属的电阻率 授课提示：对应学生用书第49页 一、实验目的 1．掌握游标卡尺和螺旋测微器原理及读数方法。 2．进一步熟练电流表、电压表的使用及伏安法测电阻。 3．测量金属丝的电阻率。 二、实验原理 　用毫米刻度尺测一段金属电阻丝的长度l，用螺旋测微器测出金属电阻丝的直径d(算出横截面积S＝)，用伏安法(因金属导线电阻较小，采用电流表外接法)测电阻丝的电阻R，用R＝ρ的变形式ρ＝＝求电阻率。 实验原理图 三、实验器材 螺旋测微器、毫米刻度尺、电压表、电流表、滑动变阻器、电池组、开关及导线、被测金属电阻丝。 四、游标卡尺和螺旋测微器的读数 1．游标卡尺 (1)结构图 下图是游标卡尺的结构图。游标卡尺的主要部分是主尺A和一条可以沿着主尺滑动的游标尺B。 (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的。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。 (3)精度：对应关系为10分度0.1 mm,20分度0.05 mm，50分度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×精度) mm。 (5)使用 当外(内)测量爪一侧的两个刃接触时，游标尺上的零刻度线与主尺上的零刻度线正好对齐。将被测物体夹(套)在这两个刃之间，把主尺读数和游标尺读数综合起来，就是被测物体的长度。 2．螺旋测微器 (1)结构图 下图是螺旋测微器的结构图。螺旋测微器的测砧A和固定刻度B是固定在尺架C上的；可动刻度E、旋钮D、微调旋钮D′是与测微螺杆F连在一起的，通过精密螺纹套在B上。 (2)原理：测微螺杆F与固定刻度B之间的精密螺纹的螺距为0.5 mm，即旋钮D每旋转一周，F前进或后退0.5 mm，而可动刻度E上的刻度为50等份，每转动一小格，F前进或后退0.01 mm，即螺旋测微器的精确度为0.01 mm。读数时估读到毫米的千分位上，因此，螺旋测微器又叫千分尺。 (3)读数：测量时被测物体长度的整毫米数由固定刻度读出，小数部分由可动刻度读出。测量值(mm)＝固定刻度数(mm)(注意半毫米刻度线是否露出)＋可动刻度数(估读一位)×0.01 (mm)。 (4)使用 用螺旋测微器测量物体的微小尺寸时，先使F与A接触。E的左边缘与B的零刻度线对正；将被测物体夹在F与A之间(如图)，旋转D，当F快靠近物体时，停止使用D，改用D′，听到“喀喀”声时停止；然后读数。 五、金属丝电阻率测量的实验步骤 1．电路的连接 按如图所示的原理电路图连接好，电路图为伏安法测电阻的实验电路。 2．电阻的测量 把滑动变阻器的滑片调节到最左端，电路经检查确认无误后，闭合开关S，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，记入表格内，断开开关S。 3．长度的测量 用毫米刻度尺测量接入电路中的被测电阻丝的有效长度，反复测量3次，求出其平均值l。 4．直径的测量 用螺旋测微器在被测电阻丝上的三个不同位置各测一次直径，求出其平均值d，计算出电阻丝的横截面积S＝。 六、金属丝电阻率测量的数据处理 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U­I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式ρ＝ Rx＝。 七、误差分析 产生原因 减小方法 偶然误差 测量金属丝的直径和长度出现误差 改换位置或多次测量取平均值 电表读数出现误差 眼睛正视指针 通电电流过大或时间过长，致使金属丝发热，造成所测电阻较大 实验中应使电流不要过大，闭合开关后待稳定时尽快读数，然后断开开关 系统误差 电流表的外接使电压表分流造成误差 采用内阻很大的电压表 八、注意事项 1．先测直径，再连电路。然后在拉直的情况下，测量待测金属丝接入电路的两个端点之间的长度。 2．被测金属丝的电阻值较小，应采用电流表外接法。 3．开关S闭合前，滑动变阻器的滑片应调至使电阻丝两端电压为零处。 4．电流不宜太大(电流表用0～0.6 A量程)，通电时间不宜太长，以免金属丝温度升高，导致电阻率在实验过程中变大。 授课提示：对应学生用书第50页 题型1　游标卡尺和螺旋测微器的读数 [典例1]　某同学利用螺旋测微器和游标卡尺分别测量一圆柱体工件的直径和高度，测量结果如图(a)和(b)所示。该工件的直径为________ cm，高度为________ mm。 [解析]　游标卡尺的读数为d＝12 mm＋4× mm＝12.20 mm＝1.220 cm 螺旋测微器的读数为h＝6.5 mm＋36.