第07讲 导体电阻率的测【暑假自学课】2023年新高二物理暑假精品课（人教版2019必修第三册）

第07讲 导体电阻率的测量 1. 掌握游标卡尺和螺旋测微器的读数 2.掌握测金属丝电阻率的原理、步骤、实验数据处理和误差分析 一、游标卡尺 1．测量原理 游标卡尺是测量长度的较精密的仪器，它的主要部分由一根主尺和一根游标尺(或称副尺)构成，如图所示。 主尺的最小分度是1 mm，副尺上有10个等分刻度，它们的总长度等于9 mm，因此副尺上每一个分度比主尺的最小分度小0.1 mm。当副尺的零刻度线与主尺的零刻度线对齐时，副尺上的第一条刻线、第二条刻线……依次与主尺的1 mm刻线、2 mm刻线……分别相差0.1 mm、0.2 mm…，副尺上第十条刻线正好对齐主尺上9 mm刻度线，这种游标卡尺可以准确到0.1 mm，其他不同准确度的游标卡尺的原理也是一样的。见表格 游标卡尺 精度 (mm) 测量结果[n为游标卡尺上正对刻度左侧的小格数](mm) 小格数 刻度总长度(mm) 主尺与游标卡尺每 小格长度差(mm) 10 9 0.1 0.1 ＋0.1n 20 19 0.05 0.05 ＋0.05n 50 49 0.02 0.02 ＋0.02n 2.使用方法 (1)校零位：使卡脚并拢，查看游标与主尺零刻线是否对齐，否则加以修正。 (2)测量：将待测物放在两测爪之间(注：测一般物长用外测爪，测孔径等物体内部长度时，用内测爪，测深槽或深筒时，用游标后的深度尺窄片)，移动游标，使测爪刚好与物体接触即可读数。 游标卡尺的读数方法： (1)先读出游标尺零刻度线对应的主尺上的刻度，再找出游标尺上的第n条刻度线与主尺上某一刻度线对齐，两次数值相加得出被测工件的尺寸，即游标卡尺读数=主尺上的整毫米数+n×精度。 (2)游标卡尺的读数不要估读。 二、螺旋测微器 1．测量原理 螺旋测微器又叫千分尺，它是一种比游标卡尺更精密的测量长度的仪器，如图所示的是一种常用的螺旋测微器，用它测量长度可以准确到0.01 mm，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、微调旋钮D′、测微螺杆F是连在一起的，并通过精密螺纹套在B上，精密螺纹的螺距为0.5 mm，即D每旋转一周，F前进或者后退0.5 mm，可动刻度E上的刻度为50等分，每一小格表示0.01 mm，这也就是螺旋测微器的精度，即它可以估读到千分位，故也叫做千分尺。 2．使用方法 (1)校准零位：测量前使测微螺杆F和测砧A并拢，可动刻度E的零刻度与固定刻度B的轴向线应在固定刻度的零刻度线处对齐，否则应加以修正。 (2)测量：旋动旋钮D，将测微螺杆F旋出，把被测的物体放入A、F之间的夹缝中，转动D，当F将要接触物体时，再轻轻转动微调旋钮D′，当听到“嗒、嗒…”的声音时(表明待测物刚好被夹住)，然后转动锁紧手柄使F止动。 (3)读数：测量时被测物体长度的整数毫米数由固定刻度读出，小数部分由可动刻度读出。 测量值(毫米)＝固定刻度数(毫米)(注意半毫米刻线是否露出)＋可动刻度数(估读一位)×0.01(毫米) 3、 金属丝电阻率的测量 1.实验器材 毫米刻度尺，螺旋测微器或游标卡尺，直流电流表和直流电压表，滑动变阻器(阻值范围0～50 Ω)，电池组，开关，被测金属丝，导线若干。 2.测量原理 （1）把金属丝接入电路中，用伏安法测金属丝的电阻R(R＝)。电路原理如图所示。 （2）用毫米刻度尺测出金属丝的长度l，用螺旋测微器测出金属丝的直径d，算出横截面积S(S＝)。 （3）由电阻定律R＝ρ，得ρ＝＝＝，求出电阻率。 3.实验步骤 （1）测直径：用螺旋测微器在导线的三个不同位置上各测一次，并记录。 （2）测长度：将金属丝两端固定在接线柱上悬空挂直，用毫米刻度尺测量接入电路的金属丝长度l(即有效长度)，反复测量三次，并记录。 （3）连电路： 依照原理图中所示的电路图用导线把器材连好。 （4）测U、I： 电路经检查确认无误后，闭合开关S。改变滑动变阻器滑动触头的位置，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）整理： 拆除实验电路，整理好实验器材。 4.数据处理 （1）电阻R的测量值确定 方法一，平均值法：可以将每次测量的U、I分别计算出电阻，求出电阻的平均值，作为测量结果。 方法二，图像法：可建立U－I坐标系，将测量的对应U、I值描点作出图像，利用图像斜率来求出电阻值R。 （2） 将测得的R、l、d的值，代入电阻率计算公式ρ＝＝中，计算出金属导线的电阻率。 5.电流表的外接法和内接法的对比讨论如下表所示 6.电流表外接法和内接法的选择方法 若已知待测电阻的阻值约为，电流表的内阻为，电压表的内阻为， 则当 或者时Rx为小电阻，选用“外接法”； 当 或者时，Rx为大电阻，选用“内接法”. 7.滑动变阻器的限流接法和