11.3 实验：导体电阻率的测量 课件 -2024-2025学年高二上学期物理人教版（2019）必修第三册

常用的游标卡尺有3种，第一种是十分度的游标卡尺。这种游标卡尺的特点是它的游标上有十个小格，十个小格的总长度是9毫米。这样游标上每一小格和主持上面每一小格相差0.1毫米，所以它的精确度就是0.1毫米。也可以简单的记忆成10分之1毫米，正好是十个小格10分之1毫米。第二种是20分钟的游标卡尺，它的特点是游标上有20个小格，20个小格的总长度是19毫米，它的精确度是20分之1毫米，也就是0.05毫米。第三种是50分度的游标卡尺，它的特点是游标上有50个小格，50个小格的总长度是49毫米，它的精确度是0.02毫米。需要注意的是，大家看这张游标卡尺的照片，它的游标上标的数字总共是0到10，但是每两个数字之间还有它有五个小格，因而它游标上总的小格数依然是50个小格，它的精确度是50分之1毫米。下面我们就来看一下如何进行读书。我这里提供的是一种读书的套路，你只要掌握这个套路，每次读书都用它套用一下就可以了。读数分为两块，一块是主食上的读数，另一块是游标上的读数乘以精度，两个加起来就是最后的读书结果。那么游标卡尺读数的时候比螺旋测微器稍微复杂一些。首先它要判断进度，螺旋测位器进度是确定的，而游标卡尺是不确定的。第一步你要判断你所读的那个游标卡尺，它是哪一种精度。然后你就是读出组词上的读数，这个要注意，要带上单位。第三是读出游标上的读数，和游螺旋错位器要区别开来。游标卡尺的读数是不需要估读的，因为你只要读出游标卡尺上的游标上的读数就可以了。不要带单位，它的单位在精度上面有了，它这个不需要过度。第四个，你按照刚才的这个公式加起来结果就行了。下面我们看具体的读书练习。根据刚才的提示，第一步你要判断这个精度，它是十个小格，10分之1毫米，也就是0.1毫米的精度。那么我们套用这个模式，首先读出主持上的读数。要特别小心的是，读主持读数的时候是用游标上的零刻度线，是这根线做指示，那么这根弦只是看出来我们主持上能够读出来的是三。这个单位是厘米是3厘米，3.1厘米不到，所以我们只要把准确的读出来就是3厘米。统一成毫米的话就是30毫米。很多人在这一步就会出错，出在什么地方呢？他会误用这根线做参照，特别小心，应该是用零刻度线做参照，游标上的零刻度线好就完成了主车上的组数，然后是找游标上游标上的哪一根线和主持上的刻度线是正好对齐的那我们来看一下，从零开始找。这个第六根正好对齐，那我这地方就填上一个六就可以了。然后这个结果加起来，这就是我们最终的结果。如果要换算成厘米米，等你再进一步换算就可以了。第二个必然。还要先判断它的精确度，十个小格依然是0.1毫米。那么我们多出这三个组数，零只在这个地方，那么这个九是9厘米，那么它没到9厘米，应该是8厘米多。这个应该是8.9厘米，换算成毫米就是89毫米。然后我们再找游标上第几根刻度线和上面是正好对齐的。我们来找一下。这个第四根就基本上对齐了，其他的都不对齐，那就是填一个十扎起来，结果就出来了。第三个首先判断精确度，非常明显这个游标上是20个小格，所以它的精度是20分之1毫米，也就是0.05毫米的。然后我们再套用这个模式，先读主尺上的读数，这根线做值是6厘米、6.1厘米、6.2不到。所以我们能够读出来的是6.1厘米，也就是61毫米。然后我们再去找游标上的哪一根刻度线和主持上的正好对齐。从左向右找。这根十四第十四根正好对齐，那我们就填上去。然后我们在算结果的时候，这个地方还有一个要特别小心的，是4乘以5正好等于0，那么最后我们要保留到什么样呢？我教大家一个简单的方法，我们可以列一个竖式，14乘以0.05，那么四五二十进70，然后两位小数0.70，那这个零是不能丢的，是精确度的问题。这个结果就应该是61加0.70毫米，那是61.70，这个0千万不能丢，下一个结果。下一个同样先判断精确度，大家要小心了。这个上面标的数字是10，但它不是十分度。你稍微留意一下就发现它这个是每两个数字增加两个格，所以它是20个小格，因而它的精度还是0.05。下面我们来读出它的组成上的组数，以零刻度线做参照，你就发现这个零刻度线正好对齐了。这是2厘米，那这个应该是1.9厘米，也就是19毫米，因为组织上我们能读出来的就是19毫米。下面看游标上哪个线和上面对齐。刚才已经看到了绫已经对齐了，所以这地方就填上一个0。那么最终这个结果我们填什么？19毫米肯定是不对的，因为涉及到精确度。按照刚才的方法，我们不妨也写一下，0.05乘以0，那就是0.00。所以这个结果应该是19.00毫米，这样才是正确的，少一个零都是错误的。再看这个度数，首先判断精确度，很显然是50分度。然后我们套用模式主持上的读数是以这个零刻度线做参照。1毫米、2毫米、3毫米、4毫米不到，我们准确度出来的是3毫米。然后是找游标上游标上哪一个刻度线和上面对齐，这个要重组，向右慢慢找。这个图可能有点问题，看起来好像有几根都差不多。这个视频播放时候放大或缩小可能的结果不一样。正规考试的时候可能不会出现这种情况，只会有一根对齐。我这个上看像21对齐的那我填上一个二十1，那就可以了。然后我们在算的时候，依然用刚才的方法，21乘以0.02，然后加上去就可以了。再看一下这个，首先我们从游标上判断一下它的精度，每两数字之相似五个小格，那么它应该是50分度的。然后我们来读主车上的度数，主车上度数用0刻度线游标的零刻度线做参照，这是4厘米，这是4.1厘厘米已经过来了，所以组织上能准确读出来的是4.1厘米，也就是41毫米。然后是看游标上第几根刻度线和上面的对齐，那我们来看一下，这个是放大的。我们可以看到是数字二对应的这根线和上面的正好对齐。那么这地方可不可以填个2？那是不行的，是错误的。因为这个数字二代表的并不是第二根刻度线，它代表的应该是第十根，因为你这是50分度的数字2，这个对应的是第十根刻度线，所以这地方应该填上的是10，这地方要特别小心。那这样我们可以把它算一下，10乘以0.02，应该是这样0.20毫米，所以这个最终结果是41.20毫米，这个你不能丢精确度的问题。根据刚才我们的读书方法，如果以毫米做单位，我建议大家读书的时候都以毫米做单位。最终如果考试要求的是其他单位，你可以再换算。如果以毫米为单位的话，那么十分度的油票卡车它的读数就应该是一位小数。20分度和50分度的它的读数就应该是两位小数。当然我这个前提要记住是以毫米做单位。大家如果想看更多的关于高中物理教学的视频，可以到本人的QQ空间。进入的最精准的方法就是用我屏幕上提供的这个网址。大家看视频的时候肯定是不好复制的，建议大家训练一下自己快速记忆的能力。输入这样一个网址，就可以迅速的进入本人的QQ空间。已经陆续的放了一些本人录制的教学视频。这个地方是我收集整理的一些实验视频，是按章分类的，正在整理当中。这是一种进入的方法。如果你实在想用搜索引擎的话，很多同学习惯于用搜索引擎，那也是可以的。那么用搜索引擎的时候可能麻烦一些，搜索的时候你可以搜索。牛顿物理空间，注意是这个顿，那么百度上跳出来的是第一个是新浪播客，打开它，但这个地方不是你可以点博客，就是博客，然后点这边的博客。点了这个博客之后，这地方有一个超链接，你点一下就可以进入本人的QQ空间的。其他的收入也应该是差不多的。 nullnullnull11.3 实验：导体电阻率的测量 教师： 日期： 月 日 物理雾里悟理 2.用游标卡尺或螺旋测微器测量金属丝的直径。 1.用毫米刻度尺测量金属丝的长度。 3.用伏安法测量金属丝的电阻。 实验思路 物理雾里悟理 实验一：长度的测量及测量工具的选用——刻度尺 用刻度尺测量需要注意什么？ 7.35cm 2.78cm 3.60cm 这些读数分别是多少？ 物理雾里悟理 结构： 实验一：长度的测量及测量工具的选用——游标卡尺 物理雾里悟理 使用方法： 1、测量外径 2、测量内径 3、测量深度 实验一：长度的测量及测量工具的选用——游标卡尺 物理雾里悟理 20分度，精确到0.05mm 10分度，精确到0.1mm 50分度，精确到0.02mm 站立式讨论：阅读教程P63页，游标卡尺的原理 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。 实验一：长度的测量及测量工具的选用——游标卡尺 物理雾里悟理 注意：最终结果应包括精度位数 即10分度读到0.1mm，20分度读到0.05mm，50分度读到0.02mm 读数：主尺上的刻度（游标尺上零刻度线指的主尺刻度） +游标尺上的刻度（第几个与主尺对齐*精度值） 第二步→主尺刻度： 37mm~38mm之间→37mm 第三步→游标尺刻度：第7根与主尺对齐→7*0.05mm= 0.35mm 第一步→确定精度：20分格 + 最终读数：37.35mm 实验一：长度的测量及测量工具的选用——游标卡尺 物理雾里悟理 实验一：长度的测量及测量工具的选用——螺旋测微器 物理雾里悟理 原理：当旋钮旋转一周50分格，螺杆便沿着旋转轴线方向前进或后退一个螺距（0.5mm）的距离。 实验一：长度的测量及测量工具的选用——螺旋测微器 物理雾里悟理 读数：固定刻度（露出部分，读到0.5mm整数倍） +可动刻度（刻度线指到哪里，估读到0.001mm） 第二步→可动刻度： 0.000mm 第一步→固定刻度：5.0mm + 最终读数：5.000mm 第二步→可动刻度： 0.225mm 第一步→固定刻度：6.5mm + 最终读数：6.725mm 注意：最终结果应包括估读位，到0.001mm，故也称为千分尺 实验一：长度的测量及测量工具的选用——螺旋测微器 物理雾里悟理 使用：用螺旋测微器测量物体的微小尺寸 时，先使F与A接触，E的左边缘与B的零刻度 线对正； 将被测物体夹在F与A之间， 旋转D，当F快靠近物体时，停止使用D，改用 D′，听到“喀喀”声时停止；然后读数。 实验一：长度的测量及测量工具的选用——螺旋测微器 物理雾里悟理 你能行！！ 1、读出以下游标卡尺/螺旋测微器读数 _________ _________ _________ _________ __________ __________ 6.4mm 1.880mm 50.15mm 1.94mm 5.315mm 0.730mm 物理雾里悟理 实验二：金属丝电阻率的测量 实验思路：根据电阻的定义式 站立式讨论： 1、需要测量什么？ 2、如何测量这些物理量？ 物理雾里悟理 实验二：金属丝电阻率的测量 电阻丝有效长度的测量：刻度尺，多次测量接入电路的有效长度，取平均值 电阻丝直径的测量： 物理雾里悟理 实验二：金属丝电阻率的测量 电阻测量： 物理雾里悟理 1.电流表接在电压表两接线柱外侧，通常叫“外接法” 。 2.电流表接在电压表两接线柱内侧，通常叫“内接法” 。 A V Rx A V Rx 因电流表有分压、电压表有分流作用,两种方法测量电阻都有误差，那么，实际应用中该如何选择呢？ 测量电路的设计 1、电流表的两种接法 物理雾里悟理 电压表示数： 电流表示数： 1.电流表外接法时 A V Rx 误差来源于电压表的分流，分流越小，误差越小。 测量小电阻，即Rx<<RV情况下，使用外接法误差较小。 2、伏安法测电阻误差分析 物理雾里悟理 电压表示数： 电流表示数： 误差来源于电流表的分压，分压越小，误差越小。 测量大电阻，即Rx>>RA情况下，使用内接法误差较小。 A V Rx 2.电流表内接法时 2、伏安法测电阻误差分析 物理雾里悟理 内接法 RX V A RX A V 外接法 庆威 物理 2.误差：大内偏大，小外偏小 当 （即 )时用内接法 当　　 （即 )时用外接法 当　　 （即 )时两种接法均可 1.结论：大内小外 伏安法测电阻的内外接选择（一） 物理雾里悟理 若伏特表示数有明显变化， 即　　　　 用外接； 若安培表示数有明显变化， 即　　　　 用内接。 “内外接”方法的选择——试触法 V A S a b R 按内外接的方式依次连接，观察电流表、电压表示数变化情况。 伏安法测电阻的内外接选择（二） 物理雾里悟理 测量未知电阻时，需取同一电阻的多组电压和电流值。此时可接入滑动变阻器，能起到直接改变测量电阻的电流或电压大小的作用，达到测多组数据的实验效果。 控制电路的设计 那么，滑动变阻器该如何接入电路呢？ 物理雾里悟理 限流式 U0 S R A B P Rx 分压式 U0 S P Rx R A B 目的：调节滑动变阻器使得电阻有多组U、I数据. 控制电路的设计--滑动变阻器的两种接法 物理雾里悟理 滑片P在移动过程中，待测电阻RX的电压和电流变化情况: 当滑片P处于A端： 滑变接入阻值RP=0; 待测电阻所分电压最大，为U0； 待测电阻的电流 当滑片P处于B端： 滑变接入阻值RP=Rmax； 待测阻值所分电压最小 待测电阻的电流 U0 S R A B P Rx 内阻不计 限流式接法的特点 限流接法: 优点:电路结构简单、操作方便、耗能少。 缺点：电压或电流不能从0变起、调节范围小。 物理雾里悟理 当滑片P处于A端： 滑变全部阻值Rmax与Rx并联 (RAP=0；RBP=Rmax与Rx并联) 待测电阻所分电压最大，为电源电压U0； 待测电阻的电流 U0 S P Rx R A B 当滑片P处于B端： 滑变接入全部阻值Rmax，此时Rx被短路 (RAP=Rmax;RBP=0与Rx并联) 待测阻值所分电压最小，为0； 待测电阻的电流为0 滑片P在移动过程中，待测电阻RX的电压和电流变化情况 电源内阻不计 分压式接法的特点 分压接法： 优点:电压或电流能从0调节，调节范围大。 缺点：电路结构复杂、操作不方便、耗能多。 物理雾里悟理 以下3种情况必须用分压接法：(1)当要求电压或电流从0变起时;(2)当待测电阻的阻值远大于滑动变阻器的总阻值时;(3)当采用限流接法，无论怎样调节都不能保证电路的安全时。（注：当两种接法均可时，一般采用限流接法。） 1.滑动变阻器的接法 (1)当采用限流接法时，选择总电阻与待测电阻的阻值相接近的那一个。 (2)当采用分压接法时，选择总电阻小而额定电流大的那一个。 2.滑动变阻器的选择 滑动变阻器的接法与选择 物理雾里悟理 分压外接法 V A Rx 分压内接法 A V Rx 限流内接法 Rx A V 限流外接法 Rx A V 由于电阻丝的电阻较小，做实验时，选择外接法；当不要求电压从0开始调节，可选择耗能较低的限流法。 伏安法测电阻的四种电路 物理雾里悟理 1.直径测量。 2.长度测量。 3.电路中电流表及电压表内阻对电阻测量的影响。 4.通电电流大小、时间长短、致使电阻丝发热,电阻率随之变化。 误差分析： 物理雾里悟理 2、某同学利用如图所示电路测定金属丝Rx的电阻率。 (1)考虑电表内阻的影响，金属丝Rx电阻的测量值___________(选填“大于”、“小于”或“等于”)真实值。 (2)该同学利用测得的数据在坐标纸上描绘出U−I图线，如图所示，由图线可得金属丝的阻值Rx=____Ω(保留两位有效数字)。 (3)若通过测量可知，金属丝的长度为l，直径为d，阻值为Rx，由此可计算得出金属丝的电阻率ρ=__________ (用题目所给物理量表示)。 小于 4.5 你能行！！ 物理雾里悟理 3、在设计测量金属丝电阻Rx的实验电路时需要思考两个问题： ①如何选择电流表的接法？如图所示，某同学采用试触的方法，让电压表的一端接在A点，另一端先后接到B点和C点。他发现示数有明显变化，而电流表示数没有明显变化据此应该选择电流表________（填写“内接”或“外接”）的电路。 ②如何选择滑动变阻器的接法？已知待测金属丝的电阻约为20Ω，实验室提供的滑动变阻器的最大阻值为5Ω，电源电动势为3V，需要选择滑动变阻器的_______（填写“分压式”或“限流式”）接法。 【参考答案】 外接  分压式 你能行！！ 物理雾里悟理 课堂小结 刻度尺的使用及读数： 游标卡尺的使用及读数： 分类：10分度(0.1mm)、20分度(0.05mm)、50分度(0.02mm) 读数：主尺上的刻度（游标尺上零刻度线指的主尺刻度） +游标尺上的刻度（第几个与主尺对齐*精度值） 螺旋测微器的使用及读数： 读数：固定刻度（露出部分，读到0.5mm整数倍） +可动刻度（刻度线指到哪里，估读到0.001mm） 金属丝的测量： 物理雾里悟理 Lavf59.23.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 $$nullnull螺旋测微器又叫千分尺，是一种精密的长度测量仪器。它的最小分度是0.01毫米，能够准确读到0.01毫米，加上孤独的一位可以读到1‰毫米位，所以又叫千分尺。当测量精度要求较高或者被测物较小如测量导线直径、薄片的厚度等，我们时常要用到它。螺旋测微器的关键结构是一组精密螺杆和尺身螺母，螺纹间距是0.5毫米，因此螺杆在尺寸的螺母上旋转一周前进0.5毫米。在螺杆套筒圆周上刻有50等分均匀刻度，因此套筒圆周上最小分度是0.5毫米除以50，即每转动一个分度螺杆前进或后退0.01毫米。了解了螺旋测位器结构原理，就容易懂得它的读数方法。尺身上的刻度表示前进或后退距离，旋转一整圈是0.5毫米，两个整圈是一毫米。不够整圈的前进或后退距离就要从旋转螺杆套筒上读出了。因此螺旋测微器的读数分为两个部分。例如，我们用螺旋测微器实测一个圆柱体的直径。怎样读数呢？首先从纸尺身的固定刻度上读出被摄物体的长度的整毫米和半毫米数。为了避免读错，记录到0.001毫米位。再从可动刻度及套筒刻度上读出百分位与孤独的全方位。请大家读一读这。两种情况下。被测。长度各是多少。L一等于4.000毫米，加上0.3三五毫米。等于4.3三五毫米。L2。等于5.00毫米加上0.425毫米。等于5.925毫米。螺旋测微器是较精密的仪器，要注意保护精密螺杆的措施。在使用螺旋测微器时，首先逆时针搬动制动器，使螺杆可以自由旋转。然后检查零点，方法是旋转套筒螺杆前进，直到螺杆的前端小粘与固定小粘将要接触的时候，改用微调旋钮前进。听到咔咔声的时候，表明螺杆前端小哉与固定小斋已经紧密接触，螺杆会自动停止前进，保护精密螺杆不受损伤。这时检查可动刻度的零点是否跟固定刻度线恰好重合，将侧微螺杆旋出，把背侧物体靠在固定小簪一端，旋转套动旋钮。当螺杆前端小粘靠近被测物体时，同样要改用微调旋钮，听到嘎嘎声停止前进，顺时针搬动制动器进行读书。然后松开制动器，退回螺杆，恢复原状并放回河中。