【物理】实验：导体电阻率的测量课件 2024-2025学年高二上学期物理人教版（2019）必修第三册

第十一章电路及其应用11.3实验：导体电阻率的测量（1）读数电阻率是反映材料导电性能的物理量，这一节我们来测量导体的电阻率。如果根据导体的电阻、长度和截面积来求出电阻率，就需要测量电阻和长度等。下面我们分别来进行相关的实验。一、游标卡尺1、结构01234567890012345678910B游标尺A主尺C外测量爪F深度尺D内测量爪G被测球体F紧固螺钉两条零刻线的间距等于各测量点的间距E尺身2、测量方法测量外径测量内径测量内径深度

游标的零刻度线与主尺的零刻度线重合时，只有游标的第10条刻度线与主尺的9mm刻度线重合，其余的刻度线都不重合。游标的第一条刻度线在主尺的1mm刻度左边0.1mm处，游标的第二条刻度线在主尺的2mm刻度左边0.2mm处等等。游标的第几条刻度线与主尺的刻度线重合，就是零点几毫米。（1）10分度游标卡尺的原理3、原理及读数（2）20分度游标卡尺的原理（3）50分度游标卡尺的原理原理:是利用主尺的单位刻度(1mm)与游标尺的单位刻度之间固定的微量差值来提高测量精度的。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数量的小等分刻度少1mm。常见的游标卡尺有10分度、20分度和50分度三种。见下表:游标尺总刻度格数(分度)游标尺刻度总长度每小格与1mm的差值精确度(可准确到)109mm0.1mm0.1mm2019mm0.05mm0.05mm5049mm0.02mm0.02mm游标卡尺的读数规则（以mm为单位）（1）首先要弄清该尺的精度。（2）接着从主尺上读出整毫米数（游标尺O前）。（3）再从游标尺上读出对齐的刻度值。（4）最后确定测量结果。（5）有效数字：看精确度位数注意：不需估读！读数=主尺整mm值+游标尺的对齐刻度数×精确度答案:11.4mm答案:11.50mm答案:50.15mm答案:10.94mm1、结构二、螺旋测微器A测砧F测微螺杆B固定刻度C尺架G锁紧装置E可动刻度D旋钮D’微调旋钮当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。2、使用方法:3、原理固定刻度：每刻度为1毫米可动刻度：50等分，对应主尺上的0.5毫米，每等分为0.01毫米半毫米刻度线可动刻度每旋转一格，对应测微旋杆前进或后退0.01mm4、读数可动刻度：36.4固定刻度：6mmL=6+36.4×0.01mm=6.364mm测量读数=固定刻度+可动刻度（估读）×0.01mm读数步骤：（以mm为单位）1.读出固定刻度上的读数。（注意半刻线是否露出）2.读出可动刻度上的读数。（注意需要估读）3.用可动刻度乘以0.01mm。（不要省略末位的零）4.L=固定刻度数+可动刻度数(估读一位)×精确度(0.01)。答案：0.5mm+49.0×0.01mm=0.990mm49.0×0.01mm0.5mm答案:0.482mm答案:3.873mm答案:5.665mm答案:0.990mm答案:6.703mm答案:7.030mm三、电表读数常用的电压表和电流表有多个量程，每个量程的刻度标识是不一样的，也就是说精确度不一样（最小刻度有0.1、0.2、0.5等），对应的读数方法也不一样。确定量程：再判断精确度即每一个小格是多少，先读整，再读零；测量误差出现在哪一位，读数就相应读到哪一位。1）最小分度为“1”的仪器，测量误差出现在下一位，下一位按十分之一估读。如量程是3A（3V）的电流（压）档，最小刻度是0.1A（0.1V），估读到0.01A（V）（读到最小刻度下一位）

2）最小分度为“2”或“5”的仪器，测量误差出现在同一位上，同一位按二分之一或五分之一估读。如量程为0.6A的电流表，最小分度为0.02A，估读半小格，不足半小格的舍去，超过半小格的按半小格估读。量程为15V的伏特表，最小分度为0.5V，估读五分之几小格．（读到最小刻度这一位）

0---3:(0.1)0-0.6:(0.02)0--15:(0.5)0.25，1.00，2.280.05，0.20，0.461.2，5.0，11.4给出一段金属丝，我们该如何测出它的电阻率呢？一、实验思路电阻R直径d长度l二、物理量的测量1、测量电阻丝的有效长度l（毫米刻度尺，分度值为1mm，可读到0.1mm）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。123平均值l/cm2、测量电阻丝的直径d方案1：用刻度尺测量电阻丝的直径方案2：用游标卡尺或螺旋测微器测量电阻丝的直径测多算少，减小偶然误差。在电阻丝的不同位置测量3次，取平均值。注意：用游标卡尺测量时，电阻丝应该置于外测量爪的平面处；用螺旋测微器测量时，当接近电阻丝时，须转动微调旋钮。123平均值d/mm3、伏安法测量电阻丝的电阻。电路原理图实物连接图改变滑动变阻器的阻值，测出多组电压和电流。123456电压/V电流/A用图象法求电阻：k=R利用R=U/I，计算出电阻，取平均值。三、实验器材螺旋测微器或游标卡尺、毫米刻度尺、电压表、电流表、定值电阻、开关及导线、被测金属导线、电池、滑动变阻器。四、实验步骤1.测直径:用螺旋测微器或游标卡尺在被测金属丝上三个不同位置各测一次直径,并记录。2.量长度:用毫米刻度尺测量接入电路中的被测金属丝的有效长度,反复测量3次,并记录。3.连电路:按原理图所示的电路图连接实验电路。4.求电阻:把滑动变阻器的滑片调节到使电压表为零的位置,电路经检查确认无误后,闭合开关S。改变滑动变阻器滑片的位置,读出几组相应的电流表、电压表的示数I和U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。五、实验误差(1)直径测量。(2)长度测量。(3)电路中电流表及电压表内阻对电阻测量的影响。(4)通电电流大小,时间长短,致使电阻丝发热,电阻率随之变化。六、注意事项（具体见非常学案50页）(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)本实验滑动变阻器若用分压式接法,在接通电源之前应将滑动变阻器调到电压表为零的状态。(3)测量l时应测接入电路中的金属丝的有效长度(即两接线柱之间的长度);在金属丝的3个不同位置上用螺旋测微器或游标卡尺测量直径d。(4)电流不宜过大，通电时间不能太长,以免电阻率因温度升高而变化。①、电流表接在电压表两接线柱外侧，通常叫“电流表外接法”②电流表接在电压表两接线柱内侧，通常叫“电流表内接法”注：因为电流表、电压表内阻分别有分压、分流作用,因此两种方法测量电阻都有误差．伏安法测电阻测量电路的两种接法①电流表内接法②电流表外接法UV＝UR＋UA＞URIA＝IR

UV＝URIA＝IR＋IV＞IR测量电路的选择（内、外接）①直接比较法：当Rx>>RA时，采用内接法当Rx<<Rv时，采用外接法内接法外接法注意：电流表A内阻已知用内接法，电压表V内阻已知用外接法。

在伏安法测电阻的实验中，待测电阻Rx的阻值约为200Ω，电压表的内阻约为2kΩ，电流表的内阻约为10Ω，测量电路中电流表的连接方式如图(a)(b)所示，若将图中测得的电阻值分别记为Rx1和Rx2，则________(选填“Rx1”或“Rx2”)更接近待测电阻的真实值，且测量值Rx1________(选填“大于”“等于”或“小于”)真实值，测量值Rx2________(选填“大于”“等于”或“小于”)真实值。[答案]

Rx1大于小于③试触法：如图，把电压表的可动接线端分别试接b、c两点，观察两电表的示数变化，若电流表示数变化明显

，说明电压表分流作用大，选内接法，若电压表示数变化明显

，说明电流表分压作用大，选外接法。一个未知电阻Rx无法估计其电阻值，某同学用伏安法测电阻的两种电路各测量一次，如图所示，按甲图测得数据是2.8V、4.0mA,按乙图测得数据是2.7V、5.0mA,由此可知按

图所示的电路测量的误差较小，Rx的真实值更接近于

Ω结果偏

。甲乙甲700RAVARV大伏安法测电阻供电电路的两种接法限流式：“一上一下”分压式：

“两下一上”它的接线方式是电源、滑动变阻器与待测电阻三者串联．接线方式是电源与滑动变阻器组成闭合电路，而待测电阻与滑动变阻器的一部分电阻并联．待测电阻供电电压的调节范围：

从该表达式中，可以看出：其电压变化范围较小，Rx比R大得越多，变化范围越小．（开关闭合前，P在a端）该电路的优点是电路耗能小，操作简单．一般适用于用大阻值滑动变阻器测量小阻值电阻．该电路优点是电压调节范围大，可从0开始调节。（开关闭合前，P在a端）但该电路较为复杂，操作也复杂，耗能也较大．一般适用于用小阻值滑动变阻器测量大阻值电阻．

两种接法的选择：①以下3种情况下必须用分压接法：1）当要求电压或电流从0变化时；2）当待测电阻的阻值远大于滑动变阻器的总阻值时Rx>>R；3）当采用限流接法，无论怎样调节都不能保证电路的安全时(电表超量程)。②当两种接法均可时，一般采用限流接法。3、滑动变阻器的选择：①当采用限流接法时，选择总电阻与待测电阻的阻值相接近的。②当采用分压接法时，选择总电阻小而额定电流大的那一个。欲用伏安法测定一段阻值约为5Ω左右的电阻，要求测量结果尽量准确现备有以下器材：

A、电池组（3V，内阻1Ω)B、电流表（0—3A，内阻0.0125Ω）

C、电流表（0—0.6A，内阻0.125Ω）

D、电压表（0—3V，内阻3KΩ）

E、电压表（0—15V，内阻15KΩ）

F、滑动变阻器（0—20Ω，额定电流1A）

G、滑动变阻器（0—2000Ω，额定电流0.3A）H、电键、导线⑴上述器材中应选用

（填各器材字母代号）⑵实验电路应采用电流表

接法