第10.3节 测量金属丝的电阻率-【帮课堂】2024-2025学年高二物理同步学与练（沪科版2020上海必修第三册）

第十章 电路及其应用　 第3节 测量金属丝的电阻率 🧭目标导航 知识要点 难易度 1. 游标卡尺和螺旋测微计读数 2. 金属电阻率的实验原理：ρ＝＝ 3. 滑动变阻器的分压和限流 4. 内接法和外接法 5. 误差分析：大内偏大 ★★★ ★★ ★★ ★★★ ★★ 📚知识精讲 一、游标卡尺 1.结构及作用 游标卡尺是测量长度的较精密的仪器，主要部分由主尺和游标尺（或称副尺）构成，如图所示。 2.原理（以十分度为例） 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。 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 3.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：将待测物放在两测量爪之间。移动游标，使测量爪刚好与物体接触即可读数。 （注：测一般物长用外测量爪，即外测法；测孔径等物体内部长度时，即内测法） (3)读数： ①主尺读数：以游标零刻线位置为准，在主尺上读取整毫米数L0。 ②附尺读数：看游标上第K条刻线与主尺上的某一刻线对齐，读数为KΔL，ΔL为游标卡尺的精度。 ③得读数为L0＋KΔL。 测量值: 20mm+6×0.1mm=20.6mmcm 测量值: 14mm+10×0.05mm=14.50mm 4.注意事项 (1)不管是10分度的游标卡尺，还是20分度、50分度的游标卡尺，在读数时均不需要向后估读一位。 (2)测脚必须紧靠工件，用制动螺丝把游标尺固定后再读数。 二、螺旋测微器 1.结构及作用 2.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 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，读数时再估读一位，即可测到0.001 mm，故也叫作千分尺。 3.读数方法 (1)固定刻度数（毫米）：要注意固定刻度上面的半毫米刻度线是否已经露出，露出则加0.5mm。 (2)可动刻度数：可动刻度数（估读一位）×0.01（毫米） (3)测量值（毫米）＝固定刻度数＋可动刻度数 读数时要准确到0.01 mm，估读到0.001 mm，即用mm为单位，则小数点后面必须保留三位。 如某同学读出的读数为“6.32 mm”，肯定有效数字是错的，正确的应读成6.320 mm。 例1. 如图为10分度的游标卡尺测量钢管内径时的示数，其示数为（ ） A.2.90 cm B.2.9 cm C.2.27 mm D.2.27 cm 例2. 用螺旋测微器测量一根金属丝的直径，如图所示的读数是________mm。 三、金属丝电阻率的测量 1.实验目的 (1)掌握螺旋测微器、游标卡尺的原理及读数方法，会正确使用。 (2)练习使用电流表、电压表及伏安法测电阻。 (3)测定金属的电阻率。 2.实验原理 (1)把金属丝接入电路中，用伏安法测金属丝的电阻R（R＝）。电路原理图如图所示。 (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＝。 (3)由电阻定律R＝ρ，得ρ＝＝＝，求出电阻率。 3. 实验器材 螺旋测微器、毫米刻度尺、电压表、电流表、开关及导线、待测金属丝、电源、滑动变阻器。 器材选择：不能超过电表量程；偏转不能过小，超过1/3； 4. 实验步骤 (1)测直径：用螺旋测微器在待测金属丝上三个不同位置各测一次直径，并记录。 (2)连电路：按实验原理中的电路图连接实验电路。 (3)量长度：用毫米刻度尺测量接入电路中的待测金属丝的有效长度，重复测量3次，并记录。 (4)求电阻：改变滑动变阻器滑动触头的位置，读出几组I和U的值，记入表格。 5. 数据处理 (1)电阻R的测量 ①平均值法：用每次测量的U、I分别计算出电阻，再求出电阻的平均值，作为测量结果。 ②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，利用图像斜率求R。 (2)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。 6. 误差分析 (1)电流表外接法，R测<R真导致ρ测<ρ真(系统误差)。 大内偏大，小外偏小 (2)通电时间过长，电流过大，都会导