物理人教版（2019）必修第三册11.3实验：导体电阻率的测量（共24张ppt）

(共24张PPT)
一、上节回溯
1．电阻
(1)定义式
(2)单位
2．影响导体电阻的因素
3．电阻的决定式
4．导体的电阻率
问题引入
　　电阻率是反映材料导电性能的物理量，这一节我们来测量导体的电阻率。如果根据电阻、长度和横截面积来求电阻率，就需要测量电阻和长度等。一般情况下电阻丝的直径等很小，因此如果用普通的刻度尺去测量误差很大，那么如何更高精度的去测量长度呢？
游标卡尺
螺旋测微器（千分尺）
二、知识讲解——游标卡尺
游标卡尺的结构和原理
下图是游标卡尺结构图，其原理是：游标卡尺的主尺的单位刻度，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，这个微量差值就是游标卡尺的精度。
二、知识讲解——游标卡尺
游标卡尺
　　常用的游标卡尺有 10 分度、20 分度、50 分度三种。分别对应的精确度为0.1 mm 、0.05 mm、0.02 mm 。游标尺上的刻度越多，单位刻度与 1 mm 的差距越小，测量精度越高。
二、知识讲解——游标卡尺
游标卡尺
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刚好对齐。将被测物体夹（套）在这两刃之间，把主尺读数和游标尺读数综合起来，就是被测物体的长度。
二、知识讲解——游标卡尺
游标卡尺的读数
　　用 x 表示游标卡尺的主尺读数，n 表示游标尺上第 n 条刻度线与主尺上的刻度线对齐，则游标卡尺的读数为 （x＋n×精确度）mm 。
　　如下图，游标卡尺为10分度，精确度为 0.1mm ，主尺读数为 23 mm ，游标尺第七条刻度线与主尺刻度线对齐，因此读数为 23.7 mm 。
注意：主尺读数为，游标尺0 刻度线左侧相邻第一条主尺刻度线的读数。游标卡尺不能估读。
二、知识讲解——游标卡尺
例题：下面的游标卡尺读数是多少？
5.45
cm
cm
cm
5.015
1.094
二、知识讲解——游标卡尺
螺旋测微器的结构和原理
　　螺旋测微器，又叫千分尺，其结构如下图所示。螺旋测微器的测砧A和固定刻度B是固定在尺架 C 上的；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，通过精密螺纹套在 B 上。
二、知识讲解——螺旋测微器
原理：每当旋钮 D 旋转一周，螺杆 F 就沿着旋转轴线方向前进或倒退 0.5 mm ，圆周上的可动刻度 E 有 50 个等分度，因此可动刻度每旋转一个刻度，对应的螺杆 F 就前进或倒退 0.01 mm ，所以螺旋测微器的精度是 0.01 mm 。
二、知识讲解——螺旋测微器
螺旋测微器的结构和原理
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 和 A 之间 ，旋转 D ，当 F 快靠近物体时，停止旋转 D ，改用 D ，听到“喀喀”声时停止；然后读数。
螺旋测微器的使用
二、知识讲解——螺旋测微器
　　读数时，先读固定刻度 B 上的刻度，如下图所示，观察到 B 上半毫米的刻度线已露出 ，此时 B 上的读数 x＝6.5 mm ；再读 E 上的刻度，考虑到每一格对应 0.01 mm ，E 上的刻度还需估读一位，故 E 上的读数 n＝22.5 ；螺旋测微器读数为 （ x＋n×精确度）mm＝6.725 mm 。
螺旋测微器的读数
二、知识讲解——螺旋测微器
例题：下列螺旋测微器的读数是多少？
mm
1.846
mm
1.200
mm
0.645
二、知识讲解——螺旋测微器
思考
　　你认为该如何测量电阻率？需要测量哪些物理量？请说说你对该实验的设计思路。
二、知识讲解——金属丝电阻率的测量
实验思路
　　可以利用右图的实验电路来进行实验。取一段金属电阻丝连接到实验电路中，只要测出电阻丝的电阻 R、长度l 和直径d （S＝），就可以计算出该电阻丝所用材料的电阻率，即：
ρ＝＝
二、知识讲解——金属丝电阻率的测量
V
A
R
E
S
电阻的测量：按照右图连接电路，改变滑片的位置，读取多组电压、电流，通过 U-I 图像求得电阻 R 。电流表的内接和外接选择：当被测电阻大小远小于电压表的电阻时，采用电流表的外接，当被测电阻的大小远大于电流表的电阻时，采用内接法。
V
A
R
E
S
二、知识讲解——金属丝电阻率的测量
实验步骤
电阻有效长度的测量：电阻丝长度的测量工具应选用刻度尺。需要注意，在测量电阻丝有效长度时，不是测量电阻丝的总长度，而是测量接入电路的有效长度 l 。反复测量多次，求平均值。
二、知识讲解——金属丝电阻率的测量
实验步骤
电阻丝直径的测量：因为电阻丝比较细，所以直接用刻度尺测量会有比较大的误差。下面提供三种测量方式。
二、知识讲解——金属丝电阻率的测量
实验步骤
　　将上述三个测量量代入公式，计算出金属丝的电阻率，请通过查阅电阻率表，初步判断材料的类型；比较电阻率，分析本次实验可能产生误差的地方，并分析误差产生原因。
二、知识讲解——金属丝电阻率的测量
数据分析
1．游标卡尺原理和读数；
2．螺旋测微器原理和读数；
3．金属丝电阻率的测量：
(1)实验原理
(2)实验步骤
(3)误差分析
三、小 结
1．某同学利用游标卡尺测量一个导体的长度。游标尺上有 10 等分度，测得的读数如图 11.3-11 所示，该导体的长度是多少？某同学用螺旋测微器测量一个圆柱导体的直径，测得读数如图 11.3-12 所示，则该圆柱导体的直径是多少？
答：13.7 mm ；3.276 mm（3.275~3.276 均可）
图 11.3-11
图 11.3-12
四、练 习
2．在用电压表和电流表测量某种金属丝的电阻率时，用刻度尺测得金属丝的长度为 60 cm，用螺旋测微器测得金属丝的直径为 0.635 mm ，两电表的示数分别如图 11.3-14 所示（电压表量程为 0~3 V，电流表的量程 0~0.6 A）。请计算金属丝的电阻率是多少？
答：由题意可知：金属丝的电压、电流分别为U＝1.20V ，I＝0.50A，则 R＝＝2.40 Ω 。根据公式，ρ＝＝＝1.3 ×10-6 Ω·m
四、练 习
3．随着居民生活水平的提高，纯净水已经进入千家万户。某市对市场上出售的纯净水质量进行了抽测，结果发现不少样品的电导率（电导率是电阻率的倒数，是检验纯净水是否合格的一项重要标准）不合格。
(1)你认为不合格的纯净水的电导率是偏大还是偏小？
(2)为了方便测量纯净水样品的电阻，将采集的水样装入绝缘性能良好的塑料圆柱形容器内，容器两端用金属片电极密封，如图所示。请用笔画线表示导线，连接测量纯净水样品电阻的电路，注意合理选择电表的量程。
四、练 习
3
15
答：(1)不合格的纯净水含有较多的离子，使得电阻率变小，因此电导率偏大。