03 3．实验：导体电阻率的测量 实验1 长度的测量及测量工具的选用-【金版新学案】2024-2025学年高中物理必修第三册同步课堂高效讲义教师用书（人教版2019）

3．实验：导体电阻率的测量 【素养目标】　1.掌握长度测量工具的原理以及使用和读数的方法。2.掌握伏安法测电阻的原理、实验步骤和方法，会对测量数据进行处理和分析。3.掌握导体电阻率测量的原理、实验过程、数据处理和误差分析。 实验1　长度的测量及测量工具的选用 考点一　游标卡尺的测量原理及使用 1．构造：如图是游标卡尺的结构图。 2．各部件的用途 (1)内测量爪：用来测量槽的宽度和小圆管的内径。 (2)外测量爪：用来测量零件的厚度和小圆管的外径。 (3)深度尺：固定在游标尺上，用来测量槽、孔和筒的深度。 (4)紧固螺钉：读数时，为了防止游标尺移动，旋紧紧固螺钉可使游标尺固定在主尺上。 学生用书第77页 3.原理：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。不管游标尺上有多少个小的等分刻度，它刻度部分的总长度比主尺上同样多的小的等分刻度少1 mm。常见的游标尺上小的等分刻度有10个、20个、50个的，其规格见下表： 刻度格数(分度) 刻度总长度 1 mm与每小格的差值 精确度(可精确到) 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 4.读数：若用x表示游标尺零刻线左侧对应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。读数时不估读。 5．注意事项 (1)游标卡尺是根据刻度线对齐来读数的，所以不需要估读。但读数要注意最小精确度所在的位数，如果读数最后一位是零，则零不能去掉。读数时一般先以毫米为单位，再进行单位换算。 (2)读数时，要注意游标尺第几条刻度线(不含零刻度线)与主尺对齐。 如图甲、乙、丙所示的三把游标卡尺，它们的游标尺依次分别为9 mm长10等分、19 mm长20等分、49 mm长50等分，它们的读数依次为________mm、________mm、________mm。 答案：17.7　24.85　3.18 解析：题图甲主尺整毫米数为17 mm，游标尺读数为7×0.1 mm＝0.7 mm，最后结果是17 mm＋0.7 mm＝17.7 mm。 题图乙主尺整毫米数是24 mm，游标尺读数为17×0.05 mm＝0.85 mm，最后结果是24 mm＋0.85 mm＝24.85 mm。 题图丙主尺整毫米数是3 mm，游标尺读数为9×0.02 mm＝0.18 mm，最后结果是3 mm＋0.18 mm＝3.18 mm。 针对练．图甲为一游标卡尺的结构示意图，当测量一钢笔帽的内径时，应该用游标卡尺的________(选填“A”“B”或“C”)进行测量；示数如图乙所示，该钢笔帽的内径为________mm。 答案：A　11.25 解析：由游标卡尺的结构原理可知，测内径应选游标卡尺的内测量爪，故选A；游标卡尺的主尺读数为11 mm，游标尺的读数为5×0.05 mm＝0.25 mm，故钢笔帽的内径为11 mm＋0.25 mm＝11.25 mm。 考点二　螺旋测微器的测量原理及使用 1．构造 如图所示，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′是与测微螺杆F连在一起的，并通过精密螺纹套在B上。 2．原理 精密螺纹的螺距是0.5 mm，即旋钮D每转一周，测微螺杆F前进或后退0.5 mm，可动刻度E分成50等份，因此每旋转一格，对应测微螺杆F前进或后退0.01 mm。0.01 mm即为螺旋测微器的精确度。 3．读数 (1)测量时被测物体长度的整毫米数和半毫米数由固定刻度读出，不足半毫米部分由可动刻度读出。 (2)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)。 学生用书第78页 4.使用 当A与F并拢时，可动刻度E的左边缘恰好跟固定刻度B的零刻度线重合，旋转旋钮D，将测微螺杆F旋出，把被测物体放入A、F之间的夹缝中，再旋转旋钮D，当F快要接触被测物时，要停止使用旋钮D，改用微调旋钮D′，直到听到“喀喀”声时停止；然后读数。 5．注意事项 (1)读数时要准确到0.01 mm，估读到0.001 mm，测量结果若用毫米做单位，则小数点后面必须保留3位。 (2)读数时，要注意固定刻度上半毫米刻度线是否露出。 用螺旋测微器测量合金丝的直径。为防止读数时测微螺杆发生转动，读数前应先旋紧如图所示的部件________(选填“A”“B”“C”或“D”)。从图中的示数可读出合金丝的直径为________mm。 答案：B　0.410 解析：读数前应先旋紧锁紧装置B，使读数固定不变，螺旋测微器的固定刻度为0 mm，可动刻度为41.0×0.01 mm＝0.410 mm，所以最终读数为0 mm＋0.410 mm＝0.410 mm。 针对练．某同学利用螺旋测微器测量一金属板的厚度。该螺旋测微器校零时的示数如图甲所示，测量金属板厚度时的示数如图乙所示。图甲所示读数为________mm，图乙所示读数为____________mm，所测金属板的厚度为________mm。 答案：0.010　6.870　6.860 解析：根据螺旋测微器读数的基本原理，被测长度的半毫米刻度值在固定刻度上读出，而可动刻度的示数要估读到0.001 mm，则题图甲读数为(0＋1.0×0.01) mm＝0.010 mm，题图乙读数为(6.5＋37.0×0.01) mm＝6.870 mm，故金属板的厚度d＝(6.870－0.010) mm＝6.860 mm。 考点三　电流表和电压表的读数 1．首先要弄清电表量程，即指针指到最大刻度时电表允许通过的最大电压或电流值。 2．根据表盘总的刻度数确定精确度，即每一小格表示的值。 3．(1)0～3 V的电压表和0～3 A 的电流表读数方法相同，此量程下的精确度是0.1 V和0.1 A，读到0.1的下一位，即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，这时要求“五分之一格估读”即读到最小刻度的五之分一0.1 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。 (1)图甲是学生实验用的有两个量程的电流表刻度盘，当用“－”和“0.6”两接线柱时，能测量的最大电流是________A，对应刻度盘上的每一小格代表________A，图甲所示示数为 ________A；当使用电流表的“－”和“3”两接线柱时，对应刻度盘上的每一小格代表________A，图甲所示示数为________A。 (2)图乙为学生实验用的有两个量程的电压表刻度盘，当使用较小量程时，测量电压的最大值不得超过________V，对应刻度盘上的每一小格表示________V，图乙所示示数为________V；若使用的是较大量程时，则对应刻度盘上的每一小格表示________V，图乙所示示数为________V。 答案：(1)0.6　0.02　0.34　0.1　1.70　(2)3　0.1　2.30　0.5　11.5 解析：(1)电流表和电压表接线柱上的数字表示其量程。由题图甲知，当使用电流表的“－”和“0.6”两接线柱时，能测量的最大电流是0.6 A，对应刻度盘上的每一小格代表 A＝0.02 A，电流表示数为17×0.02 A＝0.34 A；当使用电流表的“－”和“3”两接线柱时，对应刻度盘上的每一小格代表A＝0.1 A，电流表示数为17.0×0.1 A＝1.70 A。 (2)由题图乙知，电压表的较小量程为3 V，所以测量电压的最大值不得超过3 V，对应刻度盘上的每一小格表示 V＝0.1 V，电压表示数为23.0×0.1 V＝2.30 V；若使用的是较大量程时，则对应刻度盘上的每一小格表示 V＝0.5 V，电压表示数为23×0.5 V＝11.5 V。 学生用书第79页 针对练．请完成下列各表的读数，把答案填在图下的横线上。 (1)量程为0～3 V和0～3 A的电表。 (2)量程为0～15 V的电压表读数。 (3)量程为0～0.6 A的电流表读数。 答案：(1)0.90 V　1.90 A　 (2)10.0 V　10.5 V　10.2 V(或10.3 V)　 (3)0.40 A　0.50 A　0.22 A　0.52 A 考点四　电流表和电压表的使用 1．电流表的两种接法 接法 内接法 外接法 电路 误差分析 电压表示数UV＝UR＋UA>UR 电流表示数IA＝IR R测＝>＝R真 电压表示数UV＝UR 电流表示数IA＝IR＋IV>IR R测＝<＝R真 误差来源 电流表的分压作用 电压表的分流作用 2.选择电流表内、外接的常用方法 (1)直接比较法：适用于Rx、RA、RV的大小大致可以估计的情况，当Rx≫RA时，采用内接法，当Rx≪RV时，采用外接法，即大电阻用内接法，小电阻用外接法，可记忆为“内大外小”。 (2)公式计算法 ①当>即Rx>时，用电流表内接法。 ②当<即Rx< 时，用电流表外接法。 ③当＝即Rx＝时，两种接法效果相同。 (3)试触法：适用于Rx、RV、RA的阻值关系都不能确定的情况，如图所示，把电压表的可动接线端分别试接b、c两点，观察两电表的示数变化。若电流表的示数变化明显，说明电压表的分流作用对电路影响大，应选用内接法；若电压表的示数变化明显，说明电流表的分压作用对电路影响大，所以应选外接法。 在伏安法测电阻的实验中，待测电阻Rx的阻值约为200 Ω，电压表V的内阻约为2 kΩ，电流表A的内阻约为10 Ω，测量电路中电流表的连接方式如图甲或图乙所示，结果由公式Rx＝计算得出，式中U与I分别为电压表和电流表的示数。若将图甲和图乙中电路测得的电阻值分别记为Rx1和Rx2，则________(选填“Rx1”或“Rx2”)更接近待测电阻的真实值，且测量值Rx1________(选填“大于”“等于”或“小于”)真实值，测量值Rx2________(选填“大于”“等于”或“小于”)真实值。 答案：Rx1　大于　小于 解析：由题意知＝＝10，＝＝20，故<，故应该采用电流表内接法，即题图甲所示接法中Rx1更接近待测电阻的真实值。题图甲中待测电阻的测量值是Rx与RA串联后的电阻值，故Rx真<Rx1，题图乙中待测电阻的测量值是Rx与RV并联后的电阻值，故Rx2<Rx真。 学生用书第80页 针对练．(多选)如图所示，用伏安法测电阻时(　　 ) A．采用图甲所示测量电路，误差来源于电压表分流，使电阻测量值小于真实值 B．采用图甲所示测量电路，误差来源于电流表分压，使电阻测量值大于真实值 C．采用图乙所示测量电路，误差来源于电压表分流，使电阻测量值小于真实值 D．采用图乙所示测量电路，误差来源于电流表分压，使电阻测量值大于真实值 答案：AD 解析：题图甲所示测量电路因电压表分流，使电阻测量值小于真实值，题图乙所示测量电路因电流表分压，使电阻测量值大于真实值，选项A、D正确。 学科网（北京）股份有限公司 $$