第2章 4 实验：测量金属的电阻率-【精讲精练】2023-2024学年高中物理必修第三册教科版（教师用书）

4．实验：测量金属的电阻率

[学业要求与核心素养]

1．了解游标卡尺和螺旋测微器的测量原理，并掌握二者的使用方法和读数规则。

2．知道测导体电阻率的原理。

3．熟悉导体电阻R、导体长度l和导体截面积S等物理量的测量。

4．通过计算得出导体的电阻率，并进行误差分析。

一、实验1：长度的测量及测量工具的选用

1．游标卡尺

(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：游标卡尺是利用主尺的单位刻度(1 mm)与游标尺的单位刻度之间固定的__微量差值__来提高测量精度的，常用的游标卡尺有__10__分度，__20__分度，__50__分度。如下表所示：

(3)读数：若用x表示从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的格数，则记录结果表示为(x＋K×精确度)mm。

2．螺旋测微器

(1)构造：螺旋测微器的测砧A和__固定刻度B__是固定在尺架C上的；可动刻度E、旋钮D、微调旋钮D′是与__测微螺杆F__连在一起的，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：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2：测量金属的电阻率

1．原理

取一段金属电阻丝连到实验电路中，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＝　　＝　　。

2．实验电路

3．实验器材

毫米刻度尺、螺旋测微器、直流电流表、直流电压表、滑动变阻器(0～50 Ω)、电池组、开关、导线、待测金属丝等。

4．实验步骤

(1)用毫米刻度尺测量接入电路的金属丝长度l，反复测量三次，并记录。

(2)用螺旋测微器在导线的三个不同位置上各测一次。

(3)依照实验电路图用导线把器材连好，并把滑动变阻器的阻值调至最大。

(4)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，并记录，断开开关S。

(5)拆除实验电路，整理好实验器材。

(6)电阻率的计算

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．误差分析

(1)金属丝直径、长度的测量带来偶然误差。

(2)电流表外接法，R测＜R真导致ρ测＜ρ真(系统误差)。

(3)通电时间过长，电流过大，都会导致电阻率发生变化(系统误差)。

题型一　游标卡尺和螺旋测微器的使用与读数

　(2023·厦门期中)某同学测定一金属杆的长度和直径，示数如图甲、乙所示，则该金属杆的长度和直径分别为____________cm和____________mm。

[解析]　刻度尺的分度值为1 mm，要估读到0.1 mm。游标卡尺读数为4 mm＋10×0.02 mm＝4.20 mm。

[答案]　60.10　4.20

　某同学用如图甲所示的螺旋测微器测小球的直径时，他应先转动____________到F靠近小球，再转动____________到F夹住小球，直至听到棘轮发出声音为止，拨动____________使F固定后读数(填仪器部件字母符号)。正确操作后，螺旋测微器的示数如图乙所示，则小球的直径是______________mm。

[解析]　用螺旋测微器测小球直径时，先转动粗调旋钮D使测微器螺杆F靠近被测小球，再转动微调旋钮H使测微螺杆F夹住小球，直到棘轮发出声音为止，拨动止动旋钮G使F固定后读数，读数为6.5 mm＋20.0×0.01 mm＝6.700 mm。

[答案]　D　H　G　6.700

题型二　常用电表的读数

1．0～3 V的电压表和0～3 A的电流表的读数方法相同，此量程下的精确度分别是0.1 V和0.1 A。看清楚指针的实际位置，读到小数点后面两位。

2．对于0～15 V量程的电压表，精确度是0.5 V，在读数时只要求读到小数点后面一位，即读到0.1 V。

3．对于0～0.6 A量程的电流表，精确度是0.02 A，在读数时只要求读到小数点后面两位，这时要求“半格估读”即读到最小刻度的一半0.01 A。