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1、成才之路成才之路 物理物理路漫漫其修远兮路漫漫其修远兮 吾将上下而求索吾将上下而求索人教版人教版 选修选修3-1 恒定电流恒定电流第二章第二章专题实验：测定金属的电阻率专题实验：测定金属的电阻率(同时练习使用游标卡尺和螺旋测微器同时练习使用游标卡尺和螺旋测微器) 第二章第二章重点难点突破重点难点突破1考点题型设计考点题型设计2重点难点突破重点难点突破一、游标卡尺一、游标卡尺1测量原理测量原理游游标标卡卡尺尺是是测测量量长长度度的的较较精精密密的的仪仪器器，它它的的主主要要部部分分由由一一根主尺和一根游标尺根主尺和一根游标尺(或称副尺或称副尺)构成，如图所示。构成，如图所示。主主尺尺的的最最小小
2、分分度度是是1mm，副副尺尺上上有有10个个等等分分刻刻度度，它它们们的的总总长长度度等等于于9mm，因因此此副副尺尺上上每每一一个个分分度度比比主主尺尺的的最最小小分分度度小小0.1mm。当当副副尺尺的的零零刻刻度度线线与与主主尺尺的的零零刻刻度度线线对对齐齐时时，副副尺尺上上的的第第一一条条刻刻线线、第第二二条条刻刻线线依依次次与与主主尺尺的的1mm刻刻线线、2mm刻刻线线分分别别相相差差0.1mm、0.2mm，副副尺尺上上第第十十条条刻刻线线正正好好对对齐齐主主尺尺上上9mm刻刻度度线线，这这种种游游标标卡卡尺尺可可以以准准确确到到0.1mm，其他不同准确度的游标卡尺的原理也是一样的。见
3、表格其他不同准确度的游标卡尺的原理也是一样的。见表格游标卡游标卡尺小格尺小格数数刻度总长刻度总长度度(mm)主尺与游标主尺与游标卡尺每小格卡尺每小格长度差长度差(mm)精度精度(mm)测量结果测量结果n为游标卡为游标卡尺上正对刻度左侧尺上正对刻度左侧的小格数的小格数(mm)1090.10.10.1n20190.050.050.05n50490.020.020.02n2.使用方法使用方法(1)校校零零位位：使使卡卡脚脚并并拢拢，查查看看游游标标与与主主尺尺零零刻刻线线是是否否对对齐齐，否则加以修正。否则加以修正。(2)测测量量：将将待待测测物物放放在在两两测测爪爪之之间间(注注：测测一一般般物物
4、长长用用外外测测爪爪，测测孔孔径径等等物物体体内内部部长长度度时时，用用内内测测爪爪，测测深深槽槽或或深深筒筒时时，用用游游标标后后的的深深度度尺尺窄窄片片)，移移动动游游标标，使使测测爪爪刚刚好好与与物物体体接接触触即即可读数。可读数。(3)读读数数：以以游游标标零零刻刻线线位位置置为为准准。在在主主尺尺上上读读取取毫毫米米数数L。看看游游标标上上第第几几条条刻刻线线与与主主尺尺上上的的某某一一刻刻线线对对齐齐，从从游游标标上上读读出出毫毫米米以以下下的的小小数数为为KL，式式中中K为为与与主主尺尺某某刻刻线线对对齐齐的的游标第游标第K条刻线，条刻线，L为游标卡尺的精度。为游标卡尺的精度。得
5、读数为得读数为LKL。3注意事项注意事项(1)不不管管是是10分分度度的的游游标标卡卡尺尺，还还是是20分分度度、50分分度度的的游游标标卡尺，在读数时均不需要向后估读一位。卡尺，在读数时均不需要向后估读一位。(2)读数时要使视线与尺垂直，避免产生视差。读数时要使视线与尺垂直，避免产生视差。(3)使使用用卡卡尺尺时时应应防防止止撞撞击击，切切不不可可用用游游标标卡卡尺尺量量度度毛毛坯坯，以免损伤测脚。以免损伤测脚。(4)测脚必须紧靠工件，用制动螺丝把游标尺固定后再读数。测脚必须紧靠工件，用制动螺丝把游标尺固定后再读数。(山山东东师师大大附附中中20142015学学年年高高二二检检测测)图图甲甲
6、为为一一游游标标卡卡尺尺的的结结构构示示意意图图，当当测测量量一一钢钢笔笔帽帽的的内内径径时时，应应该该用用游游标标卡卡尺尺的的_(填填“A”“B”或或“C”)进进行行测测量量；示示数数如如图图乙乙所示，该钢笔帽的内径为所示，该钢笔帽的内径为_mm。解解析析：测测量量尺尺寸寸较较小小管管件件的的内内径径时时用用游游标标卡卡尺尺的的A进进行行测测量量；测测量量尺尺寸寸较较小小管管件件的的外外径径时时用用游游标标卡卡尺尺的的B进进行行测测量量；测测量量深深度度时时用用游游标标卡卡尺尺的的C进进行行测测量量。钢钢管管帽帽的的内内径径：11mm60.05mm11.30mm。答案：答案：A11.30(或
7、或11.25或或11.35也算正确也算正确)二、螺旋测微器二、螺旋测微器1测量原理测量原理螺螺旋旋测测微微器器又又叫叫千千分分尺尺，它它是是一一种种比比游游标标卡卡尺尺更更精精密密的的测测量量长长度度的的仪仪器器，如如图图所所示示的的是是一一种种常常用用的的螺螺旋旋测测微微器器，用用它它测测量量长长度度可可以以准准确确到到0.01mm，它它的的测测砧砧A和和固固定定刻刻度度B固固定定在在尺尺架架C上上，可可动动刻刻度度E、旋旋钮钮D、微微调调旋旋钮钮D、测测微微螺螺杆杆F是是连连在在一一起起的的，并并通通过过精精密密螺螺纹纹套套在在B上上，精精密密螺螺纹纹的的螺螺距距为为0.5mm，即即D每每
8、旋旋转转一一周周，F前前进进或或者者后后退退0.5mm，可可动动刻刻度度E上上的的刻刻度度为为50等等分分，每每一一小小格格表表示示0.01mm，这这也也就就是是螺螺旋旋测测微微器器的的精度，即它可以精确到千分位，故也叫做千分尺。精度，即它可以精确到千分位，故也叫做千分尺。2使用方法使用方法(1)校校准准零零位位：测测量量前前使使测测微微螺螺杆杆F和和测测砧砧A并并拢拢，可可动动刻刻度度E的的零零刻刻度度与与固固定定刻刻度度B的的轴轴向向线线应应在在固固定定刻刻度度的的零零刻刻度度线线处处对齐，否则应加以修正。对齐，否则应加以修正。(2)测测量量：旋旋动动旋旋钮钮D，将将测测微微螺螺杆杆F旋旋
9、出出，把把被被测测的的物物体体放放入入A、F之之间间的的夹夹缝缝中中，转转动动D，当当F将将要要接接触触物物体体时时，再再轻轻轻轻转转动动微微调调旋旋钮钮D，当当听听到到“嗒嗒、嗒嗒”的的声声音音时时(表表明明待待测测物物刚刚好被夹住好被夹住)，然后转动锁紧手柄使，然后转动锁紧手柄使F止动。止动。(3)读读数数：测测量量时时被被测测物物体体长长度度的的整整数数毫毫米米数数由由固固定定刻刻度度读读出，小数部分由可动刻度读出。出，小数部分由可动刻度读出。测测量量值值(毫毫米米)固固定定刻刻度度数数(毫毫米米)(注注意意半半毫毫米米刻刻线线是是否否露露出出)可动刻度数可动刻度数(估读一位估读一位)0
10、.01(毫米毫米)3注意事项注意事项(1)测测量量时时，当当F将将要要接接触触被被测测物物体体时时，要要停停止止使使用用D，改改用用D，以以避避免免F和和被被测测物物体体间间产产生生过过大大的的压压力力，这这样样，既既可可以以保护仪器又能保证测量结果准确。保护仪器又能保证测量结果准确。(2)读读数数时时，要要注注意意固固定定刻刻度度上上表表示示半半毫毫米米的的刻刻度度线线是是否否已已经露出。经露出。(3)读读数数时时要要准准确确到到0.01mm，估估读读到到0.001mm，即即测测量量结结果果若若用用mm为为单单位位，则则小小数数点点后后面面必必须须保保留留三三位位。如如在在测测量量中中发发现
11、现可可动动刻刻度度中中某某刻刻度度线线正正好好与与固固定定刻刻度度的的水水平平线线对对齐齐，则则最最后后一一位位读读数数要要补补上上一一个个零零。如如某某同同学学读读出出的的读读数数为为“6.32mm”，肯定有效数字是错的，正确的应读成，肯定有效数字是错的，正确的应读成6.320mm。(青青州州市市20142015学学年年高高二二上上学学期期期期末末)某某同同学学利利用用螺螺旋旋测测微微器器测测量量一一金金属属板板的的厚厚度度。该该螺螺旋旋测测微微器器校校零零时时的的示示数数如如图图(a)所所示示，测测量量金金属属板板厚厚度度时时的的示示数数如如图图(b)所所示示。图图(a)所所示示读读数数为
12、为_mm，图图(b)所所示示读读数数为为_mm，所所测测金金属属板的厚度为板的厚度为_mm。答案：答案：0.0106.8606.850解解析析：螺螺旋旋测测微微器器的的精精确确度度为为0.01mm，固固定定刻刻度度读读数数时时要要注注意意半半毫毫米米刻刻度度线线是是否否露露出出，可可动动尺尺读读数数时时要要估估读读到到毫毫米米的的千千分分位位。图图(a)所所示示读读数数为为1.00.01mm0.010 mm。图图(b)所所示示固固 定定 刻刻 度度 读读 数数 为为 6.5mm， 可可 动动 尺尺 读读 数数 为为 36.00.01mm0.360mm，图图(b)所所示示读读数数为为(6.50.
13、360)mm6.860mm。金金属属板的厚度为板的厚度为(6.8600.010)mm6.850mm。2实验步骤实验步骤(1)用用螺螺旋旋测测微微器器在在导导线线的的三三个个不不同同位位置置上上各各测测一一次次，并并记记录。录。(2)将将金金属属丝丝两两端端固固定定在在接接线线柱柱上上悬悬空空挂挂直直，用用毫毫米米刻刻度度尺尺测测量量接接入入电电路路的的金金属属丝丝长长度度l(即即有有效效长长度度)，反反复复测测量量三三次次，并并记录。记录。(3)依依照照图图中中所所示示的的电电路路图图用用导导线线把把器器材材连连好好，并并把把滑滑动动变变阻器的阻值调至最大。阻器的阻值调至最大。(4)电电路路经
14、经检检查查确确认认无无误误后后，闭闭合合开开关关S。改改变变滑滑动动变变阻阻器器滑滑动动触触头头的的位位置置，读读出出几几组组相相应应的的电电流流表表、电电压压表表的的示示数数I和和U的值，记入表格内，断开开关的值，记入表格内，断开开关S。(5)拆除实验电路，整理好实验器材。拆除实验电路，整理好实验器材。3数据处理数据处理(1)金属导线直径的读数金属导线直径的读数特别小心半刻度是否露出。特别小心半刻度是否露出。因因螺螺旋旋测测微微器器的的精精确确度度为为0.01mm，可可动动刻刻度度上上对对齐齐的的格格数数需需要要估估读读，所所以以，若若以以毫毫米米为为单单位位的的话话，最最后后一一位位应应出
15、出现现在小数点后的第三位上。在小数点后的第三位上。把三个不同位置的测量值求平均值作为直径把三个不同位置的测量值求平均值作为直径d。(2)金属丝长度的测量金属丝长度的测量应测量接入电路中的有效长度；应测量接入电路中的有效长度；因因为为用用的的是是毫毫米米刻刻度度尺尺，读读数数时时要要读读到到毫毫米米的的下下一一位位；(别忘记估读别忘记估读)把把3次测量平均值作为长度次测量平均值作为长度l。5注意事项注意事项(1)测测量量导导线线的的长长度度时时应应当当测测量量连连入入电电路路的的导导线线的的有有效效长长度度(而不是金属丝的总长度而不是金属丝的总长度)。(2)由由于于被被测测金金属属导导线线的的阻
16、阻值值较较小小，为为了了减减小小测测量量误误差差，应应选用电流表外接法。选用电流表外接法。(3)闭闭合合开开关关S之之前前，一一定定要要使使滑滑动动变变阻阻器器的的滑滑片片处处在在有有效效电阻值最大的位置。电阻值最大的位置。(4)为准确求出为准确求出R的平均值，应采用的平均值，应采用UI图象法求电阻。图象法求电阻。(5)在在用用伏伏安安法法测测电电阻阻时时，通通过过待待测测导导线线的的电电流流I的的值值不不宜宜过过大大(电电流流表表用用00.6A量量程程)，通通电电时时间间不不宜宜过过长长，以以免免金金属属导导线的温度过高，造成其电阻率在实验过程中增大。线的温度过高，造成其电阻率在实验过程中增
17、大。考点题型设计考点题型设计现现有有一一合合金金制制成成的的圆圆柱柱体体。为为测测量量该该合合金金的的电电阻阻率率，现现用用伏伏安安法法测测量量圆圆柱柱体体两两端端之之间间的的电电阻阻，用用螺螺旋旋测测微微器器测测量量该该圆圆柱柱体体的的直直径径，用用游游标标卡卡尺尺测测量量该该圆圆柱柱体体的长度。螺旋测微器和游标卡尺的示数如图甲和图乙所示。的长度。螺旋测微器和游标卡尺的示数如图甲和图乙所示。实验原理与仪器读数实验原理与仪器读数(1)由由图图读读得得圆圆柱柱体体的的直直径径为为_mm，长长度度为为_cm。(2)若若流流经经圆圆柱柱体体的的电电流流为为I，圆圆柱柱体体两两端端之之间间的的电电压压
18、为为U，圆圆柱柱体体的的直直径径和和长长度度分分别别用用D、L表表示示，则则用用D、L、I、U表表示示的电阻率的关系式为的电阻率的关系式为_。(淄淄博博市市20142015学学年年高高二二上上学学期期检检测测)某某同同学学测测量量一一个个圆柱体的电阻率，需要测量圆柱体的尺寸和电阻。圆柱体的电阻率，需要测量圆柱体的尺寸和电阻。(1)分分别别使使用用游游标标卡卡尺尺和和螺螺旋旋测测微微器器测测量量圆圆柱柱体体的的长长度度和和直直 径径 ， 某某 次次 测测 量量 的的 示示 数数 如如 图图 (a)和和 图图 (b)所所 示示 ， 长长 度度 为为_cm，直径为，直径为_mm。(2)按图按图(c)
19、连接电路后，实验操作如下：连接电路后，实验操作如下：(a)将将滑滑动动变变阻阻器器R1的的阻阻值值置置于于最最_处处(填填“大大”或或“小小”)；将将S2拨拨向向接接点点1，闭闭合合S1，调调节节R1，使使电电流流表表示示数数为为I0；(b)将将电电阻阻箱箱R2的的阻阻值值调调至至最最_(填填“大大”或或“小小”)；将将S2拨拨向向接接点点2；保保持持R1不不变变，调调节节R2，使使电电流流表表示示数数仍仍为为I0，此时，此时R2阻值为阻值为1280；(3)由此可知，圆柱体的电阻为由此可知，圆柱体的电阻为_。答案：答案：(1)5.015.315(2)大大大大(3)1280解解析析：(1)游游标
20、标卡卡尺尺读读数数时时要要注注意意，游游标标零零刻刻度度线线在在5cm之之后后，第第1根根刻刻度度与与主主刻刻线线对对齐齐，所所读读数数为为5cm0.1mm5.01cm；螺旋测微器读数为；螺旋测微器读数为5.315mm。(2)滑滑动动变变阻阻器器R1的的阻阻值值应应置置于于最最大大，在在S2拨拨向向2之之前前应应将将电阻箱电阻箱R2的阻值调到最大；的阻值调到最大；(3)由等效替代可知圆柱体的电阻为由等效替代可知圆柱体的电阻为1280。 利利用用螺螺旋旋测测微微器器、米米尺尺和和如如图图所所示示的的器器材材(其其中中电电流流表表的的内内阻阻为为1，电电压压表表的的内内阻阻为为5k)测测量一根粗细
21、均匀的阻值约为量一根粗细均匀的阻值约为5的金属丝的电阻率。的金属丝的电阻率。电路设计与仪器选择电路设计与仪器选择(1)用用笔笔画画线线代代替替导导线线，将将图图甲甲中中的的器器材材连连接接成成实实物物电电路路，要要求求尽尽量量避避免免交交叉叉，电电流流表表、电电压压表表应应该该选选择择合合适适的的量量程程(已已知知电源的电动势为电源的电动势为6V，滑动变阻器的阻值为，滑动变阻器的阻值为020)。(2)实实验验时时，用用螺螺旋旋测测微微器器测测量量金金属属丝丝的的直直径径和和用用米米尺尺测测量量金金属属丝丝的的长长度度示示数数如如图图乙乙所所示示，电电流流表表、电电压压表表的的读读数数如如图图丙
22、丙所所示示。由由图图可可以以读读出出金金属属丝丝两两端端的的电电压压U_，流流过过金金属属丝丝的的电电流流I_，金金属属丝丝的的长长度度L_，金金属属丝丝的直径的直径d_。解解析析：(1)由由于于金金属属丝丝的的电电阻阻比比电电压压表表的的内内阻阻小小得得多多，因因此此采采用用电电流流表表外外接接法法；由由于于金金属属丝丝的的电电阻阻比比滑滑动动变变阻阻器器的的总总电电阻阻要要小小，因因此此采采用用限限流流式式接接法法，为为了了保保证证滑滑动动变变阻阻器器起起限限流流作作用用，滑滑动动变变阻阻器器应应该该连连接接“A(B)、C”或或“A(B)、D”几几个个接接线线柱柱；电电流表应该连接流表应该
23、连接“”接线柱和接线柱和“0.6”接线柱，具体连线如图所示。接线柱，具体连线如图所示。答答案案：(1)见见解解析析(2)2.20V0.440A30.50cm1.850 103m(3)4.4105m(1)在在下下列列器器材材中中选选用用合合适适器器材材用用伏伏安安法法尽尽可可能能精精确确地地测测量量其电阻，应选其电阻，应选_(填序号填序号)。A电流表电流表A1：量程为：量程为10mA，内阻约为，内阻约为10B电流表电流表A2：量程为：量程为3A，内阻约为，内阻约为0.1C电压表电压表V1：量程为：量程为15V，内阻约为，内阻约为30kD电压表电压表V2：量程为：量程为6V，内阻约为，内阻约为15kE滑动变阻器：最大阻值为滑动变阻器：最大阻值为20，额定电流，额定电流1AF低压直流电源：电压低压直流电源：电压6V，内阻忽略，内阻忽略G电键电键K，导线若干，导线若干(2)下图为实验电路图，请将实验电路图补充完整。下图为实验电路图，请将实验电路图补充完整。答案：答案：(1)ADEFG(2)如图所示如图所示
