人教版高中物理必修第三册第十一章电路及其应用11-3实验：导体电阻率的测量课件

第十一章电路及其应用3实验:导体电阻率的测量长度是物理学中最基本的物理量,长度的测量是最基本的测量.常用的测量工具是刻度尺,初中已经学习了用刻度尺测量长度的方法和读数规则.现在进一步学习使用另外两种测量精度更高的工具.实验1长度的测量及测量工具的选用一、游标卡尺1.构造.下图是游标卡尺的结构图.游标卡尺的主要部分是主尺A和一条可以沿着主尺滑动的游标尺B.2.原理.游标卡尺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.常用的游标卡尺有10分度、20分度和50分度三种.不管游标尺上有多少个等分刻度,游标尺的刻度部分的总长度比主尺上同样多的等分刻度的总长度少1mm.三种游标卡尺的相关参数见下表.游标尺刻度总长度每小格与1mm的差值精确度10分度9mm.

0.1mm20分度19mm.0.05mm50分度49mm.0.02mm0.1mm0.05mm0.02mm3.使用.(1)校零位:当外(内)测量爪一侧的两个刃接触时,游标尺上的零刻度线与主尺上的零刻度线正好对齐.(2)测量:将被测物体夹(套)在这两个刃之间,把主尺读数和游标尺读数综合起来,就是被测物体的长度.5.注意事项.(1)不能用游标卡尺测表面粗糙的物体,也不允许被测物夹在测量爪间滑动,以防损伤测量爪刀口.(2)读数时视线应垂直尺面,以减小误差.(3)游标卡尺不估读.(4)读数时,先将游标尺固定,取下被测物体后再进行读数.4.读数.先读主尺上的刻度:根据游标尺上零刻度线与主尺刻度线的相对位置读出整毫米数,用l0表示.再读游标尺上的刻度:从游标尺上读出与主尺上某一刻度线对齐的刻度线对应的格数,用K表示.结合主尺及游标尺的读数得到被测长度为l=

mm.如图所示,某同学练习使用游标卡尺测量物体的尺寸,所使用的游标卡尺的精确度为

mm,被测物体的长度为

mm.l0+K×精确度0.123.7二、螺旋测微器1.构造.下图是螺旋测微器的结构图.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.

0.5500.013.使用.(1)校零位:先使F与A接触,E的左边缘与B的零刻度线对正.(2)测量:将被测物体夹在F与A之间,旋转D,当F快靠近物体时,停止使用D,改用D',听到“喀喀”声时停止.(3)读数.4.读数.读数时,先读固定刻度B上的刻度,并观察B上的半毫米刻度线是否露出;再读可动刻度E上的刻度,需要估读一位;综合B及E的读数得到被测长度为l=固定刻度示数+可动刻度示数(估读一位)×0.01mm.如图所示,某同学练习使用螺旋测微器测量物体的长度.被测物体的长度为

mm.

6.725(6.724~6.729均可)5.注意事项.(1)测量时,当F将要接触被测物体时,要停止使用D,改用D',避免F和被测物体间产生过大的压力,这样,既可以保护仪器又能保证测量结果准确.(2)读数时,要注意固定刻度上的半毫米刻度线是否露出.(3)读数时要估读到0.001mm,即测量结果若以mm为单位,则小数点后面应该有三位数字.若在测量中发现可动刻度中某刻线正好与固定刻度的水平线对齐,则最后一位读数要补上一个0,如某同学读出的长度为“6.32mm”,该数据的有效数字是错的,应改为6.320mm.命题角度1

巩固强化——应该怎么做【典例1】某同学用螺旋测微器测量一薄金属圆片(如图甲所示)的厚度,测量结果如图乙所示,该金属圆片的厚度的测量值为

mm.甲乙解析:螺旋测微器固定刻度的读数为1.5mm,可动刻度的读数为0.180mm,测量值为1.680mm.答案:1.680(1.679~1.681均正确)【典例2】(1)图甲、乙所示的游标卡尺的读数分别为

mm、

mm.

(2)用螺旋测微器测量一金属丝的直径,结果如图丙所示,则金属丝的直径为

mm.

甲乙丙解析:(1)题图甲读数:主尺读数为17mm,游标尺读数是5×0.1mm=0.5mm,最后结果是17mm+0.5mm=17.5mm.题图乙读数:主尺读数为23mm,游标尺读数是7×0.05mm=0.35mm,最后结果是23mm+0.35mm=23.35mm.(2)螺旋测微器固定刻度的读数为0.5mm,可动刻度的读数为0.141mm,合金丝的直径为0.641mm.答案:(1)17.5

23.35

(2)0.641(0.640~0.643均可)命题角度2实验创新——还能做什么【典例3】在一些实验中需要较准确地测量物体转过的角度,为此人们设计了这样的仪器:一个可转动的圆盘,在圆盘的边缘标有刻度(称为主尺),圆盘外侧有一个固定不动的圆弧状的游标尺,如图所示(图中画了圆盘的一部分和游标尺).主尺上标出对应的圆心角度数,游标尺上把与主尺上19°对应的圆心角等分成10格.试根据图中所示的情况读出此时游标尺上的零刻度线与圆盘的零刻度线所夹的角为

.

解析:此仪器游标尺上的19°对应主尺的20°,因此该仪器精确度为0.1°,故此时游标尺上的零刻度线与圆盘的零刻度线所夹的角为15°+8×0.1°=15.8°.答案:15.8°一、实验思路电阻率是反映材料导电性能的物理量,要测量金属电阻丝的电阻率,你认为如何设计实验?需要测量哪些物理量?选用什么器材?实验2金属丝电阻率的测量答案:可用右图所示电路做此实验.

需要测量金属电阻丝的电阻R、长度l和直径d三个物理量.1.电阻的测量:按实验电路图连接实物电路.改变滑动变阻器滑片的位置,读取多组电压、电流值,通过U-I图像求得电阻R.2.电阻丝有效长度的测量:用刻度尺测量电阻丝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.3.电阻丝直径的测量:因为电阻丝比较细,所以直接用刻度尺测量会产生较大的误差,可以用以下两个方案测量.(1)累积法测量:将电阻丝紧密缠绕在一圆柱体上,用刻度尺测出总宽度,再除以圈数.如图所示.(2)用游标卡尺或螺旋测微器测量:在电阻丝的不同位置测量3次,求直径的平均值.所用器材:被测金属丝、螺旋测微器(或游标卡尺)、毫米刻度尺、电压表、电流表、开关及导线、电池、滑动变阻器等.二、进行实验1.测直径:用刻度尺(累积法)、螺旋测微器或游标卡尺在被测电阻丝的不同位置测量3次,并记录.2.连电路:连接实验电路,将电阻丝拉直接入电路.3.测长度:用毫米刻度尺测量接入电路中的电阻丝的有效长度,重复测量3次,并记录.4.测电阻:把滑动变阻器的滑片调节到使滑动变阻器接入电路中的电阻最大的位置,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、电压值,记入表格内,断开开关S.5.拆除实验电路,整理好实验器材.三、数据记录1.电阻丝的直径.次数123d/mm

2.电阻丝的长度.次数123l/mm

3.电压表、电流表读数.次数123456U/V

I/A

四、数据分析根据实验测得的电阻丝的直径d、长度l和电压表、电流表的读数U、I,怎样计算电阻丝的电阻率?

五、注意事项1.测量l时应测接入电路的电阻丝的有效长度(即两接线柱之间的长度,且电阻丝伸直);在电阻丝的不同位置用螺旋测微器(或游标卡尺)测量直径d.2.电流不宜过大(电流表用0~0.6A量程),通电时间不宜太长,以免电阻率因温度升高而变化.命题角度1

巩固强化——应该怎么做

甲乙

命题角度2

拓展迁移——还能怎么做

实验原理创新:采用伏安法测量变化的电阻,再通过l-R图线求电阻率.(1)该金属丝的直径d=

mm.

乙(2)为了测量该金属丝的电阻,实验小组取来两节干电池,并将金属丝拉直后两端固定在带有刻度的绝缘底座两端的接线柱上,底座的中间有一个可沿金