《2022-2023学年高二物理人教必修三备课必备讲义 实验：导体电阻率的测量（原卷版）》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2022-2023学年高二物理人教必修三备课必备讲义 实验：导体电阻率的测量（原卷版）（14页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第十一章 电路及其应用11.3 实验：导体电阻率的测量 课程标准课标解读1.掌握游标卡尺和螺旋测微器的读数方法。2掌握电流表、电压表的读数方法。3掌握测量金属丝电阻率的实验原理和方法。4了解伏安法测电阻的思路及实验数据的处理方法。1理解游标卡尺的原理，学会使用游标卡尺测量长度。2理解螺旋测微器的原理，学会使用螺旋测微器测量长度。3理解测量电阻率的实验原理及实验方法。4通过分组实验，学会测量导体的电阻率，并能进行误差分析。5. 通过使用游标卡尺或螺旋测微器测量长度，以及测量电阻等过程，进一步形成自觉遵守实验操作规程和谨慎操作的习惯。知识点01 游标卡尺的原理及读数方法1.构造： 、 (主尺和游标
2、尺上各有一个内、外测量爪)、游标卡尺上还有一个 。(如图所示)2.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 mm。常见的游标尺上小等分刻度有10个、20个、50个的，其规格见下表：刻度格数(分度)刻度总长度1 mm与每小格的差值精确度(可精确到)109 mm0.1 mm0.1 mm2019 mm0.05 mm0.05 mm5049 mm0.02 mm0.02 mm3.用途：测量厚度、长度、深度、内径、外径等。4.读数：若用x表示从主尺上读出的整毫米数，K表示从游标尺上读出与主尺上某一刻度线对齐的游标
3、的格数，则记录结果表示为 mm。【即学即练1】如图甲为一游标卡尺的结构示意图 .当测量一钢笔帽的内径时，应该用游标卡尺的_(选填“A”“B”或“C”)进行测量；示数如图乙所示，该钢笔帽的内径为_ mm.知识点02 螺旋测微器的原理及读数方法1.构造及原理如图所示，它的测砧A和固定刻度B固定在尺架C上，可动刻度E、旋钮D和微调旋钮D是与测微螺杆F连在一起的，并通过精密螺纹套在B上，精密螺纹的螺距是0.5 mm，即旋钮D每转一周，测微螺杆F前进或后退 mm，可动刻度分成50等份，每一等份表示0.01 mm。2.使用方法当A与F并拢时，可动刻度E的零点恰好跟固定刻度B的零点重合，逆时针旋转旋钮D，将
4、测微螺杆F旋出，把被测物体放入A、F之间的夹缝中，再顺时针旋转旋钮D，F快要接触被测物时，要停止使用旋钮D，改用微调旋钮D，直到听到“喀喀”声。3.读数方法L (估读一位)分度值。注意：以毫米为单位时，小数点后面要有3位有效数字，特别是最后一位估读数字为零时，不能省略。在读数时注意半毫米刻度线是否已露出。【即学即练2】某同学利用螺旋测微器测量一金属板的厚度 .该螺旋测微器校零时的示数如图甲所示，测量金属板厚度时的示数如图乙所示 .图甲所示读数为_ mm，图乙所示读数为_ mm，所测金属板的厚度为_ mm.知识点03 金属丝电阻率的测量1实验原理(1)把金属丝接入电路中，用伏安法测金属丝的电阻R
5、(R)。电路原理图如图所示。(2)用毫米刻度尺测出金属丝的长度l，用螺旋测微器测出金属丝的直径d，算出横截面积S(S)。(3)由电阻定律R，得，求出电阻率。2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、被测金属丝、电池、滑动变阻器。3实验步骤(1)测直径：用螺旋测微器在被测金属丝上三个不同位置各测一次直径，并记录。(2)连电路：按如图所示的电路图连接实验电路。(3)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。 (4)电阻的测量： 按实验电路图连
6、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UI图像求得电阻 R。4数据处理电阻R的数值可用以下两种方法确定：(1)计算法：利用每次测量的U、I值分别计算出电阻，再求出电阻的平均值作为测量结果。(2)图像法：可建立IU坐标系，将测量的U、I值描点作出图像，利用图像的斜率的倒数来求出电阻值R。5实验注意事项(1)因一般金属丝电阻较小，为了减少实验的系统误差，必须选择电流表外接法。(2)本实验若用限流式接法，在接通电源之前应将滑动变阻器调到阻值最大状态。(3)测量l时应测接入电路的金属丝的有效长度(即两接线柱之间的长度，且金属丝伸直)；在金属丝的3个不同位置上用螺旋测微器
7、测量直径d。(4)电流不宜过大(电流表用00.6 A量程)，通电时间不宜太长，以免电阻率因温度升高而变化。【即学即练3】在“测定金属丝的电阻率”的实验中：(1)用螺旋测微器测量金属丝的直径，其示数如图1所示，则该金属丝直径的测量值d_ mm.图1(2)请根据如图2甲所示电路图，用笔画线代替导线将图乙中的实验器材连接起来，并使滑动变阻器的滑片P置于b端时接通电路后的电流最小图2(3)若通过测量可知，金属丝的长度为l，直径为d，通过金属丝的电流为I，对应金属丝两端的电压为U，由此可计算得出金属丝的电阻率_.(用题目所给字母和通用数学符号表示)考法01 游标卡尺的原理及读数【典例1】某同学用游标卡尺
8、分别测量金属圆管的内、外壁直径，游标卡尺的示数分别如图 (a)和(b)所示 .由图可读出，圆管内壁的直径为_ cm，圆管外壁的直径为_ cm；由此可计算出金属圆管横截面的面积 .考法02 螺旋测微器的原理及读数【典例2】读出图中给出的螺旋测微器的示数 .甲：_mm，乙：_mm，丙：_mm.考法03 实验数据处理【典例3】在“测定金属丝的电阻率”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，其中某一次测量结果如图3所示，其读数应为_ mm(该值接近多次测量的平均值)图3(2)用伏安法测金属丝的电阻Rx.实验所用器材为电池组(3 V)、
9、电流表、电压表、滑动变阻器R(020 ，额定电流2 A)、开关、导线若干某小组同学利用以上器材按照图4正确连接好电路，进行实验测量，记录数据如下：图4次数1234567U/V0.100.300.701.001.501.702.30I/A0.0200.0600.1600.2200.3400.4600.520(3)图5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置于滑动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图5(4)这个小组的同学在坐标纸上建立UI坐标系，如图6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
10、描绘出UI图线由图线得到金属丝的阻值Rx_ (保留两位有效数字)图6(5)根据以上数据可以估算出金属丝电阻率约为_A1102 m B1103 mC1106 m D1108 m分层提分题组A 基础过关练1. 读出图中游标卡尺和螺旋测微器的读数，游标卡尺的读数为_ mm；螺旋测微器的读数为_ mm.2. 某同学用20分度的游标卡尺测量一薄金属圆板的直径D，用螺旋测微器测量其厚度d，示数如图甲、乙所示 .由图可读出D_ mm，d_ mm.3 .某实验小组在做“测定金属的电阻率”的实验过程中，正确操作获得金属丝的直径以及电流表、电压表的读数如图甲、乙、丙所示，则它们的读数依次是_ mm、_ A、_ V
11、.4. 读出图中给出的螺旋测微器和游标卡尺的示数，螺旋测微器的示数为_ mm，游标卡尺A的示数为_ cm，游标卡尺B的示数为_ cm.5. 实验室新进了一批低电阻的金属丝(如实物图中电阻),已知金属丝的电阻率=1.710-8 m。课外活动小组的同学们设计了一个实验来测算使用的金属丝长度。他们选择了电流表、电压表、开关、滑动变阻器、螺旋测微器(千分尺)、导线和学生电源等器材。在实验中,尽量减小实验误差,并在实验中获得较大的电压调节范围。(1)应从下图所示的A、B、C、D四个电路中选择电路来测量金属丝电阻。(2)请把下面的实物按照原理图连接起来,要求导线不能交叉。(3)他们使用千分尺测量金属丝的直
12、径,示数如图所示,金属丝的直径为mm。(4)实验中电压表示数为2.0 V时,电流表示数为0.5 A,根据金属丝的电阻值,可估算出金属丝的长度约为m。(结果保留三位有效数字)6. 在“测定金属丝的电阻率”的实验中，小张同学选用毫米刻度尺测量金属丝的有效长度，当金属丝的左端与毫米刻度尺的“0”刻度对齐时，右端如图8甲所示；用螺旋测微器测量金属丝的直径如图乙所示；用伏安法测得多组U、I数据，作出该金属丝的伏安特性曲线如图丙所示图8(1)金属丝的有效长度L为_ cm，直径D为_ mm，电阻R为_ .(2)将测得的数据代入公式_，即可求出金属丝的电阻率用第(1)问给出的字母表示7. 某同学测量一段长度已
13、知的电阻丝的电阻率实验操作如下：(1)螺旋测微器如图所示在测量电阻丝的直径时，先将电阻丝轻轻地夹在测砧与测微螺杆之间，使电阻丝与测微螺杆、测砧刚好接触，再旋动_(选填“A”“B”或“C”)，直到听到“喀喀”的声音，以保证压力适当，同时防止螺旋测微器的损坏 (2)选择电阻丝的_(选填“同一”或“不同”)位置进行多次测量，取其平均值作为电阻丝的直径(3)图甲中Rx为待测电阻丝请用笔画线代替导线，将滑动变阻器接入图乙实物电路中的正确位置 (4)为测量Rx，利用图甲所示的电路，调节滑动变阻器测得5组电压U1和电流I1的值，作出的U1I1关系图像如图11所示接着，将电压表改接在a、b两端，测得5组电压U
14、2和电流I2的值，数据见下表：U2/V0.501.021.542.052.55I2/mA20.040.060.080.0100.0请根据表中的数据，在图中方格纸上作出U2I2图像 (5)由此，可求得电阻丝的阻值Rx_.根据电阻定律可得到电阻丝的电阻率8. (1)某实验小组在“测定金属电阻率”的实验过程中，正确操作获得金属丝的直径以及电流表、电压表的读数如图甲、乙、丙所示，(已知电流表选0.6 A量程，电压表选3 V量程)，则它们的读数值依次是_mm、_A、_V。(2)已知实验中所用的电流表内阻约几欧，电压表内阻约20 k，则本实验电路应当采用图丁中的_(选填“A”或“B”)，用此电路测量的金属丝电阻比
