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配套课件（人教版2019）

实验1　长度的测量及测量工具的选用 　　　　 第十一章 3．实验：导体电阻率的测量 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。 素养目标 考点一　游标卡尺的测量原理及使用 1 考点二　螺旋测微器的测量原理及使用 2 考点三　电流表和电压表的读数 3 课时测评 5 内容索引 考点四　电流表和电压表的使用 4 2 3 4 5 6 7 8 9 1 考点一　游标卡尺的测量原理及使用 返回 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。 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。 例1 17.7 24.85 3.18 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。 A 11.25 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。 返回 考点二　螺旋测微器的测量原理及使用 返回 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)。 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。 例2 B 0.410 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。 0.010 6.870 6.860 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。 返回 考点三　电流表和电压表的读数 返回 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。 例3 0.6　 0.02 0.34 0.1 1.70　 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)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。 3　 0.1　 2.30　 0.5　 11.5 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。 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。 0.90 V 1.90 A　 (2)量程为0～15 V的电压表读数。 10.0 V　 10.5 V　 10.2 V(或10.3 V) (3)量程为0～0.6 A的电流表读数。 0.40 A　 0.50 A　 0.22 A　 0.52 A 返回 考点四　电流表和电压表的使用 返回 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 电压表示数UV＝UR 电流表示数IA＝IR＋IV>IR 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 (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。 例4 Rx1　 大于　 小于 由题意知 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。 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 √ √ 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。 返回 课 时 测 评 返回 1．如图所示的电路中，电压表和电流表的读数分别为10 V和0.1 A，电流表的内阻为0.2 Ω，下列说法正确的是 A．电路的连接方法是电流表外接法 B．Rx的真实值为100 Ω C．Rx的真实值为99.8 Ω D．Rx的真实值为100.2 Ω √ 2 3 4 5 6 7 8 9 1 2．图甲、乙是用电流表和电压表测量电阻Rx的阻值的两种连接电路。按照图甲测量时，电流表示数为4.00 mA，电压表示数为2.40 V。按照图乙测量时，电流表示数为5.00 mA，电压表示数为2.30 V。比较这两种测量方法所测得的结果，下列说法正确的是 A．电阻Rx的真实值更接近600 Ω，且大于600 Ω B．电阻Rx的真实值更接近600 Ω，且小于600 Ω C．电阻Rx的真实值更接近460 Ω，且大于460 Ω D．电阻Rx的真实值更接近460 Ω，且小于460 Ω √ 3 4 5 6 7 8 9 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 2 3．(6分)某同学用游标卡尺分别测量金属圆管的内、外壁直径，游标卡尺的示数分别如图甲和乙所示。由图可读出，圆管内壁的直径为_______ cm，圆管外壁的直径为_______ cm，由此可计算出金属圆管横截面的面积。 2.23　 2.99 题图甲中游标卡尺的主尺读数为22 mm，游标尺读数为3×0.1 mm＝0.3 mm，所以最终读数为22 mm＋0.3 mm＝22.3 mm＝2.23 cm。题图乙中游标卡尺的主尺读数为29 mm，游标尺读数为9×0.1 mm＝0.9 mm，所以最终读数为29 mm＋0.9 mm＝29.9 mm＝2.99 cm。 3 4 5 6 7 8 9 1 2 4．(6分)用螺旋测微器测量两个工件的直径如图所示，则工件的直径分别为________ mm、________ mm。 0.920 4.300 题图甲中螺旋测微器固定刻度读数为0.5 mm，可动刻度读数为42.0×0.01 mm＝0.420 mm，可得d1＝0.5 mm＋0.420 mm＝0.920 mm；题图乙中螺旋测微器固定刻度读数为4 mm，可动刻度读数为30.0×0.01 mm＝0.300 mm，可得d2＝4 mm＋0.300 mm＝4.300 mm。 3 4 5 6 7 8 9 1 2 5．(6分)如图甲、乙和丙分别是用游标卡尺和螺旋测微器测量长度，图甲读数为_______ cm，图乙读数为_______ mm，图丙读数为________ mm。 4.120　 0.990　 1.510 题图甲读数为41 mm＋10×0.02 mm＝41.20 mm＝4.120 cm。题图乙读数为0.5 mm＋49.0×0.01 mm＝0.990 mm。题图丙读数为1.5 mm＋1.0×0.01 mm＝1.510 mm。 3 4 5 6 7 8 9 1 2 6．(8分)(1)如图1所示的游标尺上共有20个分度，用它测量某工件的外径时，示数如图1所示，则此工件的外径是________mm。 4.45 20分度的游标卡尺，精确度是0.05 mm，游标卡尺的主尺读数为4 mm，游标尺上第9个刻度和主尺上某一刻度对齐，所以游标尺读数为9×0.05 mm＝0.45 mm，所以最终读数为4 mm＋0.45 mm＝4.45 mm。 3 4 5 6 7 8 9 1 2 (2)用螺旋测微器测量某电阻丝的直径，其示数如图2所示，则此电阻丝的直径为_______________________mm。 1.568(1.567～1.569均可) 螺旋测微器的固定刻度读数为1.5 mm，可动刻度读数为6.8×0.01 mm＝0.068 mm，所以最终读数为1.5 mm＋0.068 mm＝1.568 mm。 3 4 5 6 7 8 9 1 2 7．(6分)用游标卡尺测得某材料的长度如图甲所示，读数L＝________cm；用螺旋测微器测得该材料的直径如图乙所示，读数D＝________mm。 5.015 2.150 游标卡尺主尺读数为50 mm，20分度游标卡尺精确度为0.05 mm，第3条刻度线与主尺刻度线对齐，故游标尺读数为3×0.05 mm＝0.15 mm，所以该材料的长度为50 mm＋0.15 mm＝50.15 mm＝5.015 cm；螺旋测微器固定刻度读数为2 mm，可动刻度读数为15.0×0.01 mm＝0.150 mm，因此该材料的直径为2 mm＋0.150 mm＝2.150 mm。 3 4 5 6 7 8 9 1 2 8．(6分)甲图中游标卡尺的读数为______mm；乙图中螺旋测微器的读数为________mm；丙图中电流表接0～0.6 A量程时读数为______A。 11.4 0.960 0.42 3 4 5 6 7 8 9 1 2 10分度的游标卡尺精确度为0.1 mm， 其读数等于主尺读数与游标尺读数之 和，所以甲图的读数为d1＝11 mm＋ 4×0.1 mm＝11.4 mm 螺旋测微器的精确度为0.01 mm，乙 图的读数为d2＝0.5 mm＋46.0×0.01 mm＝0.960 mm 0～0.6 A量程的分度值为0.02 A，读数需要精确到0.01 A，所以丙图的读数为I＝21×0.02 A＝0.42 A。 3 4 5 6 7 8 9 1 2 9．(12分)某同学用螺旋测微器测金属丝直径，用电压表和电流表分别测量金属丝的电压和电流。 (1)用螺旋测微器测金属丝直径时，测得结果如图甲所示，则该金属丝的直径为_______________________mm。 2.933(2.932～2.934均可) 螺旋测微器的读数为d＝2.5 mm＋43.3×0.01 mm＝2.933 mm。 3 4 5 6 7 8 9 1 2 (2)用量程为3 V的电压表和量程为0.6 A的电流表测金属丝的电压和电流时读数如图乙所示，则电压表的读数为______V，电流表的读数为______A。 2.60 0.52 因电压表的每小格读数为0.1 V，应估读到0.01 V，所以电压表的读数为26.0×0.1 V＝2.60 V；电流表的每小格读数为0.02 A，应估读到0.01 A，所以电流表的读数为26×0.02 A＝0.52 A。 返回 3 4 5 6 7 8 9 1 2 谢 谢 观 看 ！ 第十一章 电路及其应用 2 3 4 5 6 7 8 9 1 R测＝>＝R真 R测＝<＝R真 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。 ＝＝10，＝＝20，故<， 该电路采用的是电流表内接法，根据电路图可知，Rx的真实值为Rx＝－RA＝ Ω－0.2 Ω＝99.8 Ω，故选C。 比较按题图甲、乙测量时的电压表、电流表的读数，可知电压变化量ΔU＝0.10 V，则＝＝，电流变化量ΔI＝1.00 mA，则＝＝，可见>，即电流变化明显一些，故应采取电流表内接法来减小实验误差，即用题图甲所示电路测量时，电阻Rx的阻值更接近于其真实值，由题意知，用题图甲所示电路测得的Rx＝ Ω＝600 Ω，此法测得的测量值相对于真实值偏大，因此选项B正确。 $$