第11章 第3节 实验：导体电阻率的测量(Word教参)-【优化指导】2022-2023学年新教材高中物理必修第三册（人教版2019）

第3节　实验：导体电阻率的测量 核心素养 物理观念 科学思维 科学探究 科学态度与责任 1．理解游标卡尺的原理，学会使用游标卡尺测量长度。 2．理解螺旋测微器的原理，学会使用螺旋测微器测量长度。 3．通过分组实验，学会测量导体的电阻率，并能进行误差分析 1．理解测量电阻率的实验原理及实验方法。 2．会用伏安法测电阻，掌握电流表的两种接法。 3．掌握滑动变阻器的两种接法及其应用 掌握金属丝电阻率测量的原理，通过测量电阻丝电阻率的过程掌握相关物理量的测量方法 通过使用游标卡尺或螺旋测微器测量长度，以及测量电阻等过程，进一步形成自觉遵守实验操作规程和谨慎操作的习惯 [对应学生用书P70] 知识点一 长度的测量及测量工具的选用 1．游标卡尺❶ (1)原理：游标卡尺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最小等分刻度少 1 mm。 (2)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。 (3)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❷的游标的格数，则记录结果表达为(x＋K×精度) mm。 2．螺旋测微器 (1)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。 (2)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)。 知识点二 金属丝电阻率的测量 1．实验原理和方法 (1)把金属丝接入电路，用伏安法测量金属丝的电阻R。 (2)测出金属丝的长度l、横截面积S。 (3)由R＝ρ得ρ＝，求出金属丝的电阻率ρ。 2．实验器材 被测金属丝、螺旋测微器、毫米刻度尺、电池组、电流表、电压表、滑动变阻器、开关、导线若干。 3．实验步骤 (1)直径测定 用螺旋测微器在被测金属导线上的三个不同位置各测一次直径，求出其平均值d，计算出导线的横截面积S＝。 (2)电路连接 按如图所示的电路图❸连接好实验电路。 (3)长度测量 用毫米刻度尺测量接入电路中的被测金属导线的有效长度，反复测量3次，求出其平均值l。❹ (4)U、I测量 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。 (5)断开开关S，拆去实验线路，整理好实验器材。 4．数据处理 (1)Rx的两种确定方法 a．用Rx＝分别算出各次的数值，再取平均值。 b．用U­I图像的斜率求出Rx❺。 (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＝。 5．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，电流测量值大于真实值，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。 批注❶： 批注❷：对齐的特征：与主尺刻度线对齐的线右侧线在主尺刻度线左侧，同理左侧线在主尺刻度线右侧 批注❸：(1)也可以用如图所示电路测量金属丝电阻。 (2)本实验中被测金属导线的电阻值较小，因此实验电路一般采用电流表外接法。 批注❹：为了减小偶然误差，测量金属丝直径、长度时，都要多次测量求平均值(一般为三次)。 批注❺：采用图像法，在描点时，要选择合适的标度，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。 [对应学生用书P72] 探究点一　游标卡尺和螺旋测微器的读数　(物质观念之形成) ►对点例练 某同学利用游标卡尺和螺旋测微器分别测量一圆柱体工件的直径和高度，测量结果如图甲和乙所示。该工件的直径为________ cm，高度为________mm。 答案：1.220　6.861(6.861～6.863均可) 解析：游标卡尺读数为d＝12 mm＋4× mm＝12.20 mm＝1.220 cm，螺旋测微器的读数为h＝6.5 mm＋36.1×0.01 mm＝6.861 mm。 游标卡尺螺旋测微器读数的有效数字问题 (1)游标卡尺不需要估读，读数结果10分度为××.×mm一位小数，20分度和50分度为××.××mm两位小数，换算单位时只需要移动小数点，最后一位数字即使是0也不能抹掉。