人教版高中物理必修第三冊第十一章電路及其應(yīng)用11-3實驗：導(dǎo)體電阻率的測量課件

第十一章電路及其應(yīng)用3實驗:導(dǎo)體電阻率的測量長度是物理學(xué)中最基本的物理量,長度的測量是最基本的測量.常用的測量工具是刻度尺,初中已經(jīng)學(xué)習(xí)了用刻度尺測量長度的方法和讀數(shù)規(guī)則.現(xiàn)在進一步學(xué)習(xí)使用另外兩種測量精度更高的工具.實驗1長度的測量及測量工具的選用一、游標卡尺1.構(gòu)造.下圖是游標卡尺的結(jié)構(gòu)圖.游標卡尺的主要部分是主尺A和一條可以沿著主尺滑動的游標尺B.2.原理.游標卡尺利用主尺的單位刻度(1mm)與游標尺的單位刻度之間固定的微量差值來提高測量精度.常用的游標卡尺有10分度、20分度和50分度三種.不管游標尺上有多少個等分刻度,游標尺的刻度部分的總長度比主尺上同樣多的等分刻度的總長度少1mm.三種游標卡尺的相關(guān)參數(shù)見下表.游標尺刻度總長度每小格與1mm的差值精確度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:當外(內(nèi))測量爪一側(cè)的兩個刃接觸時,游標尺上的零刻度線與主尺上的零刻度線正好對齊.(2)測量:將被測物體夾(套)在這兩個刃之間,把主尺讀數(shù)和游標尺讀數(shù)綜合起來,就是被測物體的長度.5.注意事項.(1)不能用游標卡尺測表面粗糙的物體,也不允許被測物夾在測量爪間滑動,以防損傷測量爪刀口.(2)讀數(shù)時視線應(yīng)垂直尺面,以減小誤差.(3)游標卡尺不估讀.(4)讀數(shù)時,先將游標尺固定,取下被測物體后再進行讀數(shù).4.讀數(shù).先讀主尺上的刻度:根據(jù)游標尺上零刻度線與主尺刻度線的相對位置讀出整毫米數(shù),用l0表示.再讀游標尺上的刻度:從游標尺上讀出與主尺上某一刻度線對齊的刻度線對應(yīng)的格數(shù),用K表示.結(jié)合主尺及游標尺的讀數(shù)得到被測長度為l=

mm.如圖所示,某同學(xué)練習(xí)使用游標卡尺測量物體的尺寸,所使用的游標卡尺的精確度為

mm,被測物體的長度為

mm.l0+K×精確度0.123.7二、螺旋測微器1.構(gòu)造.下圖是螺旋測微器的結(jié)構(gòu)圖.它的測砧A和固定刻度B固定在尺架C上,可動刻度E、旋鈕D和微調(diào)旋鈕D'是與測微螺桿F連在一起的,并通過精密螺紋套在B上.

0.5500.013.使用.(1)校零位:先使F與A接觸,E的左邊緣與B的零刻度線對正.(2)測量:將被測物體夾在F與A之間,旋轉(zhuǎn)D,當F快靠近物體時,停止使用D,改用D',聽到“喀喀”聲時停止.(3)讀數(shù).4.讀數(shù).讀數(shù)時,先讀固定刻度B上的刻度,并觀察B上的半毫米刻度線是否露出;再讀可動刻度E上的刻度,需要估讀一位;綜合B及E的讀數(shù)得到被測長度為l=固定刻度示數(shù)+可動刻度示數(shù)(估讀一位)×0.01mm.如圖所示,某同學(xué)練習(xí)使用螺旋測微器測量物體的長度.被測物體的長度為

mm.

6.725(6.724~6.729均可)5.注意事項.(1)測量時,當F將要接觸被測物體時,要停止使用D,改用D',避免F和被測物體間產(chǎn)生過大的壓力,這樣,既可以保護儀器又能保證測量結(jié)果準確.(2)讀數(shù)時,要注意固定刻度上的半毫米刻度線是否露出.(3)讀數(shù)時要估讀到0.001mm,即測量結(jié)果若以mm為單位,則小數(shù)點后面應(yīng)該有三位數(shù)字.若在測量中發(fā)現(xiàn)可動刻度中某刻線正好與固定刻度的水平線對齊,則最后一位讀數(shù)要補上一個0,如某同學(xué)讀出的長度為“6.32mm”,該數(shù)據(jù)的有效數(shù)字是錯的,應(yīng)改為6.320mm.命題角度1

鞏固強化——應(yīng)該怎么做【典例1】某同學(xué)用螺旋測微器測量一薄金屬圓片(如圖甲所示)的厚度,測量結(jié)果如圖乙所示,該金屬圓片的厚度的測量值為

mm.甲乙解析:螺旋測微器固定刻度的讀數(shù)為1.5mm,可動刻度的讀數(shù)為0.180mm,測量值為1.680mm.答案:1.680(1.679~1.681均正確)【典例2】(1)圖甲、乙所示的游標卡尺的讀數(shù)分別為

mm、

mm.

(2)用螺旋測微器測量一金屬絲的直徑,結(jié)果如圖丙所示,則金屬絲的直徑為

mm.

甲乙丙解析:(1)題圖甲讀數(shù):主尺讀數(shù)為17mm,游標尺讀數(shù)是5×0.1mm=0.5mm,最后結(jié)果是17mm+0.5mm=17.5mm.題圖乙讀數(shù):主尺讀數(shù)為23mm,游標尺讀數(shù)是7×0.05mm=0.35mm,最后結(jié)果是23mm+0.35mm=23.35mm.(2)螺旋測微器固定刻度的讀數(shù)為0.5mm,可動刻度的讀數(shù)為0.141mm,合金絲的直徑為0.641mm.答案:(1)17.5

23.35

(2)0.641(0.640~0.643均可)命題角度2實驗創(chuàng)新——還能做什么【典例3】在一些實驗中需要較準確地測量物體轉(zhuǎn)過的角度,為此人們設(shè)計了這樣的儀器:一個可轉(zhuǎn)動的圓盤,在圓盤的邊緣標有刻度(稱為主尺),圓盤外側(cè)有一個固定不動的圓弧狀的游標尺,如圖所示(圖中畫了圓盤的一部分和游標尺).主尺上標出對應(yīng)的圓心角度數(shù),游標尺上把與主尺上19°對應(yīng)的圓心角等分成10格.試根據(jù)圖中所示的情況讀出此時游標尺上的零刻度線與圓盤的零刻度線所夾的角為

.

解析:此儀器游標尺上的19°對應(yīng)主尺的20°,因此該儀器精確度為0.1°,故此時游標尺上的零刻度線與圓盤的零刻度線所夾的角為15°+8×0.1°=15.8°.答案:15.8°一、實驗思路電阻率是反映材料導(dǎo)電性能的物理量,要測量金屬電阻絲的電阻率,你認為如何設(shè)計實驗?需要測量哪些物理量?選用什么器材?實驗2金屬絲電阻率的測量答案:可用右圖所示電路做此實驗.

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:按實驗電路圖連接實物電路.改變滑動變阻器滑片的位置,讀取多組電壓、電流值,通過U-I圖像求得電阻R.2.電阻絲有效長度的測量:用刻度尺測量電阻絲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.3.電阻絲直徑的測量:因為電阻絲比較細,所以直接用刻度尺測量會產(chǎn)生較大的誤差,可以用以下兩個方案測量.(1)累積法測量:將電阻絲緊密纏繞在一圓柱體上,用刻度尺測出總寬度,再除以圈數(shù).如圖所示.(2)用游標卡尺或螺旋測微器測量:在電阻絲的不同位置測量3次,求直徑的平均值.所用器材:被測金屬絲、螺旋測微器(或游標卡尺)、毫米刻度尺、電壓表、電流表、開關(guān)及導(dǎo)線、電池、滑動變阻器等.二、進行實驗1.測直徑:用刻度尺(累積法)、螺旋測微器或游標卡尺在被測電阻絲的不同位置測量3次,并記錄.2.連電路:連接實驗電路,將電阻絲拉直接入電路.3.測長度:用毫米刻度尺測量接入電路中的電阻絲的有效長度,重復(fù)測量3次,并記錄.4.測電阻:把滑動變阻器的滑片調(diào)節(jié)到使滑動變阻器接入電路中的電阻最大的位置,電路經(jīng)檢查確認無誤后,閉合開關(guān)S,改變滑動變阻器滑片的位置,讀出幾組相應(yīng)的電流、電壓值,記入表格內(nèi),斷開開關(guān)S.5.拆除實驗電路,整理好實驗器材.三、數(shù)據(jù)記錄1.電阻絲的直徑.次數(shù)123d/mm

2.電阻絲的長度.次數(shù)123l/mm

3.電壓表、電流表讀數(shù).次數(shù)123456U/V

I/A

四、數(shù)據(jù)分析根據(jù)實驗測得的電阻絲的直徑d、長度l和電壓表、電流表的讀數(shù)U、I,怎樣計算電阻絲的電阻率?

五、注意事項1.測量l時應(yīng)測接入電路的電阻絲的有效長度(即兩接線柱之間的長度,且電阻絲伸直);在電阻絲的不同位置用螺旋測微器(或游標卡尺)測量直徑d.2.電流不宜過大(電流表用0~0.6A量程),通電時間不宜太長,以免電阻率因溫度升高而變化.命題角度1

鞏固強化——應(yīng)該怎么做

甲乙

命題角度2

拓展遷移——還能怎么做

實驗原理創(chuàng)新:采用伏安法測量變化的電阻,再通過l-R圖線求電阻率.(1)該金屬絲的直徑d=

mm.

乙(2)為了測量該金屬絲的電阻,實驗小組取來兩節(jié)干電池,并將金屬絲拉直后兩端固定在帶有刻度的絕緣底座兩端的接線柱上,底座的中間有一個可沿金