物理·选修3－1(人教版)
第10节 实验：测定金属的电阻率
?基础巩固
1．(双选)在做“测定金属的电阻率”的实验时，下列操作中正确的是( )
A．用刻度尺量出金属丝长度三次，算出平均值，然后将电线接入测量电路中
B．用螺旋测微器在金属丝三个不同部位各测量一次直径，算出它们的平均值
C．用伏安法测电阻时，多次测量对应的I、U值，算出其平均值，再代入公式，算出电阻
D．合上开关后立即读出两表的示数，后即断开电路，不能让金属丝通电时间过长
答案：BD
2．在测定金属电阻率的实验中，用伏安法测量电阻．将实验电路图画在方框中．为了完成整个实验，除在电路中已画出的器材外，还需要用哪些仪器？用这些仪器测量哪些量？
答：
________________________________________________________________________；
________________________________________________________________________.
计算电阻率ρ的公式是ρ＝________.
答案：用螺旋测微器测量金属丝的直径d.
用米尺测金属丝的长度，式中U是电压表测得的电压值，I是电流表测得的电流值．
3．某同学要测量一新材料制成的均匀圆柱体的电阻率ρ，完成下列部分步骤：
(1)用游标为20分度的卡尺测量其长度，如图甲所示，由图可知其长度为________mm.
答案：50.15
(2)用螺旋测微器测量其直径，如图乙所示，由图可知其直径为________mm.
答案：4.700
(3)用多用电表的电阻“×10”挡按正确的操作步骤测此圆柱体的电阻，表盘的示数如图所示，则该电阻的阻值约为________Ω.
答案：220
(4)该同学想用伏安法更精确地测量其电阻R，现有的器材及其代号和规格如下：
待测圆柱体电阻R；
电流表A1(量程0～4 mA，内阻约50 Ω)；
电流表A2(量程0～10 mA，内阻约30 Ω)；
电压表V1(量程0～3 V，内阻约10 kΩ)；
电压表V2(量程0～15 V，内阻约25 kΩ)；
直流电源E(电动势4 V，内阻不计)；
滑动变阻器R1(阻值范围0～15 Ω，允许通过的最大电流2.0 A)；
滑动变阻器R2(阻值范围0～2 kΩ，允许通过的最大电流0.5 A)；
开关S，导线若干．
为使实验误差较小，要求测得多组数据进行分析，请在线框中画出测量的电路图，并标明所用器材的代号．
答案：如图所示
?能力提升
4．在“测定金属导体的电阻率”的实验中，待测金属丝的电阻Rx约为5 Ω，实验室备有下列实验器材：
A．电压表○V1 (量程0～3 V，内阻约为15 kΩ)
B．电压表○V2 (量程0～15 V，内阻约为75 kΩ)
C．电流表○A1 (量程0～3 A，内阻约为0.2 Ω)
D．电流表○A2 (量程0～0.6 A，内阻约为11 Ω)
E．变阻器 R1(0～100 Ω，0.6 A)
F．变阻器R2(0～2 000 Ω，0.1 A)
G．电池组E(电动势为3 V，内阻约为0.3 Ω)
H．开关S，导线若干
(1)为减小实验误差，应选用的实验器材有(填代号)____________．
(2)为减小实验误差，应选用图中________(填甲或乙)为该实验的电路原理图，并按所选择的电路原理图把下图中的实物图用线连接起来．
(3)若用毫米刻度尺测得金属丝的长度为60.00 cm，用螺旋测微器测得金属丝的直径及两电表的示数如图所示，则金属丝的直径为________mm，电阻值为________Ω.
解析：掌握本实验的原理和方法．
(1)由于电源的电动势为3 V，所以电压表应选A.被测电阻阻值约为5 Ω，电路中的最大电流约为I＝＝ A＝0.6 A，电流表应选D.根据变阻器允许通过的最大电流可知，变阻器应选E.还要选用电池和开关，导线若干．故应选用的实验器材有ADEGH.
(2)由于>，应采用电流表外接法，应选乙所示电路，实物连接如下图所示．
(3)从螺旋测微器可以读出金属丝的直径为0.635 mm，从电压表可以读出电阻两端电压为1.20 V，从电流表可以读出流过电阻的电流为0.50 A，被测电阻的阻值为Rx＝＝ Ω＝2.4 Ω
答案：(1)ADEGH
(2)乙 见解析图所示
(3)0.635 2.4
课件44张PPT。第二章 恒定电流 第10节 实验：测定金属的电阻率 栏目链接关于金属的电阻率
银的电阻率最小．镀金并不是为了减小电阻，而是因为金的化学性质非常稳定，不容易氧化，接头上镀金是为了防止接触不良(不是因为金的导电能力比银好)．金比银耐腐蚀，稳定性好，这就是为什么高档的音视频插头以及航天科技中，触点都是用金的原因．
下表是几种金属导体在20 ℃时的电阻率. 栏目链接 栏目链接 可以看出金属的电阻率较小，合金的电阻率较大，非金属和一些金属氧化物更大，而绝缘体的电阻率极大. 锗，硅，硒，氧化铜，硼等的电阻率比绝缘体小而比金属大，我们把这类材料叫做半导体(semiconductors)． 栏目链接 栏目链接Ld电压(U)电流(I) 栏目链接 栏目链接实验原理及方法1．实验目的
(1)掌握电流表、电压表和滑动变阻器的使用方法.
(2)掌握螺旋测微器及游标卡尺的使用和读数方法．
(3)会用伏安法测电阻，进一步测定金属的电阻率． 栏目链接 栏目链接 栏目链接 栏目链接 ②螺旋测微器的原理．
固定刻度G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，因此每等分为0.01 mm，即可动刻度的精确度为0.01 mm.读数时要估读至毫米的千分位上，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半毫米的整数倍部分由固定刻度读出，不足半毫米部分由可动刻度读出．
测量值(毫米)＝固定刻度数(毫米)(注意半毫米刻度线是否露出)＋可动刻度数×0.01(毫米)＋千分位上的估读． 栏目链接 ④提示：螺旋测微器需要估读，最后一位数字为估计数字，读数和记数时估计位为有效数字的最后一位．
(3)游标卡尺的构造原理及读数．
①构造．
主尺、游标尺(主尺和游标尺上各有一个内外测量爪)、游标尺上还有一个深度尺，尺身上还有一个紧固螺钉． 栏目链接 栏目链接 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尺上小等分刻度有10个的、20个的、50个的，其读数见下表： 栏目链接 栏目链接 ④读数．
游标卡尺的读数方法是，首先从游标尺零刻度线左侧的主尺刻度线读出整毫米数，其次找到游标尺与主尺刻度线的“正对”位置，在游标尺上读出毫米的小数部分，它们的和即为所测长度值．游标卡尺的读数公式：
测量值＝主尺读数＋游标尺的读数， 栏目链接 即：L＝(10x＋y＋ns)mm，其中L为被测物体线度，x为对应的主尺上标的数字(即厘米数)，y为主尺上的整毫米数，n为与主尺上某刻度线对齐的游标尺刻度线的格数，s为此种卡尺的精度．以上公式中的(10x＋y)即为主尺读数，ns即为游标尺的读数．
十分度、二十分度和五十分度的游标尺的有关参数和游标尺
读数如下表所示： 栏目链接 栏目链接 ⑤提示：游标卡尺的读数应注意下列几点：
a．看清精确度； b．主尺上的单位应为厘米；c.区分零刻度与标尺最前端
3．实验器材
被测金属丝、毫米刻度尺、螺旋测微器、电流表、电压表、滑动变阻器、电池组、开关、导线若干． 栏目链接 栏目链接 栏目链接 5．注意事项
(1)器材的选取应遵从安全、准确、操作方便的原则．可以先估算出电路中的电流强度，然后再选取合适量程的电流表和电压表等器材．
(2)测量长度时，要测量接入电路中的金属丝的长度，而不是测量金属丝的全长．
(3)螺旋测微器的最小分度0.01 mm，应估读到0.001 mm. 栏目链接 (4)金属丝的电阻和电流表的内阻相差不很大，因此在用伏安法测电阻时应采用电流表的外接法，开始实验时滑动变阻器在电路中的阻值应调至最大，实验过程中通过金属丝的电流不宜过大，以防止温度升高电阻率发生变化．
(5)本实验由于电流表量程0～0.60 A，测量时通过金属丝的电流应控制在0.6 A以下，每次通电时间应尽量短(以能读取电表数据为准)，读数完毕立即断开单刀开关，防止温度升高使金属丝长度和电阻率发生明显变化． 栏目链接 栏目链接 例1 (1)如图甲所示的三把游标卡尺，它们的游标尺自左至右分别为9 mm长10等分、19 mm长20等分、49 mm长50等分，它们的读数依次为__________mm，________mm，________mm. 栏目链接(2)试读出下列螺旋测微器的读数 栏目链接 (3)①图丙用0.6 A量程时，对应刻度盘上每一小格代表________A，表针的示数是________A；当使用3 A量程时，对应刻度盘上每一小格代表________A，图中表针示数为________A. 栏目链接 ②图丁使用较小量程时，每小格表示______V，图中表针的示数为________V．若使用的是较大量程，则这时表盘刻度每小格表示________V，图中表针指示的是______V. 栏目链接 解析：(1)最左边图读数：整毫米数是17，不足1毫米数是7×0.1＝0.7 mm，最后结果是17＋0.7＝17.7 mm.中间图读数：整毫米数是23，不足1毫米数是17×0.05＝0.85 mm，最后结果是23＋0.85＝23.85 mm.最右边图读数：整毫米数是3，不足1毫米数是5×0.02＝0.10 mm，最后结果是3＋0.10＝3.10 mm.
(2)从左到右测微目镜手轮的读书分别为：0.861 mm；3.471 mm；7.320 mm；11.472 mm 栏目链接 (3)①使用0.6 A量程时，刻度盘上的每一小格为0.02 A，表针的示数为0.44 A；当换用3 A量程时，每一小格为0.1 A，表针示数为2.20 A.
②电压表使用3 V量程时，每小格表示0.1 V，表针示数为1.70 V；使用15 V量程时，每小格为0.5 V，表针示数为8.5 V.
答案：见解析 栏目链接 例2 ((2013·安徽高考)(1)在测定一根粗细均匀合金丝电阻率的实验中，利用螺旋测微器测定合金丝直径的过程如图所示，校零时的读数为________mm，合金丝的直径为________mm.
(2)为了精确测量合金丝的电阻Rx，设计出如图1所示的实验电路图，按照该电路图完成图2中的实物电路连接． 栏目链接 栏目链接 分析：(1)螺旋测微器的读数方法是固定刻度读数加上可动刻度读数，在读可动刻度读数时需估读；
(2)先将电源、电键与变阻器电阻丝两端连接，然后再连接测量电路即可． 栏目链接 解析：(1)图1中，螺旋测微器的固定刻度为0，可动刻度为0.01×0.7 mm＝0.007 mm，所以最终读数为0.007 mm；图1右边螺旋测微器的固定刻度为0.5 mm，可动刻度为0.01×14.5 mm＝0.145 mm，所以最终读数为0.645 mm；故合金丝的直径为0.645 mm－0.007 mm＝0.638 mm；
(2)根据电路图可知，电流表是外接法，滑动变阻器是分压式接法，连线实物图如图 栏目链接 答案：(1)0.007 0.638 (2)如图所示
点评：螺旋测微器的读数方法，固定刻度读数加上可动刻度读数，在读可动刻度读数时需估读；连接实物图时一般是从电源的正极出发依次连接，注意变阻器分压式的连接方法，连接测量电路时，先连主干路，最后再连接并联电路，注意电表正负极和量程． 栏目链接 例3 栏目链接 栏目链接 (1)实验中用螺旋测微器测得金属丝的直径如图甲所示，其示数为d＝________；
(2)按图乙所示电路测量金属丝的电阻，请在图丙的实物图上连线；
(3)若测得的金属丝直径用d表示，电流表G的读数用I表示，电压表V的读数用U表示，则由已知量和测得量的符号表示金属丝的长度L＝________. 栏目链接 解析：(1)螺旋测微器的读数为0 mm＋0.01×38 mm＋0.004 mm＝0.384 mm.
(2)实物连接如下图所示． 栏目链接 栏目链接 栏目链接
