1、第3节实验:导体电阻率的测量学习目标1.学会游标卡尺和螺旋测微器的使用方法和读数方法。2.学习电流表、电压表和滑动变阻器的电路连接使用方法。3.学会利用伏安法测电阻,进一步测出金属丝的电阻率。自主预习一、长度的测量及测量工具的选用1.游标卡尺的构造:、。2.游标卡尺的精度:10分度: mm、20分度 mm、50分度: mm。3.螺旋测微器的构造。4.螺旋测微器中可动尺上有个格,可动尺转一周,前进或后退 mm。5.螺旋测微器的精度 mm。二、测量金属丝的电阻率1.电阻的测量方法?2.电阻丝有效长度的测量方法?3.如何测电阻丝的直径?课堂探究实验1长度的测量及测量工具的选用一、游标卡尺1.精度(1
2、)展示课件上的三种不同分度的游标卡尺,三种游标卡尺的游标尺的长度是多少?(2)每个小格与1 mm的差值是多少?完成下表刻度格数(分度)刻度总长度每小格与1 mm的差值精确度(可准确到)109 mm0.1 mmmm20mmmmmm50mm0.02 mmmm2.读数以10分度为例讲解被测物体长度=主尺读数(mm)+格数精度(mm)注:游标卡尺不估读。读主尺时,需读游标尺0刻线以左的整毫米数,不要读成机械末端。读数时要先确定游标卡尺的分度。二、螺旋测微器1.精度观察手中的螺旋测微器,完成下列填空。测微螺杆F与固定刻度B之间的精密螺纹的螺距为 mm,即旋钮D每旋转一周,F前进或后退 mm,而可动刻度E
3、上的刻度为等份,每转动一小格,F前进或后退 mm。即螺旋测微器的精确度为 mm。读数时估读到毫米的千分位上,因此,螺旋测微器又叫千分尺。2.读数测量时被测物体长度的整数毫米数由固定刻度读出,小数部分由可动刻度读出。被测物体长度=主尺读数(mm)+标尺读数(估读一位)0.01 mm注:读数时注意半毫米刻度线是否露出。实验2测量金属丝的电阻率1.小组交流讨论:要想测得金属丝的电阻率需要测哪些物理量?如何测得?2.伏安法测电阻(1)小组讨论画出伏安法测电阻的电路图,观察电流表的位置。(2)两种连接方式的讨论电流表外接法:U测U真,I测I真,则R测R真因为电压表的作用,因此分流越小,误差越小。测量电阻
4、,即RRV情况下使用。真实值的计算方法:将电流表、电压表看成电阻(RV已知时),利用欧姆定律计算。R测=R并=电流表内接法:U测U真,I测I真,则R测R真。因为电流表的作用,分压越少,误差越小。测量电阻,即RRA情况下适用。真实值的计算方法:将电流表、电压表看成电阻(RA已知时),利用欧姆定律计算。R测=RA+R真3.滑动变阻器(1)结构:A、B是绕在绝缘棒上的电阻丝两个接线柱,C、D是金属杆的两个接线柱。电阻丝上能够与滑片P接触的地方,绝缘漆已被刮去,使滑片P能把金属杆与电阻丝连接起来。(2)连接方式如下:交流讨论两种连接方式Rx两端电压的变化范围?结论:必须用分压电路的几种情况。4.设计测
5、金属丝电阻率的实验电路(1)电流表采用接法,滑动变阻器采用式。(2)画出电路图。5.实验步骤(1)用螺旋测微器在被测金属丝上的三个不同位置各测一次直径,求出其平均值d。(2)用毫米刻度尺测量接入电路中的被测金属丝的有效长度,反复测量三次,求出其平均值l。(3)连接电路,运用伏安法测定接入电路中金属丝的电阻。(4)将测得的Rx、l、d值,代入公式=和S=计算电阻率。6.注意事项:(1)测量直径时,需要在接入电路的金属丝三个不同位置测量,取平均值;(2)测量金属丝长度,注意测量接入电路的金属丝长度,即有效长度;并且读数要注意估读;(3)测量金属丝电阻时,注意控制电流不宜太大与通电时间不宜过长,避免
6、由于温度升高引起电阻率变大。7.数据处理测量次数123平均值导线长l/m导线直径d/m导线的横截面积S=(公式)=(代入数据)=m2。测量次数123电阻平均值电压U/V电流I/A电阻R/所测金属的电阻率=(公式)=(代入数据)=m。例题展示在做“金属丝电阻率的测量”的实验时,需要对金属丝的电阻进行测量,已知金属丝的电阻值Rx约为20 。一位同学用伏安法对这个电阻的阻值进行了比较精确的测量,这位同学想使被测电阻Rx两端的电压变化范围尽可能大。他可选用的器材有:直流电源,电压为8 V;电流表A(量程0.6 A,内阻约为0.50 );电压表V(量程10 V,内阻约为10 k);滑动变阻器R(最大电阻
7、值为5.0 );开关一个,导线若干。(1)根据上述条件,测量时电流表应采用。(填“外接法”或“内接法”)(2)在方框内画出实验电路图。(3)若在上述实验中,电流表的示数为I,电压表的示数为U,且电流表内阻RA与电压表内阻RV均为已知量,用测量物理量和电表内阻计算金属丝电阻的表达式Rx=。课堂练习1.以下是游标卡尺,请写出各自的读数。(1)(2)2.以下是螺旋测微器,请写出各自的读数。(1)(2)(3)3.某同学用伏安法测量导体的电阻,现有量程为3 V、内阻约为3 k的电压表和量程为0.6 A、内阻约为0.1 的电流表。采用分压电路接线,图甲是实物的部分连线图,待测电阻为图乙中的R1,其阻值约为
8、5 。(1)测R1阻值的最优连接方式为导线连接(填“a”或“b”)、导线连接(填“c”或“d”)。(2)正确接线测得实验数据如表,用作图法求得R1的阻值为 。U/V0.400.801.201.602.002.40I/A0.090.190.270.350.440.53(3)已知图乙中R2与R1是材料相同、厚度相等、表面为正方形的两导体,R2的边长是R1的,若测R2的阻值,则最优的连线应选(填选项)。A.连接a,连接cB.连接a,连接dC.连接b,连接cD.连接b,连接d课后练习1.用50分度的游标卡尺测定某圆筒的内径时,卡尺上的示数如图所示,可读出圆筒的内径为 mm。2.测量圆柱体的高度时,游标
9、卡尺示数如图所示,则圆柱体的高H为 mm。3.测量一钢笔帽的内径时,游标卡尺示数如图所示,该钢笔帽的内径为 mm。4.如图所示是用螺旋测微器测量一小钢球的直径,此读数应是。5.某同学用螺旋测微器测量一金属丝的直径,螺旋测微器的示数如图所示。该金属丝直径的测量值为。6.(多选)在“测量金属的电阻率”的实验中,以下操作错误的是()A.用刻度尺测量金属丝的全长,且测量三次,算出其平均值,然后再将金属丝接入电路中B.用螺旋测微器在金属丝三个不同部位各测量一次直径,算出其平均值C.用伏安法测电阻时,采用电流表内接法,多次测量后算出平均值D.实验中应保持金属丝的温度不变7.在“测量金属的电阻率”的实验中,
10、(1)某同学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)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的读数如图乙所示,则电压表的读数为 V,电流表的读数为 A。(3)用刻度尺测量金属丝的长度L=0.810 m。利用以上测量数据,可得这种材料的电阻率为 m(保留两位有效数字)。8.在“测量金属丝的电阻率”的实验中,某同学进行了如下测量:(1)用毫米刻度尺测量接入电路中的被测金属丝的有效长度,测量3次,求出其平均值l。其中一次测量结果如图甲所示,金属丝的另一端与刻度尺的零刻线对齐,图中读数为 cm。用螺旋测微器测量金属丝的直径,选不同的
11、位置测量3次,求出其平均值d。其中一次测量结果如图乙所示,图中读数为 mm。(2)采用如图所示的电路测量金属丝的电阻。电阻的测量值比真实值(填“偏大”或“偏小”)。最后由公式=计算出金属丝的电阻率(用直接测量的物理量表示)。(3)请你根据电路图在实物图中进行实物连线。(电流表选0.6 A量程,电压表选3 V量程)参考答案自主预习一、1.主尺游标尺外测量爪内测量爪深度尺紧固螺钉2.0.10.050.024.500.55.0.01二、1.伏安法2.刻度尺测量3.缠绕法课堂探究实验1一、(1)略(2)0.1190.050.05490.02二、1.0.50.5500.010.01实验21.R:伏安法l
12、:刻度尺测量S:缠绕法2.(1)(2)=分压大3.(2)限流式:UU分压式:0U结论:若要求负载的电压(或电流)从“零”开始变化;或要求“尽量大”的调节范围,测多组数据。若变阻器的最大值比用电器电阻小许多。若用限流法无法控制电路,如超过了电表的量程等。4.(1)外分压(2)7.略【例题展示】解析:(1)待测电阻约为20 ,是电流表内阻的40倍,但电压表内阻是待测电阻的500倍,故电阻Rx为小电阻,采用外接法。(2)因为要使Rx两端的电压变化范围尽可能的大,所以滑动变阻器要采用分压式,电路图如图所示。(3)电压表分得的电流为IV=所以,Rx中的电流Ix=I-IV=I-则Rx=答案:(1)外接法(
13、2)见解析图(3)课堂练习1.(1)11.4 mm(2)22.6 mm2.(1)0.482 mm(2)3.373 mm(3)0.990 mm3.解析:(1)由于实验测量的是一个小电阻,故电流表应外接,因此导线接a,由于采用分压电路,故导线应接d。(2)根据实验数据作出R1的U-I图线如图所示,图线的斜率即为电阻R1的大小,由图像可知,R1=4.6 。(3)设R1的边长为l,厚度为h,电阻率为,根据电阻定律,得R1=,R2的阻值R2=R1,故测量R2的电路同测量R1的电路,故选项B正确。答案:(1)ad(2)作图见解析,4.6(4.44.7均可)(3)B课后练习1.52.122.23.73.11
14、.304.8.600 mm5.2.792 mm6.AC7.解析:(1)螺旋测微器的读数为d=2.5 mm+43.50.01 mm=2.935 mm。(2)因电压表的每小格读数为0.1 V,所以电压表的读数为U=2.6 V;同理,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I=0.52 A。(3)根据R=得=,又R=,联立以上两式,代入数据得=4.210-5 m。答案:(1)2.935(2)2.60.52(3)4.210-58.解析:(1)金属丝的长度为24.1224.14 cm直径读数为0.5150.518 mm。(2)采用电流表外接法,由于电压表的内阻不是无穷大,电压表有分流,从而电流表的测量值大于真实值,由R=可知,电阻的测量值小于真实值。由R=,R=,S=d2,可得=。(3)实物连接如图所示。答案:(1)24.1224.140.5150.518(2)偏小(3)见解析图
