3 金属丝电阻率的测量-2022-2023学年高一物理同步备课讲义 (人教版2019必修第三册)

3 实验：金属丝电阻率的测量 [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． 知识点一、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．(如图所示) 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)． 知识点二、螺旋测微器的原理及读数 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：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上有50个等分刻度，可动刻度每旋转一格，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． 2　 读数时，要注意固定刻度上半毫米刻度线是否露出． 知识点三、测量金属电阻率实验思路 1． 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＝)，由R＝ρ得：ρ＝(用R、S、l表示)＝(用R、d、l表示)，从而计算出该电阻丝所用材料的电阻率． 2． 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. 3． 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． 4． 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或游标卡尺来测量电阻丝的直径d.在不同位置测量三次，根据S＝πd2计算出电阻丝的横截面积S. 5． 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＝＝即可求电阻丝的电阻率． 6． 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． 4　 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。 知识点一：游标卡尺的原理及读数 【探究重点】 从主尺上读出整毫米数x，然后再从游标尺上找出第k条刻度线与主尺上某一刻度线对齐，即记录结果表示为(x＋k×精确度) mm. 【例题精讲】 1. （2022·江苏苏州·统考三模 改编）某实验小组为了测量自来水的电阻进而得出自来水的电阻率，在粗细均匀的圆柱形玻璃管中注满自来水，玻璃管两端口用插有铁钉的橡皮塞塞住，注水前，用如图甲所示游标卡尺的_______ （填A、B、C）测量爪测玻璃管内径，其示数如图乙所示，则该玻璃管的内径为_______mm。 即该玻璃管的内径为 【巩固训练】 2. 用游标卡尺可以测量某些工件的外径．在测量时，示数如图8所示，则读数为________ mm. 图8 知识点二：螺旋测微器的原理及读数 【探究重点】 测量值(mm)＝固定刻度数(mm)(注意半毫米刻度线是否露出)＋可