第10章 实验11 导体电阻率的测量（word教参）-【正禾一本通】2024高考物理高三一轮总复习高效讲义（新教材新高考）

实验十一　导体电阻率的测量 【实验目的】 　1.掌握刻度尺、游标卡尺及螺旋测微器的使用方法和读数方法。2.掌握电流表、电压表和滑动变阻器的使用方法。3.学会利用伏安法测电阻，进一步测出金属丝的电阻率。 备考第1步——理清实验过程，注意实验事项 一、长度的测量及工具的使用 1．游标卡尺 (1)构造：如图所示，游标卡尺的主要部分是主尺和游标尺，主尺和游标尺上各有一个内、外测量爪，游标尺上还有一个深度尺，尺身上还有一个紧固螺钉。 (2)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。常见的游标卡尺见下表： 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 (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最先对齐的游标的格数，则记录结果为(x＋K×精确度)mm。 2．螺旋测微器 (1)构造：如图所示，B为固定刻度，E为可动刻度。 (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，即螺旋测微器的精确度为0.01 mm。 (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)。 二、实验： 测量金属丝的电阻率 1．实验器材 直流电源(4 V)，电流表(0～0.6 A)，电压表(0～3 V)，滑动变阻器(0～50 Ω)，开关，导线若干，螺旋测微器，毫米刻度尺，被测金属丝。 2．实验原理 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。测金属电阻的电路图和实物图如图甲、乙所示。 3．实验过程 (1)用螺旋测微器在被测金属丝上的三个不同位置各测一次直径，求出其平均值d。 (2)连接好用伏安法测电阻的实验电路。 (3)用毫米刻度尺测量接入电路中的被测金属丝的有效长度，反复测量三次，求出其平均值l。 (4)把滑动变阻器的滑片调节到使其接入电路中的电阻值最大的位置。 (5)闭合开关，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，填入记录表格内。 (6)将测得的Rx、l、d值，代入公式R＝ρ和S＝中，计算出金属丝的电阻率。 4．数据处理 将记录的数据Rx、l、d的值代入电阻率计算公式ρ＝Rx＝。 【注意事项】 [实验仪器]　　　 　　　 ①主要用来测量：厚度、长度、深度、内径、外径。 ②常见的游标卡尺的游标尺上小等分刻度分别为10、20、50刻度，可准确到0.1 mm、0.05 mm、0.02 mm。无论哪种分度，均不需要估读。 ③螺旋测微器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。 螺旋测微器读数勿忘估读。 [实验原理]　　　　　 　 先用电表测出R两端的电压和电流，再用R＝计算阻值大小。 [实验过程]　　　　 　　 ①为了方便，测量直径时应在金属丝连入电路之前测量。 ②本实验中被测金属丝的阻值较小，故采用电流表外接法。 ③电流不宜过大，通电时间不宜过长，以免金属丝温度过高，导致电阻率在实验过程中变大。 [数据处理]　　　 　　　 Rx两种计算方法： ①用Rx＝分别算出各次的数值，再取平均值。 ②用U ­I图线的斜率求出。 利用螺旋测微器测出金属丝的直径d，利用S＝算出面积。 [误差分析]　　　 　　　 ①电流表外接法使电阻的测量值偏小，由公式ρ＝得电阻率也偏小。 ②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。 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。 备考第2步——研典题破重难，透析高考考法 层级1 基础实验过关 1.电流表内、外接法的比较及选择 (1)电流表内、外接法的比较 连接方法 内接法 外接法 电路图 误差原因 电流表分压U测＝Ux＋UA 电压表分流I测＝Ix＋IV 电阻测量值 R测＝＝Rx＋RA>Rx测量值大于真实值 R测＝＝<Rx测量值小于真实值 适用条件 RA≪Rx RV≫Rx 被测电阻 大电阻 小电阻 (2)电流表内、外接法的选择 ①阻值比较法：先将待测电阻的估计值与电压表、电流表内阻进行比较，若Rx较小，宜采用电流表外接法；若Rx较大，宜采用电流表内接法