物理人教版（2019）必修第三册11.3实验：导体电阻率的测量（共28张ppt）

(共28张PPT)
复习回顾：
1.电阻定律的内容：
同种材料的导体，R 与它的长度l 成正比，与它的横截面积S 成反比；R 还与构成它的材料有关。
2.电阻的决定式：
3.电阻率：
S：测量导体的横截面积
l：测量导体的长度
R：测量导体的电阻
新知讲解：
几种长度测量工具:
刻度尺
游标卡尺
螺旋测微器
读数显微镜
新知讲解：
一、刻度尺
刻度尺的使用方法：
(1)使用前，观察其零刻度线、量程及最小分度值；
(2)测量时，刻度尺应与被测物体平行，紧贴被测物体；
(3)将刻度尺的零刻度线与被测长度的起始端对齐；
(4)观察示数时，视线应与刻度尺垂直，并与刻度线正对；
(5)读数时，应估计到分度值的下一位。
外测量爪
内测量爪
深度尺
主尺
游标尺
紧固螺母
新知讲解：
二、游标卡尺
1.结构：
新知讲解：
二、游标卡尺
2.分类：
1
0
5
10
0
0.1 mm
0.05 mm
1
0
5
15
10
0
20
2
0.02 mm
0
50
0
20
1
2
3
4
10
30
40
5
① 10分度的游标卡尺，精度：0.1 mm
② 20分度的游标卡尺，精度：0.05 mm
③ 50分度的游标卡尺，精度：0.02 mm
3.原理(以十分度为例)：
当游标尺的零刻度线与主尺的零刻度线对齐时，副尺上的第一条刻线、第二条刻线……依次与主尺的1mm刻线、2mm刻线……分别相差0.1mm、0.2mm……，副尺上第十条刻线正好对齐主尺上9mm刻度线，这种游标卡尺可以准确到0.1mm。
新知讲解：
二、游标卡尺
精度：0.1 mm
4.读数方法：
①以游标尺零刻线位置为准，在主尺上读取整毫米数。
②数游标尺上第几条刻线与主尺上的某一刻线对齐，乘以游标卡尺的精度得到毫米以下的小数部分。
新知讲解：
二、游标卡尺
注意：不需估读！
读数 = 主尺整mm值+精度×游标尺上对齐的刻度数
L =
23 mm
+
0.1 mm×7
= 23.7 mm
课堂练习：
1.游标卡尺主尺最小分度为 ，
图1尺的精度是 mm ，读数是 mm ;
图2中的精度是 mm ，读数是 mm 。
图 1
图 2
1 mm
0.1
40.8
0.05
10.45
10.95 mm
9.8 mm
11.80 mm
2.读出下列各游标卡尺的测量值。
课堂练习：
1.结构：
新知讲解：
三、螺旋测微器（千分尺）
测量螺杆
测砧
旋钮
微调旋钮
锁紧螺母
最小分度
固定刻度
可动刻度
尺架
量程
2.原理：
螺旋测微器的固定刻度B的螺距为 0.5 mm ，即可动刻度E每旋转一周， B前进或后退 0.5 mm 。可动刻度E上的刻度为50等份，每一小格表示 0.01 mm 。由于还能再估读一位，可读到毫米的千分位，故又名千分尺。
B
E
F
三、螺旋测微器（千分尺）
新知讲解：
3.读数：
测量时，当小砧和测微螺杆并拢时，可动刻度的零点若恰好与固定刻度的零点重合，旋出测微螺杆，并使小砧和测微螺杆的面正好接触待测长度的两端，那么测微螺杆向右移动的距离就是所测的长度。这个距离的整毫米数由固定刻度上读出，小数部分则由可动刻度读出。
三、螺旋测微器（千分尺）
新知讲解：
读数 = 固定刻度mm+精度0.01 mm ×可动刻度
L =
6.5 mm
+
0.01 mm×22.5
= 6.725 mm
注意：需要估读！
4.注意事项：
①测量时，在测微螺杆快靠近被测物体时应停止使用旋钮，而改用微调旋钮，避免产生过大压力，保护螺旋测微器；
②读数时，要注意固定刻度尺上表示半毫米的刻线是否露出；
③读数时，千分位有一位估读数字，不能随便扔掉，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当小砧和测微螺杆并拢时，可动刻度的零点与固定刻度的零点不相重合，将出现零误差，应加以修正，即在最后测长度的读数上去掉零误差的数值。
三、螺旋测微器（千分尺）
新知讲解：
3.读出下列各螺旋测微器的测量值。
课堂练习：
1.783 mm
1.780 mm
5.033 mm
四、电压表、电流表的读数
新知讲解：
1.用电压表和电流表测量电路中的电压和电流时，根据其分度值的不同进行相应估读。
2.估读方法：
(1)若电压表、电流表的分度值为1、0.1、0.01…，读数时要估读到分度值的下一位；
(2)若电压表、电流表的分度值不为上述情况，读数时要估读到分度值本位。
4. 如图是学生实验用的两个量程的电流表刻度盘，当用“－”和“0.6”两接线柱时，能测量的最大电流是________A，对应刻度盘上每一小格代表________A，图中表针的示数为________A；当使用“－”和“3”两个接线柱时，对应刻度盘上每一小格代表________A，图中表针的示数为________A。
课堂练习：
解析：
0～0.6 A量程的分度值是0.02 A，用二分估读法估读到分度值的二分之一，也就是读到0.01 A，所以图中示数为0.48 A；0～3 A量程分度值是0.1 A，用十分估读法估读到分度值的十分之一，也就是读到0.01 A，所以示数是2.40 A。
0.6
0.02
0.48
0.1
2.40
新知讲解：
实验三：测定金属丝的电阻率
1.实验目的：掌握螺旋测微器、游标卡尺的读数方法，会正确使用；练习使用电流表、电压表及伏安法测电阻；测定金属的电阻率。
2.实验原理：
①用伏安法测出金属丝的电阻，实验电路如图；
②由电阻定律 ，得 。
电阻丝有效长度(接入电路)的测量：毫米刻度尺
电阻丝直径的测量：游标卡尺、螺旋测微器
电阻的测量：电流表、电压表
新知讲解：
实验三：测定金属丝的电阻率
3.实验器材：螺旋测微器、毫米刻度尺、电压表、电流表、开关及导线、待测金属丝、电源、滑动变阻器等。
4.实验步骤：
①测直径：用螺旋测微器多次在金属丝不同位置测直径，并记录；
②连电路：按实验电路图连接电路；
③量长度：用毫米刻度尺多次测量金属丝的有效长度，并记录；
④求电阻：改变滑动变阻器滑片位置，读出几组相应I、U，记入表格内；
⑤拆除实验电路，整理好实验器材。
新知讲解：
实验三：测定金属丝的电阻率
5.数据处理：
①金属丝直径 d 的测量
特别注意半刻度是否露出；需要估读；多次测量求平均值。
②金属丝长度 l 的测量
应测量接入电路中的有效长度；需要估读；多次测量求平均值。
③电阻 R 的测量
(1)平均值法：用测量的 U、I 分别计算出电阻，再求出电阻的平均值。
(2)图像法：建立 U－I 坐标系，将数据描点作图，利用图像斜率求电阻。
④电阻率 的测量
新知讲解：
实验三：测定金属丝的电阻率
6.误差分析：
①金属丝直径、长度的测量，电流表、电压表的读数带来的偶然误差；
②电流表外接法，R测 < R真 导致 ρ测 < ρ真 (系统误差)；
③通电时间过长，电流过大，都会导致电阻率发生变化 (系统误差)。
7.注意事项：
①多次测量取平均值；
②金属丝电阻较小，一般采用外接法；
③闭合开关前， R滑max ，保护电路；
④通过金属丝的电流不宜过大，通电时间不宜过长，以免金属丝的温度明显升高，造成其电阻率在实验过程中逐渐增大。
课堂练习：
5.在测定阻值较小的金属的电阻率的实验中，为了减小实验误差，并要求在实验中获得较大的电压调节范围，在测量其电阻时应选择的电路是( )
D
课堂练习：
6.在“测定金属的电阻率”实验中，所用测量仪器均已校准。待测金属丝接入电路部分的长度约为50 cm 。
(1)用螺旋测微器测量金属丝的直径，其读数为________ mm 。
解析：读数为 0 mm＋39.8×0.01 mm＝0.398 mm
(2)用伏安法测金属丝的电阻Rx。实验所用电池组(提供电压为3 V)、电流表(内阻约0.1 Ω)、电压表(内阻约3 kΩ)、滑动变阻器R(0～20 Ω，额定电流2 A)、开关、导线若干。正确连接好电路，进行实验测量，记录数据如下：
次数 1 2 3 4 5 6 7
U/V 0.10 0.30 0.70 1.00 1.50 1.70 2.30
I/A 0.020 0.060 0.160 0.220 0.340 0.460 0.520
课堂练习：
由以上实验数据可知，他们测量Rx是采用下图中的________图(选填“甲”或“乙”)。
解析：
由实验数据可知Rx的阻值大约为5 Ω。由题知Rx RV，故电流表外接；
若滑动变阻器为限流式接法，电路中最小电流值Imin＝0.12 A，则Rx两端的电压最小值Umin＝IminRx＝0.6 V，而从实验数据可知Rx两端电压可为0.10 V，因此滑动变阻器应采用分压式接法。
甲
课堂练习：
(3)下图是测量Rx的实验器材实物图，图中已连接了部分导线，滑动变阻器的滑片P置于变阻器的一端。请根据(2)所选的电路图，补充完成图中实物间的连线，并使闭合开关的瞬间，电压表或电流表不至于被烧坏。
解析：
课堂练习：
(4)小组同学在坐标纸上建立U、I坐标系，如下图所示，图中已标出了与测量数据对应的4个坐标点。请在图中标出第2、4、6次测量数据的坐标点，并描绘出U－I图线。由图线得到金属丝的阻值Rx＝________Ω(保留2位有效数字)。
解析：图线应过原点，选尽可能多的点连成一条直线，不在直线上的点均匀分布在直线两侧。图线的斜率反映了金属丝的电阻，因此金属丝的电阻值Rx ≈ 4.4 Ω 。
4.4
课堂练习：
(5)根据以上数据可以估算出金属丝电阻率约为________。
A. 1×10－2 Ω·m B. 1×10－3 Ω·m
C. 1×10－6 Ω·m D. 1×10－8 Ω·m
(6)任何实验测量都存在误差，本实验所用测量仪器均已校准，下列关于误差的说法中正确的是________ (有多个正确选项)。
A. 用螺旋测微器测量金属丝直径时，由读数引起的误差属于系统误差
B. 由电流表和电压表内阻引起的误差属于偶然误差
C. 若将电流表和电压表的内阻计算在内，可以消除由测量仪表引起的系统误差
D. 用U－I图像处理数据求金属丝电阻可以减小偶然误差
C
CD