11.3 实验：导体电阻率的测量 教学设计-2022-2023学年高二上学期物理人教版（2019）必修第三册

第十一章 电路及其应用 课时11.3 实验：导体电阻率的测量 1、 教材分析 本节是内容主要是游标卡尺和螺旋测微器的使用和读数，以及金属丝电阻率的测量。进入高中阶段，安排学习更为精密的测量工具可以培养学生的科学素养，电阻率的测量有助于帮助学生培养发散性思维。 2、 学情分析 学生在初中就已经学过毫米刻度尺的使用和读数规则，也对累计法测量有一些初步的认识，逻辑思维和运算能力也比初中有所提升，通过老师引导学生会理解两种仪器的原理和使用方法。 教学目标 1.通过实验,掌握螺旋测微器、游标卡尺的使用和读数,会测金属的电阻率。 2.掌握电流表、电压表和滑动变阻器的使用方法。 3、 重难点 重点：通过实验,掌握螺旋测微器、游标卡尺的使用和读数,会测金属的电阻率。 难点：实验方案的设计和实验数据的处理 4、 授课内容 实验1　长度的测量及测量工具的选用 一、游标卡尺 1．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。 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的游标的格数，则记录结果表达为(x＋K×精度) mm。 二、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1位)×0.01(mm)。 题组一　游标卡尺和螺旋测微器 1.图甲为一游标卡尺的结构示意图，当测量一钢笔帽的内径时，应该用游标卡尺的　　　　(选填“A”“B”或“C”)进行测量；示数如图乙所示，该钢笔帽的内径为　　　　mm。  甲 乙 1.答案　A　11.25 解析　测钢笔帽内径应该用游标卡尺的内测量爪；游标卡尺的主尺读数为11 mm，游标尺读数为0.05×5 mm=0.25 mm，故钢笔帽的内径为11.25 mm。 2.现有一合金制成的圆柱体，用螺旋测微器测量该圆柱体的直径，用游标卡尺测量该圆柱体的长度。螺旋测微器和游标卡尺的示数如图(a)和图(b)所示。 由上图读得圆柱体的直径为　　　　mm，长度为　　　　cm。  2.答案　1.846　4.240 解析　由题图读得圆柱体的直径为1.5 mm+0.01×34.6 mm=1.846 mm；圆柱体的长度为42 mm+0.05×8 mm=42.40 mm=4.240 cm。 实验2　金属丝电阻率的测量 一、实验原理和方法 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。 1．把金属丝接入电路中，用伏安法测金属丝的电阻R。电路原理如图所示。 2．用毫米刻度尺测量金属丝的长度l，用螺旋测微器量得金属丝的直径，算出横截面积S。 3．将测量的数据代入公式ρ＝求金属丝的电阻率。 二、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。 三、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 按如图所示的原理电路图连接好，用伏安法测电阻的实验电路。 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。 4．U、I测量 把上图中滑动变阻器的滑动片调节到最左端，电路经检查确认无误后，闭合开关S，改变滑动变阻器滑动片的位置，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。 5．拆去实验线路，整理好实验器材。 四、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＝。 五、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