第十一章 3 实验：导体电阻率的测量-（教师WORD）2021-2022学年高中物理【精讲精练】人教必修第三册 新课标辅导

3　实验：导体电阻率的测量 [学业要求与核心素养] 1．了解游标卡尺和螺旋测微器的测量原理，并掌握二者的使用方法和读数规则。 2．知道测导体电阻率的原理。 3．熟悉导体电阻R、导体长度l和导体截面积S等物理量的测量。 4．通过计算得出导体的电阻率，并进行误差分析。 一、实验1　长度的测量及测量工具的选用 1．游标卡尺 (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)原理：游标卡尺是利用主尺的单位刻度(1 mm)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，常用的游标卡尺有__10__分度，__20__分度，__50__分度。如下表所示： 刻度格数 (分度) 刻度总长度 每小格与1 mm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)读数：若用x表示从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的格数，则记录结果表示为(x＋K×精确度)mm。 2．螺旋测微器 (1)构造：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。 如图所示，固定刻度示数为2.0 mm，半毫米刻度线未露出，而从可动刻度上读的示数为15.0，最后的读数为：2.0 mm＋15.0×0.01 mm＝2.150 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，将被物体夹在F与A之间，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。 二、实验2：金属丝电阻率的测量 1．原理 取一段金属电阻丝连到实验电路中，只要测出电阻丝的电阻R、长度l和直径d，就可以计算出该电阻丝所用材料的电阻率，即ρ＝　　＝　　。 2．实验电路 3．实验器材 毫米刻度尺、螺旋测微器、直流电流表、直流电压表、滑动变阻器(0～50 Ω)、电池组、开关、导线、待测金属丝等。 4．实验步骤 (1)用毫米刻度尺测量接入电路的金属丝长度l，反复测量三次，并记录。 (2)用螺旋测微器在导线的三个不同位置上各测一次，并记录。 测量次数 1 2 3 平均值 金属丝长l/m 金属丝直径d/m (3)依照实验电路图用导线把器材连好，并把滑动变阻器的阻值调至最大。 (4)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置，读出几组相应的电流表、电压表的示数I和U的值，记入记录表格内，断开开关S。 测量次数 1 2 3 电阻平均值 电压U/V 电流I/A 电阻Rx/Ω (5)拆除实验电路，整理好实验器材。 (6)电阻率的计算 将测得的R、l、d的值，代入电阻率计算公式 ρ＝＝中，计算出金属导线的电阻率。 5．误差分析 (1)金属丝直径、长度的测量带来偶然误差。 (2)电流表外接法，R测＜R真导致ρ测＜ρ真(系统误差)。 (3)通电时间过长，电流过大，都会导致电阻率发生变化(系统误差)。 题型一　游标卡尺和螺旋微器的使用与读数 1．游标卡尺的读数应注意以下几点 (1)看清精确度 例如(图1) 图1 易错成11 mm＋4×0.1 mm＝11.40 mm。 正确的应为11.4 mm，游标卡尺不需要估读，后面不能随意加零或去零。 例如(图2) 图2 易错成10 mm＋12×0.05 mm＝10.6 mm。 正确的应为10.60 mm。 (2)主尺上的单位应为厘米 主尺上标识的1、2、3等数字通常是指厘米，读数时应将毫米和厘米分清，游标卡尺主尺上的最小刻度是1 mm。 例如(图3) 图3 易错成5 mm＋4×0.05 mm＝5.20 mm。 正确的应为50 mm＋4×0.05 mm＝50.20 mm。 (3)区分零刻度与标尺最前端 例如(图4) 图4 易错成13 mm＋10×0.05 m