第十一章 电路及其应用 3 实验：导体电阻率的测量-【金版教程】2023-2024学年新教材高中物理必修第三册创新导学案word（人教版2019）

3．实验：导体电阻率的测量 1．掌握游标卡尺和螺旋测微器的原理、读数方法及使用方法。2.掌握测量金属丝电阻率的原理，能测出金属丝的电阻率。 一　实验思路 可以用如图所示的实验电路做此实验。取一段金属电阻丝连接到实验电路中，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＝＝。 二　物理量的测量 1．电阻的测量：按实验电路图连接实物电路。改变滑动变阻器滑片的位置，读取多组电压、电流值，通过U­I图像求得电阻R。 2．电阻丝有效长度的测量：电阻丝长度的测量工具应选用刻度尺。需要注意，在测量电阻丝的长度时，测量的并不是电阻丝的总长度，而是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。 3．电阻丝直径的测量：因为电阻丝比较细，所以直接用刻度尺测量就会产生比较大的误差，应用累积法测量，或选用游标卡尺或螺旋测微器测量。 三　实验器材 刻度尺(游标卡尺、螺旋测微器)、电流表、电压表、滑动变阻器、电池组、开关、导线、待测金属电阻丝等。 四　实验步骤 1．用螺旋测微器(或游标卡尺)在电阻丝的三个不同位置各测一次直径d，并记录。 2．依照实验电路图用导线把器材连好，并把滑动变阻器的滑片移至最左端。 3．用刻度尺测量接入电路的电阻丝长度l，反复测量三次，并记录。 测量次数 1 2 3 平均值 电阻丝长度l/m 电阻丝直径d/m 4.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，记入记录表格内，断开开关S。 测量次数 1 2 3 4 5 6 电压U/V 电流I/A 5.拆除实验电路，整理好实验器材。 探究1　测量过程·获取数据 仔细观察下列图片，认真参与“师生互动”。 活动1：测金属电阻丝的电阻率需要测量哪些物理量？ 提示：从ρ＝看需要知道三个量R、l、S，l可以通过刻度尺直接测量，但是R和S都不能直接测量，故还要继续想办法测出与R和S相关的量。R可用图中电路由R＝测量，S可以通过测量直径进行计算得到。 活动2：测电阻丝的长度时要注意什么？ 提示：需要注意，在测量电阻丝的长度时，测量的并不是电阻丝的总长度，而是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。 活动3：能用刻度尺测量电阻丝的直径吗？请简述其方法。 提示：采用累积的方法，即取一段新的电阻丝，在圆柱形物体上紧密缠绕(如图)，用分度值为1 mm的刻度尺测出总宽度，再除以圈数，即为电阻丝的直径。 活动4：除刻度尺，还能用游标卡尺、螺旋测微器测量电阻丝的直径，如图甲、乙所示。请简述其原理、读数方法和使用方法。 提示：(1)游标卡尺 ①原理：利用主尺的单位刻度与游标尺的单位刻度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。精确度＝，常见的游标卡尺有10分度、20分度、50分度，其相关数据见下表： 刻度格数 (分度) 刻度总长度 每小格与 1 mm的差值 精确度 (可准确到) 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 ②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的与主尺上某一刻线对齐的游标的格数，则记录结果表示为(x＋k×精确度) mm。 ③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，就是被测量物体的长度。 (2)螺旋测微器 ①原理：固定刻度B的螺距是0.5 mm，即旋钮D每旋转一周，F沿着旋转轴线方向前进或后退0.5 mm，而可动刻度E上的刻度为50等份，每旋转一小格，F前进或后退0.01 mm。即螺旋测微器的精确度为0.01 mm。读数时误差出现在毫米的千分位上。 ②读数：测量时被测物体长度准确到0.5毫米的部分由固定刻度读出，小于0.5毫米的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)。 ③使用：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，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。 活动5：本实验中有哪些注意事项？ 提示：(1)电流控制：电流不宜过大，通电时间不宜过长，以免电阻丝温度过高，导致电阻率在实验过程中变大。 (2)开关S闭合前，使滑动变阻器的滑片移到闭合电路后电阻丝两端电压为0的位置