物理人教版（2023）必修第三册11.3实验：导体电阻率的测量（共56张ppt）

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实验：导体电阻率的测量

目标

1.理解游标卡尺、螺旋测微器的原理，会使用其测量长度。

2.掌握测量电阻率的实验原理以及实验方法。

3.会测量电阻率，并能进行误差分析。

由知

要测量导体的电阻率，我们必须要测量导体的电阻、长度和直径。即使用游标卡尺和螺旋测微器(初中学习中使用刻度尺测量长度和直径，但精确度不够)。

长度

直径

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

0

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

游标尺

主尺

外测量爪

深度尺

内测量爪

被测球体

紧固螺钉

可测：管状物体的内径

可测：筒状物的深度

圆柱体的外径

物体的长度

物体的厚度

可测

新知讲解

（一）游标卡尺

新知讲解

3.游标卡尺的使用

当外（内）测量爪一侧的两个刃接触时，游标尺上的零刻度线与主尺上的零刻度线正好对齐。

用游标卡尺测量外径

新知讲解

将被测物体夹（套）在这两个刃之间，把主尺读数和游标尺读数综合起来，就是被测物体的长度。

用游标卡尺测量内径

新知讲解

用游标卡尺测量深度

1.主尺上的最小单位是多少2.游标尺刻度的总长是多少？每个小格是多长？3.此游标卡尺的精确度是多少？这样的游标卡尺我们怎么读数？第页知识讲解主尺每小格1ｍｍ共9ｍｍ每小格0.9ｍｍ0.1ｍｍ主尺１００１０游标尺２ｃｍ10分度2、游标卡尺的刻度原理：不估读1.主尺上的最小单位是多少2.游标尺刻度的总长是多少？每个小格是多长？3.此游标卡尺的精确度是多少？这样的游标卡尺我们怎么读数？主尺１００10游标尺２ｃｍ20第页知识讲解主尺每小格1ｍｍ共１9ｍｍ每小格0.95ｍｍ0.05ｍｍ20分度主尺１００12345678910游标尺２ｃｍ３４５1.游标尺刻度的总长是多少？每个小格是多长？2.此游标卡尺的精确度是多少？这样的游标卡尺我们怎么读数？游标尺50小格49ｍｍ每小格0.98ｍｍ精确度为0.02ｍｍ第页知识讲解50分度第页知识讲解1、常见的游标卡尺有10分度、20分度和50分度三种帮你总结主尺刻度数+游标尺对齐格数×精确度注：不需估读！mmmm010200510第页知识讲解010200510第页知识讲解010200510第页知识讲解0102005102mm＋9×0.1mm＝2.9mm主尺读数终止处游标尺的第9格与主尺的某条刻度线对齐，读作０.9ｍｍ第页知识讲解mm主尺３２０１０游标尺ｃｍ答案：这个读数是多少？第页知识讲解910cm010这个读数是多少？答案：第页知识讲解1.主尺上的最小单位是多少2.游标尺刻度的总长是多少？每个小格是多长？3.此游标卡尺的精确度是多少？这样的游标卡尺我们怎么读数？主尺１００10游标尺２ｃｍ20第页知识讲解主尺每小格1ｍｍ共１9ｍｍ每小格0.95ｍｍ0.05ｍｍ主尺读数终止处游标尺的第三格与主尺的某条刻度线对齐,读作0.15ｍｍ主尺11１0０１０游标尺12ｃｍ２０第页知识讲解主尺546ｃｍ０12345678910游标尺789第页知识讲解新知讲解

01234

010

测量值：20mm+6×0.1mm=20.6mm

测量值=主尺读数+n×精度(游标)

新知讲解

50分度：测量值=主尺读数+n×0.02

20分度：测量值=主尺读数+n×0.05

读数和10分度比较：只是在精度上有区别，其余是一样的

①.A、C、B是一个整体。

②.F、E、D、D′连在一起，通过精密的螺纹套在B上。

知识讲解

（二）螺旋测微器

1.螺旋测微器的结构图

新知讲解

2.螺旋测微器的测距原理：当旋钮D旋转一周，螺杆F便沿着旋转轴线方向前进或后退一个螺距的距离。

F测微螺杆

B固定刻度

E可动刻度

D旋钮

螺旋测微器的固定刻度B的螺距是0.5mm，圆周上的可动刻度E有50个等分刻度。

新知讲解

用螺旋测微器测量可准确到0.01mm。

可动刻度每旋转一格，对应测微螺杆F前进或后退

新知讲解

3.螺旋测微器的读数原理

0

1

2

45

0

40

测量值(mm)＝固定刻度数(mm)＋可动刻度数(估读一位)×0.01(mm)

固定刻度2毫米

半毫米刻度线0.5mm

可动刻度数46

新知讲解

0

1

2

45

0

40

固定刻度2毫米

半毫米刻度线0.5mm

可动刻度数46.0

L=2+0.5+46.0×0.01mm=2.960mm

是否超过半刻度？是。

2.5

新知讲解

L=2+15.0×0.01mm=2.150mm

是否超过半刻度？否。

1.5mm+28.3×0.01mm=1.783mm读数练习第页知识讲解5.0mm+3.2×0.01mm=5.034mm读数练习第页知识讲解8.5mm+20.3×0.01mm=8.703mm读数练习第页知识讲解4.0mm+8.8×0.01mm=4.088mm读数练习第页知识讲解1.5mm+28.0×0.01mm=1.780mm读数练习第页知识讲解新知讲解

3.螺旋测微器的使用

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之间如图所示。

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。

新知讲解

实验2金属丝电阻率的测量

一、实验目的

1.学会使用伏安法测量电阻。

2.测定金属导体的电阻率。

二、实验思路

由金属丝电阻率可知只要测出电阻丝的电阻R、长度L和直径d（S＝πd2/4），就可以计算出该电阻丝所用材料的电阻率，即

新知讲解

三、实验器材

被测金属丝一根，刻度尺、螺旋测微器一把，电压表、电流表各一个，学生电源一个，开关一个，滑动变阻器一只，导线若干。

新知讲解

测量金属丝电阻率的实验电路图(分压式、外接法)

A

Rx

V

Rx

U

四、实验电路

新知讲解

物理量的测量需要测量金属电阻丝的电阻R、长度L和直径d三个物理量。

（1）电阻的测量

实验步骤：①按实验电路图连接实物电路。

②改变滑动变阻器滑片的位置，读取多组电压、电流值。

③通过U-I图像求得电阻R。

五、实验过程

新知讲解

次数1234

U/V0.100.300.701.00

I/A0.0200.0600.1600.220

电压、电流表数值如下:

0.20

0.40

0.60

0.80

1.00

0.100.200.300.400.500.60

1.20

0

·

·

·

·

·

U/V

I/A

由图可求出R的值：

新知讲解

（2）电阻丝有效长度的测量

电阻丝长度的测量工具应选用刻度尺。需要注意，在测量电阻丝的长度时，测量的并不是电阻丝的总长度，而是接入电路的有效长度L。反复测量多次，得到有效长度的平均值。

次数123平均

长度L/cm49.5250.0051.5550.36

用游标卡尺或螺旋测微器测量电阻丝的直径

1）在电阻丝的不同位置测量3次，求得直径的平均值。

新知讲解

需要注意的是：用游标卡尺测量时，电阻丝应该置于外测量爪的平面处。

用游标卡尺测电阻丝的直径

（3）电阻丝直径的测量

新知讲解

2）用螺旋测微器测量时，当接近电阻丝时，须转动微调旋钮。

用螺旋测微器测电阻丝的直径

次数123平均

直径d/mm0.8800.8150.8000.832

六、数据分析

将三个测量值代入上述公式，计算得出导体的电阻率。

新知讲解

产生原因减小方法

偶然误差测量金属丝的直径和长度出现误差改换位置或多次测量取平均值

电表读数出现误差眼睛正视指针

通电电流过大或时间过长、致使金属丝发热,造成所测电阻较大实验中应使电流不要过大,闭合开关后待稳定时尽快读数,然后断开开关

系统误差电流表的外接使电压表分流造成误差采用内阻很大的电压表

七、误差分析

导练

1.某物理学习小组的两位同学采用伏安法测金属丝的电阻率，实验室备有下列实验器材：

A.电压表(量程0～3V，内阻约为15kΩ)B.电压表(量程0～15V，内阻约为75kΩ)

C.电流表(量程0～3A，内阻约为0.2Ω)D.电流表(量程0～0.6A，内阻约为1Ω)

E.滑动变阻器R1(0～100Ω，0.6A)F.滑动变阻器R2(0～2000Ω，0.1A)

G.电池组E(电压为3V)

H.待测金属丝(阻值约为5Ω)

I.开关S，导线若干，米尺，螺旋测微器等

(1)为减小实验误差，电压表应选用____；电流表应选用____；滑动变阻器应选用____(填字母)。

A

D

E

由于电池组的电压为3V超过电压表量程的1/3，所以电压表应选A；

滑动变阻器若阻值太大不便于操作，所以滑动变阻器应选E。

(2)两位同学分别画出了两个电路图，如图甲、乙所示。本实验选用____(填“甲”或“乙”)图比较合适。

甲

(3)实验中用螺旋测微器测量金属丝的直径，使用时发现测微螺杆与测砧直接接触时读数如图丙所示，测量金属丝直径时如图丁所示，则金属丝的直径d＝______mm。

0.510

由题图丙可知测微螺杆与测砧直接接触时读数存在的误差为0.020mm，题图丁读数为0.5mm＋0.01×3.0mm＝0.530mm，所以金属丝直径为0.510mm。

(4)如果实验中测得金属丝的电阻值为R，用米尺测出的金属丝长度为l，

用螺旋测微器测出的金属丝的直径为d，则其电阻率ρ＝_____。

2.在“测量金属丝的电阻率”实验中，所用测量仪器均已校准。待测金属丝接入电路部分的长度约为50cm。

(1)用螺旋测微器测量金属丝的直径，其中某一次测量结果如图甲所示，其读数应为______mm(该值接近多次测量的平均值)。

0.397

由题图可知，螺旋测微器的读数为0＋39.7×0.01mm＝0.397mm。

(2)用伏安法测金属丝的电阻Rx。实验所用器材为：电池组(电压为3V)、电流表(内阻约0.1Ω)、电压表(内阻约3kΩ)、滑动变阻器R(0～20Ω，额定电流2A)、开关、导线若干。

某小组同学利用以上器材正确连接好电路，进行实验测量，记录数据如下：

次数U/VI/A

10.100.020

20.300.060

30.700.160

41.000.220

51.500.340

61.700.460

72.300.520

由以上实验数据可知，他们测量Rx采用的是图中的____图(选填“乙”或“丙”)。

乙

由表中实验数据可知，所测得的最小电压很小，接近0，故滑动变阻器是选用分压式接法。因此实验采用的是图乙所示电路。