物理人教版（2023）必修第三冊11.3實(shí)驗(yàn)：導(dǎo)體電阻率的測量（共56張ppt）

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實(shí)驗(yàn)：導(dǎo)體電阻率的測量

目標(biāo)

1.理解游標(biāo)卡尺、螺旋測微器的原理，會使用其測量長度。

2.掌握測量電阻率的實(shí)驗(yàn)原理以及實(shí)驗(yàn)方法。

3.會測量電阻率，并能進(jìn)行誤差分析。

由知

要測量導(dǎo)體的電阻率，我們必須要測量導(dǎo)體的電阻、長度和直徑。即使用游標(biāo)卡尺和螺旋測微器(初中學(xué)習(xí)中使用刻度尺測量長度和直徑，但精確度不夠)。

長度

直徑

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

0

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

游標(biāo)尺

主尺

外測量爪

深度尺

內(nèi)測量爪

被測球體

緊固螺釘

可測：管狀物體的內(nèi)徑

可測：筒狀物的深度

圓柱體的外徑

物體的長度

物體的厚度

可測

新知講解

（一）游標(biāo)卡尺

新知講解

3.游標(biāo)卡尺的使用

當(dāng)外（內(nèi)）測量爪一側(cè)的兩個刃接觸時，游標(biāo)尺上的零刻度線與主尺上的零刻度線正好對齊。

用游標(biāo)卡尺測量外徑

新知講解

將被測物體夾（套）在這兩個刃之間，把主尺讀數(shù)和游標(biāo)尺讀數(shù)綜合起來，就是被測物體的長度。

用游標(biāo)卡尺測量內(nèi)徑

新知講解

用游標(biāo)卡尺測量深度

1.主尺上的最小單位是多少2.游標(biāo)尺刻度的總長是多少？每個小格是多長？3.此游標(biāo)卡尺的精確度是多少？這樣的游標(biāo)卡尺我們怎么讀數(shù)？第頁知識講解主尺每小格1ｍｍ共9ｍｍ每小格0.9ｍｍ0.1ｍｍ主尺１００１０游標(biāo)尺２ｃｍ10分度2、游標(biāo)卡尺的刻度原理：不估讀1.主尺上的最小單位是多少2.游標(biāo)尺刻度的總長是多少？每個小格是多長？3.此游標(biāo)卡尺的精確度是多少？這樣的游標(biāo)卡尺我們怎么讀數(shù)？主尺１００10游標(biāo)尺２ｃｍ20第頁知識講解主尺每小格1ｍｍ共１9ｍｍ每小格0.95ｍｍ0.05ｍｍ20分度主尺１００12345678910游標(biāo)尺２ｃｍ３４５1.游標(biāo)尺刻度的總長是多少？每個小格是多長？2.此游標(biāo)卡尺的精確度是多少？這樣的游標(biāo)卡尺我們怎么讀數(shù)？游標(biāo)尺50小格49ｍｍ每小格0.98ｍｍ精確度為0.02ｍｍ第頁知識講解50分度第頁知識講解1、常見的游標(biāo)卡尺有10分度、20分度和50分度三種幫你總結(jié)主尺刻度數(shù)+游標(biāo)尺對齊格數(shù)×精確度注：不需估讀！mmmm010200510第頁知識講解010200510第頁知識講解010200510第頁知識講解0102005102mm＋9×0.1mm＝2.9mm主尺讀數(shù)終止處游標(biāo)尺的第9格與主尺的某條刻度線對齊，讀作０.9ｍｍ第頁知識講解mm主尺３２０１０游標(biāo)尺ｃｍ答案：這個讀數(shù)是多少？第頁知識講解910cm010這個讀數(shù)是多少？答案：第頁知識講解1.主尺上的最小單位是多少2.游標(biāo)尺刻度的總長是多少？每個小格是多長？3.此游標(biāo)卡尺的精確度是多少？這樣的游標(biāo)卡尺我們怎么讀數(shù)？主尺１００10游標(biāo)尺２ｃｍ20第頁知識講解主尺每小格1ｍｍ共１9ｍｍ每小格0.95ｍｍ0.05ｍｍ主尺讀數(shù)終止處游標(biāo)尺的第三格與主尺的某條刻度線對齊,讀作0.15ｍｍ主尺11１0０１０游標(biāo)尺12ｃｍ２０第頁知識講解主尺546ｃｍ０12345678910游標(biāo)尺789第頁知識講解新知講解

01234

010

測量值：20mm+6×0.1mm=20.6mm

測量值=主尺讀數(shù)+n×精度(游標(biāo))

新知講解

50分度：測量值=主尺讀數(shù)+n×0.02

20分度：測量值=主尺讀數(shù)+n×0.05

讀數(shù)和10分度比較：只是在精度上有區(qū)別，其余是一樣的

①.A、C、B是一個整體。

②.F、E、D、D′連在一起，通過精密的螺紋套在B上。

知識講解

（二）螺旋測微器

1.螺旋測微器的結(jié)構(gòu)圖

新知講解

2.螺旋測微器的測距原理：當(dāng)旋鈕D旋轉(zhuǎn)一周，螺桿F便沿著旋轉(zhuǎn)軸線方向前進(jìn)或后退一個螺距的距離。

F測微螺桿

B固定刻度

E可動刻度

D旋鈕

螺旋測微器的固定刻度B的螺距是0.5mm，圓周上的可動刻度E有50個等分刻度。

新知講解

用螺旋測微器測量可準(zhǔn)確到0.01mm。

可動刻度每旋轉(zhuǎn)一格，對應(yīng)測微螺桿F前進(jìn)或后退

新知講解

3.螺旋測微器的讀數(shù)原理

0

1

2

45

0

40

測量值(mm)＝固定刻度數(shù)(mm)＋可動刻度數(shù)(估讀一位)×0.01(mm)

固定刻度2毫米

半毫米刻度線0.5mm

可動刻度數(shù)46

新知講解

0

1

2

45

0

40

固定刻度2毫米

半毫米刻度線0.5mm

可動刻度數(shù)46.0

L=2+0.5+46.0×0.01mm=2.960mm

是否超過半刻度？是。

2.5

新知講解

L=2+15.0×0.01mm=2.150mm

是否超過半刻度？否。

1.5mm+28.3×0.01mm=1.783mm讀數(shù)練習(xí)第頁知識講解5.0mm+3.2×0.01mm=5.034mm讀數(shù)練習(xí)第頁知識講解8.5mm+20.3×0.01mm=8.703mm讀數(shù)練習(xí)第頁知識講解4.0mm+8.8×0.01mm=4.088mm讀數(shù)練習(xí)第頁知識講解1.5mm+28.0×0.01mm=1.780mm讀數(shù)練習(xí)第頁知識講解新知講解

3.螺旋測微器的使用

用螺旋測微器測量物體的微小尺寸時，先使F與A接觸，E的左邊緣與B的零刻度線對正；將被測物體夾在F與A之間如圖所示。

旋轉(zhuǎn)D，當(dāng)F快靠近物體時，停

止使用D，改用D′，聽到“喀喀”聲時停止；然后讀數(shù)。

新知講解

實(shí)驗(yàn)2金屬絲電阻率的測量

一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

1.學(xué)會使用伏安法測量電阻。

2.測定金屬導(dǎo)體的電阻率。

二、實(shí)驗(yàn)思路

由金屬絲電阻率可知只要測出電阻絲的電阻R、長度L和直徑d（S＝πd2/4），就可以計算出該電阻絲所用材料的電阻率，即

新知講解

三、實(shí)驗(yàn)器材

被測金屬絲一根，刻度尺、螺旋測微器一把，電壓表、電流表各一個，學(xué)生電源一個，開關(guān)一個，滑動變阻器一只，導(dǎo)線若干。

新知講解

測量金屬絲電阻率的實(shí)驗(yàn)電路圖(分壓式、外接法)

A

Rx

V

Rx

U

四、實(shí)驗(yàn)電路

新知講解

物理量的測量需要測量金屬電阻絲的電阻R、長度L和直徑d三個物理量。

（1）電阻的測量

實(shí)驗(yàn)步驟：①按實(shí)驗(yàn)電路圖連接實(shí)物電路。

②改變滑動變阻器滑片的位置，讀取多組電壓、電流值。

③通過U-I圖像求得電阻R。

五、實(shí)驗(yàn)過程

新知講解

次數(shù)1234

U/V0.100.300.701.00

I/A0.0200.0600.1600.220

電壓、電流表數(shù)值如下:

0.20

0.40

0.60

0.80

1.00

0.100.200.300.400.500.60

1.20

0

·

·

·

·

·

U/V

I/A

由圖可求出R的值：

新知講解

（2）電阻絲有效長度的測量

電阻絲長度的測量工具應(yīng)選用刻度尺。需要注意，在測量電阻絲的長度時，測量的并不是電阻絲的總長度，而是接入電路的有效長度L。反復(fù)測量多次，得到有效長度的平均值。

次數(shù)123平均

長度L/cm49.5250.0051.5550.36

用游標(biāo)卡尺或螺旋測微器測量電阻絲的直徑

1）在電阻絲的不同位置測量3次，求得直徑的平均值。

新知講解

需要注意的是：用游標(biāo)卡尺測量時，電阻絲應(yīng)該置于外測量爪的平面處。

用游標(biāo)卡尺測電阻絲的直徑

（3）電阻絲直徑的測量

新知講解

2）用螺旋測微器測量時，當(dāng)接近電阻絲時，須轉(zhuǎn)動微調(diào)旋鈕。

用螺旋測微器測電阻絲的直徑

次數(shù)123平均

直徑d/mm0.8800.8150.8000.832

六、數(shù)據(jù)分析

將三個測量值代入上述公式，計算得出導(dǎo)體的電阻率。

新知講解

產(chǎn)生原因減小方法

偶然誤差測量金屬絲的直徑和長度出現(xiàn)誤差改換位置或多次測量取平均值

電表讀數(shù)出現(xiàn)誤差眼睛正視指針

通電電流過大或時間過長、致使金屬絲發(fā)熱,造成所測電阻較大實(shí)驗(yàn)中應(yīng)使電流不要過大,閉合開關(guān)后待穩(wěn)定時盡快讀數(shù),然后斷開開關(guān)

系統(tǒng)誤差電流表的外接使電壓表分流造成誤差采用內(nèi)阻很大的電壓表

七、誤差分析

導(dǎo)練

1.某物理學(xué)習(xí)小組的兩位同學(xué)采用伏安法測金屬絲的電阻率，實(shí)驗(yàn)室備有下列實(shí)驗(yàn)器材：

A.電壓表(量程0～3V，內(nèi)阻約為15kΩ)B.電壓表(量程0～15V，內(nèi)阻約為75kΩ)

C.電流表(量程0～3A，內(nèi)阻約為0.2Ω)D.電流表(量程0～0.6A，內(nèi)阻約為1Ω)

E.滑動變阻器R1(0～100Ω，0.6A)F.滑動變阻器R2(0～2000Ω，0.1A)

G.電池組E(電壓為3V)

H.待測金屬絲(阻值約為5Ω)

I.開關(guān)S，導(dǎo)線若干，米尺，螺旋測微器等

(1)為減小實(shí)驗(yàn)誤差，電壓表應(yīng)選用____；電流表應(yīng)選用____；滑動變阻器應(yīng)選用____(填字母)。

A

D

E

由于電池組的電壓為3V超過電壓表量程的1/3，所以電壓表應(yīng)選A；

滑動變阻器若阻值太大不便于操作，所以滑動變阻器應(yīng)選E。

(2)兩位同學(xué)分別畫出了兩個電路圖，如圖甲、乙所示。本實(shí)驗(yàn)選用____(填“甲”或“乙”)圖比較合適。

甲

(3)實(shí)驗(yàn)中用螺旋測微器測量金屬絲的直徑，使用時發(fā)現(xiàn)測微螺桿與測砧直接接觸時讀數(shù)如圖丙所示，測量金屬絲直徑時如圖丁所示，則金屬絲的直徑d＝______mm。

0.510

由題圖丙可知測微螺桿與測砧直接接觸時讀數(shù)存在的誤差為0.020mm，題圖丁讀數(shù)為0.5mm＋0.01×3.0mm＝0.530mm，所以金屬絲直徑為0.510mm。

(4)如果實(shí)驗(yàn)中測得金屬絲的電阻值為R，用米尺測出的金屬絲長度為l，

用螺旋測微器測出的金屬絲的直徑為d，則其電阻率ρ＝_____。

2.在“測量金屬絲的電阻率”實(shí)驗(yàn)中，所用測量儀器均已校準(zhǔn)。待測金屬絲接入電路部分的長度約為50cm。

(1)用螺旋測微器測量金屬絲的直徑，其中某一次測量結(jié)果如圖甲所示，其讀數(shù)應(yīng)為______mm(該值接近多次測量的平均值)。

0.397

由題圖可知，螺旋測微器的讀數(shù)為0＋39.7×0.01mm＝0.397mm。

(2)用伏安法測金屬絲的電阻Rx。實(shí)驗(yàn)所用器材為：電池組(電壓為3V)、電流表(內(nèi)阻約0.1Ω)、電壓表(內(nèi)阻約3kΩ)、滑動變阻器R(0～20Ω，額定電流2A)、開關(guān)、導(dǎo)線若干。

某小組同學(xué)利用以上器材正確連接好電路，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測量，記錄數(shù)據(jù)如下：

次數(shù)U/VI/A

10.100.020

20.300.060

30.700.160

41.000.220

51.500.340

61.700.460

72.300.520

由以上實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，他們測量Rx采用的是圖中的____圖(選填“乙”或“丙”)。

乙

由表中實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，所測得的最小電壓很小，接近0，故滑動變阻器是選用分壓式接法。因此實(shí)驗(yàn)采用的是圖乙所示電路。