1、第八章三、实验器材被测金属丝、螺旋测微器、毫米刻度尺、电池组、电流表、电压表、滑动变阻器、开关、导线若干。四、螺旋测微器、游标卡尺的使用1螺旋测微器的构造原理及读数(1)螺旋测微器的构造如图实82所示是常用的螺旋测微器。它的测砧A和固定刻度S固定在尺架F上。旋钮K、微调旋钮K和可动刻度H、测微螺杆P连在一起，通过精密螺纹套在S上。图实82(2)螺旋测微器的原理测微螺杆P与固定刻度S之间的精密螺纹的螺距为0.5 mm，即旋钮K每旋转一周，P前进或后退0.5 mm，而可动刻度H上的刻度为50等份，每转动一小格，P前进或后退0.01 mm，即螺旋测微器的精确度为0.01 mm。读数时估读到毫米的千分
2、位上，因此，螺旋测微器又叫千分尺。(3)读数：测量时被测物体长度的整毫米数由固定刻度读出，小数部分由可动刻度读出。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)如图实83所示，固定刻度示数为2.0 mm，不足半毫米而从可动刻度上读的示数为15.0，最后的读数为：2.0 mm15.00.01 mm2.150 mm。图实83图实84(2)用途：测量厚度、长度、深度、内径、外径。(3)原理：利用主尺的最小分度与游标尺的最小分度的差值制成。不管游标尺上有多少个小等分刻度，它的刻度部分的总长度比主尺上的同样多的小等分刻度少1 mm。常见的游标卡尺的游标
3、尺上小等分刻度有10个的、20个的、50个的，见下表：刻度格数(分度)刻度总长度每小格与的差值精确度(可准确到)109 mm0.1 mm0.1 mm2019 mm0.05 mm0.05 mm5049 mm0.02 mm0.02 mm(4)读数：若用x表示由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线对齐的游标的格数，则记录结果表达为(xK精确度)mm。五、伏安法测电阻1电流表的内接法和外接法的比较内接法外接法电路图误差原因电流表分压U测UxUA电压表分流I测IxIV2两种电路的选择(1)阻值比较法：先将待测电阻的估计值与电压表、电流表内阻进行比较，若Rx较小，宜采用电流表外接法；
4、若Rx较大，宜采用电流表内接法。简单概括为“大内偏大，小外偏小”。2电路连接按如图实86所示的原理电路图连接好用伏安法测电阻的实验电路。图实863长度测量用毫米刻度尺测量接入电路中的被测金属导线的有效长度，反复测量3次，求出其平均值l。4U、I测量把滑动变阻器的滑动片调节到使接入电路中的电阻值最大的位置，电路经检查确认无误后，闭合开关S，改变滑动变阻器滑动片的位置，读出几组相应的电流表、电压表的示数I和U的值，记入表格内，断开开关S。八、误差分析(1)金属丝的横截面积是利用直径计算而得，直径的测量是产生误差的主要来源之一。(2)采用伏安法测量金属丝的电阻时，由于采用的是电流表外接法，测量值小于
5、真实值，使电阻率的测量值偏小。(3)金属丝的长度测量、电流表和电压表的读数等会带来偶然误差。(4)由于金属丝通电后发热升温，会使金属丝的电阻率变大，造成测量误差。九、注意事项(1)本实验中被测金属导线的电阻值较小，因此实验电路一般采用电流表外接法。(2)实验连线时，应先从电源的正极出发，依次将电源、开关、电流表、待测金属导线、滑动变阻器连成主干线路(闭合电路)，然后再把电压表并联在待测金属导线的两端。(3)测量被测金属导线的有效长度，是指测量待测导线接入电路的两个端点之间的长度，亦即电压表两端点间的待测导线长度，测量时应将导线拉直，反复测量三次，求其平均值。(4)测金属导线直径一定要选三个不同
6、部位进行测量，求其平均值。(5)闭合开关S之前，一定要使滑动变阻器的滑片处在有效电阻值最大的位置。(6)在用伏安法测电阻时，通过待测导线的电流强度I不宜过大(电流表用00.6 A量程)，通电时间不宜过长，以免金属导线的温度明显升高，造成其电阻率在实验过程中逐渐增大。(7)求R的平均值时可用两种方法：第一种是用RU/I算出各次的测量值，再取平均值；第二种是用图像(UI图线)来求出。若采用图像法，在描点时，要尽量使各点间的距离拉大一些，连线时要尽可能地让各点均匀分布在直线的两侧，个别明显偏离较远的点可以不予考虑。十、实验改进在本实验中，由于电表内电阻的影响，从而使金属导线电阻测量值偏小，可以改进实
7、验电路，消除由于电表内阻的影响而带来的实验误差。1等效替换法连接电路如图实87所示，R为电阻箱，Rx为待测电阻，通过调节电阻箱R，使单刀双掷开关S分别接1和2时，电流表中的电流示数相同，则表明RxR，即可测出Rx。2附加电阻法连接电路如图实88所示，R1为一阻值较大的固定电阻，Rx为待测电阻。图实88图实87例1 用螺旋测微器测圆柱体的直径时，示数如图实89所示，此示数为_mm。用游标为50分度的卡尺(测量值可图实89准确到0.02 mm)测定某圆柱的直径时，卡尺上的示数如图实710所示，可读出圆柱的直径为_mm。图实810解析螺旋测微器读数时，首先要明确其精确度为0.01 mm，读取固定刻度
8、上的数值时，要看半毫米刻度线是否露出；游标卡尺读数时应注意精确度、单位，读法为主尺读数加游标卡尺读数。对于图实79，读数是(811.60.01)mm8.116 mm，对于图实710，读数是(4260.02)mm42.12 mm。答案8.11642.12例2如图实811所示是一些准备用来测量待测电阻Rx阻值的实验器材，器材及其规格列表如下图实811器材规格待测电阻Rx阻值在900 1000 之间电源E具有一定内阻，电动势约9.0 V电压表V1量程2.0 V，内阻r11 000 电压表V2量程5.0 V，内阻r22 500 电流表A量程3.0 V，内阻r0.10 滑动变阻器R最大阻值约100，额定
9、电流0.5A 开关S、导线若干为了能正常进行测量并尽可能减少测量误差，实验要求测量时电表的读数大于其量程的一半，而且调节滑动变阻器能使电表读数有较明显的变化。请用实线代表导线，在所给的实验器材图中选择若干合适的器材，连成满足要求的测量Rx阻值的电路。解析由于待测电阻约为1 000，滑动变阻器阻值为100，且要使电表读数有较明显的变化，因此滑动变阻器应采用分压接法，由于加在待测电阻的最大电流约为10 mA，显然3 A的电流表不能用，因此将V1当作电流表使用。由于V1表的电压能够测量，故采用V1表内接法。答案测量Rx阻值的电路如图所示例3 冬季和春季降水量小，广东沿海附近江河水位较低，涨潮时海水倒
10、灌，出现所谓的“咸潮”现象，使沿海地区的城市自来水的离子浓度增高，水质受到影响。为了研究“咸潮”出现的规律，某同学设计了一个监测河水电阻率的实验。他在一根均匀的长玻璃管两端装上两个橡胶塞和铂电极，如图实812甲所示。两电极相距L0.314 m，其间充满待测的河水。安装前他用如图乙所示的游标卡尺测量玻璃管的内径，结果如图丙所示。他还选用了以下仪器：量程为15 V、内阻约为300 k的电压表，量程为300 A、内阻约为50 的电流表，最大阻值为1 k的滑动变阻器，电动势E12 V、内阻r6 的电池组、开关各一个以及导线若干。图丁所示坐标系中包括坐标为(0,0)的点在内的9个点表示他测得的9组电流I、电压U的值。图实812图实813根据以上材料完成下列问题。(1)测量玻璃管的内径时，应用图乙所示的游卡尺的A、B、C三部分中的_部分与玻璃管内壁接触。(填代号)(2)由图丙可知，玻璃管的内径d_mm。(3)待测河水的电阻率为多大？(写出推导和计算过程，结果保留两位有效数字)(4)如图实813所示的仪器已部分连线，请将其他部分连接成能测出图丁中数据的实物连接图。(5)开关闭合前滑动变阻器的滑片应先滑至_端。(4)如图所示(5)闭合开关时应保证测量电路的电压为零，故滑动触头应滑至最左端(A端)答案(1)A(2)56.6(3)见解析(4)见解析图(5)最左(A)
