物理人教版（2019）必修第三册11.3实验：导体电阻率的测量（共29张ppt）

(共29张PPT)
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实验：导体电阻率的测量
第十一章　电路及其应用
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。由 可知，
如果根据导体的电阻、长度和横截面积来求出电阻率，就需要测量电阻和长度等。下面我们分别来进行相关的实验。
实验思路
设计实验电路。可以用图 11.3-7 的实验电路做此实验
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
（ ），就可以计算出
该电阻丝所用材料的电阻率，
即
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。
电阻的测量 按实验电路图连接实物电路。改变滑动变阻器滑片的位置，读取多组电压、电流值，通过U-I 图像求得电阻 R。
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。
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。
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其直径就会产生比较大的误差。下面提供了几种测量直径的方案供大家选用。
几种测量电阻丝直径的方案：
参考案例 1：用刻度尺测量电阻丝的直径
我们可以采用累积的方法，即取一段新的电阻丝，在圆柱形物体上紧密缠绕（图11.3-8），用分度值为1 mm的刻度尺测出总宽度，再
除以圈数，这样便可以比较精度地测量电阻丝的直径了。
密绕法
几种测量电阻丝直径的方案：
参考案例 2：
用游标卡尺或螺旋测微器测量电阻丝的直径
为减小实验误差，在电阻丝的不同位置测量3次，求得直径的平均值
几种测量电阻丝直径的方案：
参考案例 2：
用游标卡尺或螺旋测微器测量电阻丝的直径
长度的测量及测量工具的选用
长度是物理学中基本的物理量，长度的测量是最基本的测量。常用的测量工具是刻度尺，初中我们已经学习了用刻度尺测量长度的方法和读数规则。现在我们进一步学习使用另外两种测量精度更高的工具。根据测量要求的不同，可以选用不同的测量工具。
游标卡尺
如图是游标卡尺的结构图。游标卡尺的主要部分是主尺 和一条可以沿着主尺滑动的游标尺 ，
介绍游标卡尺外测量爪、内测量爪、深度尺、紧固螺钉的作用
游标卡尺的原理
以 10 分度游标卡尺为例，如图 ，游标尺上有 10个小的等分刻度，总长 9 mm，每一分度为 0.9 mm，与主尺上的最小分度相差 0.1 mm。量爪并拢时主尺和游标尺的零刻度线对齐，它们的第一条刻度线相差 0.1 mm，第二条刻度线相差 0.2 mm，第三条刻度线相差 0.3 mm ……
游标卡尺的原理
当量爪间所测量物体的长度为 0.1 mm时，游标尺向右应移动 0.1 mm，这时它的第一条刻度线恰好与主尺的 1 mm 刻度线对齐。同样当游标尺的第五条刻度线跟主尺的 5 mm 刻度线对齐时，说明两量爪之间有0.5 mm 的宽度……
游标卡尺的原理
这样就将没有游标尺时主尺读数需要估读的问题转化为比较主尺上的刻度线与游标尺上的哪条刻
度线对齐的问题，提高了测量的精度。
游标卡尺的读数
如上图是用游标卡尺的外测量爪卡紧一个圆筒测圆筒外径时，游标尺与主尺的相对位置，则圆筒外径为多少？
分两步读数：
游标卡尺的读数
分两步读数：先读主尺上的刻度，如图 ，根据游标尺上零刻度线与主尺刻度线的相对位置，可知主尺读数是 23 mm ；再读游标尺上的刻度，如图为 10 分度游标卡尺，游标尺上的第七条刻度线与主尺上的刻度线对齐，其读数为 0.7 mm ；结合主尺及游标尺的读数得到被测长度为 23.7 mm。
读数=游标尺零刻度线左边露出的毫米整数
+精确度*与主尺最对齐的游标刻线数
不用估读
游标卡尺的读数练习
小球直径为________cm
1.75
游标卡尺的原理
从以上分析知：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。
常用的游标卡尺有 10 分度、20 分度和 50 分度三种。
20分度的游标卡尺
该游标卡尺的游标上有20 个小格，总长度为 19 mm，用它进行长度测量时，可以准确到多少？怎样读出测量值？
故游标尺上每一分度为 0.95 mm，与主尺上的最小分度相差 0.05 mm。故该尺精确度为0.05 mm
游标卡尺的读数练习
读数为______mm
102.35
（甲）
10
0
11
12
10
20
cm
50分度的游标卡尺
该游标卡尺的游标上有50 个小格，总长度为 49 mm，用它进行长度测量时，可以准确到多少？怎样读出测量值？
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
0
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
故游标尺上每一分度为 0.98 mm，与主尺上的最小分度相差 0.02 mm。故该尺精确度为0.02 mm
游标卡尺的读数练习
小球直径为_______mm
11.14
1
2
4
5
6
7
0
8
9
10
3
3
0
1
2
4
5
6
7
8
9
0
0
1
2
1
2
A
B
螺旋测微器
使用游标卡尺代替刻度尺能够提高测量的精确度。并能把精确度提高至0.02mm, 但是如果要直接测量一根细金属丝的直径，即便使用游标卡尺，误差仍然偏大，这时我们可以使用螺旋测微器（俗称千分尺）测量。
螺旋测微器的构造
如图是螺旋测微器的结构图。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。
螺旋测微器测量长度原理
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。螺旋测微器的固定刻度 B 的螺距是 0.5 mm，圆周上的可动刻度 E有 50 个等分刻度，因此可动刻度每旋转一格，
对应测微螺杆 F 前进或后退________
显然，用螺旋测微器测量可准确到 0.01 mm
读数时，先读固定刻度B上的刻度，如图，
观察到B上的半毫米刻度线已露出，故B上的读数为_______；再读可动刻度E上的刻度，考虑到每一格对应0.01 mm，可知E上的读数
为_______
螺旋测微器的读数
6.5 mm
22.5×0.01 mm ＝ 0.225 mm
综合 B 及E 的读数得到被测长度为 6.725 mm
当测砧与测微螺杆刚好挨紧时，正常情况下固定刻度与可动刻度对准的情景如何？
要估读
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。
螺旋测微器的使用
螺旋测微器的读数
图甲
0
5
10
20
25
15
读数为_______mm
读数为_______mm
1.194
1.193—1.196均可
1.556
1.555—1.558均可
谢谢