11.3实验：导体电阻率的测量-2022-2023学年高二物理同步课件精选（人教版2019必修第三册）(共38张PPT)

(共38张PPT)
第3节 导体电阻率的测量
第十一章
电路及其应用
课标定位
1、掌握游标卡尺和螺旋测微器的使用和读数；
2、掌握电流表、电压表和滑动变阻器的使用；
3、学会利用伏安法测电阻，进一步测出金属丝的电阻率。
素养阐释
1、物理观念：伏安法、电阻
2、科学思维：掌握电表、测量电路、控制电路选择的基本原则，会进行实验误差分析；体会在不同条件下应用伏安法及其变式。
引入
因为电阻丝比较细，所以直接用刻度尺测量就会产生比较大的误差，有没有更为精确的测量工具呢？
要想求出金属丝的电阻率ρ,由R＝ρl/S得：
实验1 长度的测量及测量工具的选用
更加精确的测量工具----游标卡尺、螺旋测微器
外测量爪
紧固螺钉
内测量爪
游标尺
深度尺
主尺
1、游标卡尺
①结构
②游标卡尺使用方法：
测量时，右手拿住尺身，大拇指移动游标尺，左手拿待测物体，使待测物位于外测量爪之间，当与测量爪紧紧相贴时，即可读数。
测量圆环的外径
测量圆环的内径
主尺
游标
0
1
0
10
cm
主尺上的最小分度是1毫米，游标上有10个等分度，总长为主尺上的9毫米，则游标上每一个分度为0.9毫米
10毫米
9毫米
1毫米
0.9毫米
③测量原理—错位放大法
错位放大法
主尺
游标
0
1
0
10
cm
主尺上的1个最小分度与游标上1个分度相差为多少呢？
0.1毫米
主尺
游标
0
1
0
10
cm
当被测量的物体长度为零时，游标上的哪一根刻度线与主尺上刻度线相重合呢？
主尺刻度是9 mm还是1 cm
测量值=10 mm+0×0.1 mm
=10.0 mm
=1.00 cm
注意：主尺刻线要和游标尺 0刻线进行比较，不能把游标尺的左边缘当做0刻线；读数要和尺子的精确度保持一致.
当被测量的物体厚度为0.1mm时，主尺上的哪一根刻度线与游标上刻度线相重合呢？
主尺
游标
0
1
0
10
cm
游标向右移动0.1mm
主尺
游标
0
1
0
10
cm
当被测量的物体厚度为0.6mm时，主尺上的哪一根刻度线与游标上刻度线相重合呢？
游标向右移动0.6mm
主尺
游标
0
1
0
10
cm
只有第6条刻度线与主尺上的刻度线重合，其余的刻度线都与主尺上的刻度线不重合。
总结：10分度尺的测量精确度(0.1mm)
0
10
20
0
1
2
3
20分度游标卡尺
观察20分度和50分度的游标卡尺的主尺刻度与游标刻度的区别，思考它们的精确度是多少？又如何来读数呢？
精确度为0.05
读数包括以下三个步骤：
1、从主尺上读出主要部分，即游标尺的零刻度线对准的主尺上的刻度值A(应以mm为单位）。
2、找出从游标尺上的第N条刻度线与主尺上的某条刻度线对齐，然后根据游标尺的种类确定每分度的值u（10分度尺为0.1mm,20分度尺为0.05mm,50分度尺为0.02mm)，算出游标尺上计出的值B=N×u （ mm）
3、求出最后结果：X=A+B （mm)
⑤游标尺的读数方法（考点）
练习：
当被测量的物体厚度为27.7mm(2.77cm)时，游标上零刻度线大致的位置在哪？游标上哪一条刻度线与主尺上的刻度线相重合呢？
27.7mm
(2.77cm)
主尺
cm
3
10
游标
0
27
L=
27mm
+
7×0.1mm
7×0.1
= 27.7mm
一看：精确度
二看：游标尺上的0刻度线位置，区分零刻度与标尺最前端
三看：游标尺的哪条(第N条)刻度线与主尺上的刻度线对齐
主尺
1
游标尺
0
【课堂反馈1】请你读出下列游标卡尺的读数：
2 cm
10
20
L= + × =
两刻度对齐
5mm
17
0.05mm
5.85 mm
N
2、螺旋测微器
框架
旋钮
可动刻度
固定刻度
测微螺杆
微调旋钮
测砧
①结构
螺旋测微器是依据螺旋放大的原理制成的，即螺杆在螺母中旋转一周，螺杆便沿着旋转轴线方向前进或后退一个螺距的距离。因此，沿轴线方向移动的微小距离，就能用圆周上的读数表示出来。
②螺旋测微器的原理
a调零：使用前应先检查零点，方法是缓缓转动微调旋钮，使测微螺杆和测砧接触，到微调旋钮发出声音为止，此时可动尺（活动套筒）上的零刻线应当和固定套筒上的基准线（长横线）对正，否则有零误差；
③使用方法
b测量：左手持曲柄（U型框架），右手转动旋钮使测杆与测砧间距稍大于被测物，放入被测物，转动微调旋钮到夹住被测物，微调旋钮发出声音为止；
c读数：拨固定旋钮使测杆固定后读数。
螺旋测微器的精密螺纹的螺距是0.5mm，可动刻度有50个等分刻度，可动刻度旋转一周，前进或后退0.5mm，因此可动刻度每一小分度表示测微螺杆前进或后退0.5/50=0.01mm。由于还能再估读一位，可读到毫米的千分位。
①由固定刻度上读整毫米数；
②由可动刻度读格数,并估读,再乘以0.01；
③待测长度为两者之和。
④螺旋测微器的读数
固定刻度＋可动刻度×精度0.01mm＝读数
注意单位和半刻度是否漏出
要估读，不要单位
螺旋测微器的读数练习：
0
1
固定刻度：1
是否超过半刻度？
可动刻度25.0
25
30
20
读数L=
固定刻度
L= 1 + 0.5 + 0.250 = 1.750 mm
+
半刻度
+
可动刻度
是
0
1
2
固定刻度：2
是否超过半刻度？
可动刻度：34.4
35
40
30
读数L=
固定刻度
L= 2 + 0.0 + 0.344 = 2.344 mm
+
半刻度
+
可动刻度
否
螺旋测微器的读数练习：
①测量时，在测微螺杆快靠近被测物体时应停止使用旋钮，改用微调旋钮，避免产生过大的压力，既可使测量结果精确，又能保护螺旋测微器。
②在读数时，要注意固定刻度尺上表示半毫米的刻线是否已经露出。
③读数时，千分位要一位估读数字，即使固定刻度的零点正好与可动刻度的某一刻度线对齐，千分位上也应读取为“0”。
④用毕放回盒中，存放中测杆和测砧不要接触，长期不用，要涂油防锈。
注意事项
【课堂检测2】螺旋测微器读数___________
15
20
5
10
0
20
25
15
10mm+19.1×001mm=10.191mm
10.191mm
实验2：金属丝电阻率的测量
(1)电阻的测量
测电阻的分压式电路
按实验电路连接实物电路，改变滑动变阻器滑动触头的位置，
读出几组相应的电流表、电压表的示数，通过U-I图象求得电阻R。
(2)电阻丝有效长度的测量
电阻丝长度的测量应选用刻度尺。测量的并不是电阻丝的总长度，而是测量接入电路中的被测金属导线的有效长度
(3)电阻丝直径的测量
电阻丝较细，刻度尺会有较大的误差。用刻度尺时应用累积法测量电阻丝的直径，或使用游标卡尺、螺旋测微器提高测量的精度。
注意事项
(1)本实验中待测金属导线的电阻值较小，为了减小实验的系统误差，必须采用电流表外接法；
(2)测量待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，即电压表两并入点间的部分待测导线长度，测量时应将导线拉直；
(3)闭合开关S之前，一定要使滑动变阻器的滑动片处在有效电阻值最大的位置；
(4)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。并与该材料的电阻率进行比较，分析误差产生的原因。
课堂小结
实验1： 长度的测量及测量工具的选用
2、螺旋测微器原理、读数及使用
1、游标卡尺原理、读数及使用
实验2： 金属丝电阻率的测量
2、物理量的测量
1、实验思路
3、数据分析
【课堂检测1】测一根金属管的深度时，则这根金属管的深度是______cm；
1.055
1cm
2cm
3cm
0
10
20
主尺
游标尺
【课堂检测2】螺旋测微器(千分尺)的可动刻度上的刻度为50等份，每一小格表示________mm，旋钮每旋转一周，测微螺杆就前进或后退______mm。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所示，其读数应为__________mm。
0.01
0.5
5.667
解：螺旋测微器固定刻度读数为5.5 mm，
可动刻度读数为0.01×16.7 mm=0.167 mm，
所以读数为：5.5 mm+0.167 mm=5.667 mm。
【课堂检测3】利用螺旋测微器、米尺和如图2所示的器材测量一根粗细均匀的金属丝的电阻率。(1)根据提供的电路图，用笔画线代替导线，将题中的器材连接成实物电路，要求连线不能交叉，电流表(选择0～0.6A量程)、电压表(选择0～3V量程)
图2
(2)实验时，用螺旋测微器测量金属丝的直径和用米尺测量金属丝的长度示数如图3所示，电流表、电压表的读数如图4所示.则金属丝两端的电压U＝_______，电流I＝________，金属丝的长度l＝_________，直径d＝______________.
2.20 V
图3
图4
0.44 A
30.50 cm
1.850×10－3 m
(3)该金属丝的电阻率是_______________.(保留两位有效数字)
4.4×10－5 Ω·m