2020-2021学年第三节 测量金属丝的电阻率导学案

第三节　测量金属丝的电阻率

实验1　长度的测量及测量工具的选用

[学习目标]　1.掌握游标卡尺和螺旋测微器的读数方法.2.掌握电流表、电压表的读数方法.

一、游标卡尺的原理及读数

1.构造：主尺、游标尺(主尺和游标尺上各有一个内、外测量爪)、游标卡尺上还有一个深度尺.(如图1所示)

图1

2.原理：利用主尺的单位刻度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.

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样多的小等分刻度少1 mm.常见的游标尺上小等分刻度有10个、20个、50个的，其规格见下表：

3.用途：测量厚度、长度、深度、内径、外径.

4.读数

若用x表示由主尺上读出的整毫米数，K表示从游标尺上读出与主尺上某一刻度线对齐的游标尺的格数，则记录结果表达为(x＋K×精确度)mm.

5.注意事项

(1)游标卡尺是根据刻度线对齐来读数的，所以不需要估读，但读数要注意最小精确度所在的位数，如果读数最后一位是零，该零不能去掉.

(2)读数时，要注意与主尺对齐的游标尺刻度线条数(不含零刻度线).

如图2甲为一游标卡尺的结构示意图.当测量一钢笔帽的内径时，应该用游标卡尺的______(选填“A”“B”或“C”)进行测量；示数如图乙所示，该钢笔帽的内径为______ mm.

图2

答案　A　11.25

解析　由游标卡尺的结构原理可知，测内径应选游标卡尺的内测量爪，故选填A；游标卡尺的主尺读数为11 mm，游标尺的读数为5×0.05 mm＝0.25 mm，故钢笔帽的内径为11.25 mm.

针对训练1　某同学用游标卡尺分别测量金属圆管的内、外壁直径，游标卡尺的示数分别如图3(a)和(b)所示.由图可读出，圆管内壁的直径为______ cm，圆管外壁的直径为_______ cm；由此可计算出金属圆管横截面的面积.

图3

答案　2.23　2.99

解析　题图(a)中游标卡尺的主尺读数为22 mm，游标尺读数为3×0.1 mm＝0.3 mm，所以最终读数为22 mm＋0.3 mm＝22.3 mm＝2.33 cm.题图(b)中游标卡尺的主尺读数为29 mm，游标尺读数为9×0.1 mm＝0.9 mm，所以最终读数为29 mm＋0.9 mm＝29.9 mm＝2.99 cm.

二、螺旋测微器的原理及读数

1.构造

如图4所示，它的小砧A和固定刻度G固定在U形框架F上，可调刻度H、粗调旋钮K和微调旋钮K′是与测微螺杆P连在一起的，并通过精密螺纹穿过F，用锁给予锁定.

图4

2.使用方法

当A与P并拢时，可调刻度H的零点恰好跟固定刻度G的零点重合，旋转粗调旋钮K，将测微螺杆P旋出，把被测物体放入A、P之间的夹缝中，再旋转粗调旋钮K，P快要接触被测物时，要停止使用旋钮K，改用微调旋钮K′，听到“喀喀”声时停止，然后读数.

3.读数方法

L＝固定刻度示数＋可动刻度示数(估读一位)×0.01 mm.

4.注意事项

(1)读数时准确到0.01 mm，要估读到0.001 mm，测量结果若用毫米做单位，则小数点后面必须保留三位.

(2)读数时，要注意固定刻度上半毫米刻度线是否露出.

用螺旋测微器测量合金丝的直径.为防止读数时测微螺杆发生转动，读数前应先旋紧如图5所示的部件________(选填“A”“B”“C”或“D”).从图中的示数可读出合金丝的直径为________ mm.

图5

答案　B　0.410

解析　读数前应先旋紧锁紧装置B，使读数固定不变，螺旋测微器的固定刻度为0 mm，可动刻度为41.0×0.01 mm＝0.410 mm，所以最终读数为0 mm＋0.410 mm＝0.410 mm.

针对训练2　在测量一根粗细均匀的合金丝电阻率的实验中，利用螺旋测微器测量合金丝直径，如图6所示，则合金丝的直径为________ mm.

图6

答案　0.657(0.656～0.658)

解析　固定刻度上读数为0.5 mm，螺旋上有15.7格，故读数为0.5 mm＋0.01×15.7 mm

＝0.657 mm.

三、电压表、电流表的读数

1.首先要弄清电表量程，即指针指到最大刻度时电表允许通过的最大电压或电流值.

2.根据表盘总的刻度数确定精确度，即每一小格表示的值，同时确定读数有效数字所在的位数.

3.按照指针的实际位置进行读数.

4.(1)0～3 V量程的电压表和0～3 A量程的电流表读数方法相同，此量程下的精确度分别是0.1 V和0.1 A，读到0.1的下一位，即读到小数点后面两位.

(2)对于0～15 V量程的电压表，精确度是0.5 V，在读数时只要求读到小数点后面一位，即读到0.1 V.

(3)对于0～0.6 A量程的电流表，精确度是0.02 A，在读数时只要求读到小数点后面两位，这时要求“半格估读”，即读到最小刻度的一半0.01 A.

如图7为电流表和电压表的刻度盘.

图7

(1)图甲使用0.6 A量程时，对应刻度盘上每一小格代表________A，图中表针示数是________A；当使用3 A量程时，对应刻度盘上每一小格代表________A，图中表针示数为________A.

(2)图乙使用较小量程时，每小格表示________V，图中表的示数为______V.若使用的是较大量程，则这时表盘刻度每小格表示______V，图中表针示数为______V.

答案　(1)0.02　0.44　0.1　2.20　(2)0.1　1.70　0.5　8.5

1.(游标卡尺的读数)用游标卡尺可以测量某些工件的外径.在测量时，示数如图8所示，则读数为________ mm.

图8

答案　11.50

解析　游标卡尺的主尺读数为11 mm，游标尺上第10个刻度和主尺上某一刻度对齐，所以游标尺读数为10×0.05 mm＝0.50 mm，所以最终读数为：11 mm＋0.50 mm＝11.50 mm.

2.(螺旋测微器的读数)用螺旋测微器测量两物体的长度，其示数如图9甲、乙所示，将螺旋测微器的读数写出来.

图9

甲：________ mm；乙：________ cm.

答案　8.477　0.657 8(0.657 7也正确)

解析　甲：8 mm＋47.7×0.01 mm＝8.477 mm；

乙：6.5 mm＋7.8×0.01 mm＝6.578 mm＝0.657 8 cm.

3.(电压表、电流表的读数)用电压表和电流表测金属丝的电压和电流时读数如图10所示，则电压表的读数为________ V，电流表的读数为________ A.

图10

答案　2.60　0.52

解析　电压表精确度为0.1 V，其读数为2.60 V；电流表精确度为0.02 A，其读数为0.52 A.

1.(2020·安庆市期末)(1)读出图1中游标卡尺和螺旋测微器的读数，游标卡尺的读数为________ mm；螺旋测微器的读数为________ mm.

图1

答案　11.4　0.920

解析　游标卡尺的读数为：L＝11 mm＋4×0.1 mm＝11.4 mm；

螺旋测微器的读数为：d＝0.5 mm＋42.0×0.01 mm＝0.920 mm.

2.某同学用20分度的游标卡尺测量一薄金属圆板的直径D，用螺旋测微器测量其厚度d，示数如图2甲、乙所示.由图可读出D＝________ mm，d＝________ mm.

图2

答案　50.80　3.775(3.774～3.776均可)

3.某实验小组在做“测定金属的电阻率”的实验过程中，正确操作获得金属丝的直径以及电流表、电压表的读数如图3甲、乙、丙所示，则它们的读数依次是________ mm、________ A、________ V.

图3

答案　0.999　0.42　2.25(2.24～2.26均可)

4.现有一合金制成的圆柱体，为测量该合金的电阻率，先测量圆柱体两端的电阻，然后用螺旋测微器测量该圆柱体的直径，用游标卡尺测量该圆柱体的长度.螺旋测微器和游标卡尺的示数如图4(a)和(b)所示.

图4

由图得圆柱体的直径为________ mm，长度为________ cm.

答案　1.847(1.846～1.848均可)　4.240

解析　由题图(a)可知，螺旋测微器固定刻度示数为1.5 mm，可动刻度示数为34.7×0.01 mm＝0.347 mm，螺旋测微器示数为1.5 mm＋0.347 mm＝1.847 mm；

由题图(b)可知，游标卡尺主尺示数为42 mm，游标尺示数为8×0.05 mm＝0.40 mm，游标卡尺示数为42 mm＋0.40 mm＝42.40 mm＝4.240 cm.

5.图5甲、乙和丙分别是用游标卡尺和螺旋测微器测量长度，图甲读数为________，图乙读数为________，图丙读数为________.

图5

答案　4.120 cm　0.990 mm　1.510 mm

解析　题图甲主尺示数为4.1 cm，游标尺上第10格对齐，精确度为0.02，故图甲读数为41 mm＋0.02×10 mm＝41.20 mm＝4.120 cm.题图乙螺旋测微器固定刻度读数为0.5 mm，螺旋上49.0格对齐，故图乙读数为0.5 mm＋0.01×49.0 mm＝0.990 mm.题图丙中半毫米刻度线已露出，此时固定刻度读数为1.5 mm，可动刻度读数为0.010 mm，图丙读数为1.510 mm.

6.实验时，用螺旋测微器测量金属丝的直径和用米尺测量金属丝的长度示数如图6甲所示，电流表、电压表的读数如图乙所示.则金属丝两端的电压U＝________，电流I＝________，金属丝的长度l＝________，直径d＝________.

图6

答案　11.0 V　0.44 A　30.50 cm　1.850 mm

解析　电压表的量程是15 V，所以读数是11.0 V；电流表的量程是0.6 A，所以读数是0.44 A；螺旋测微器的读数是1.850 mm；米尺的读数是40.50 cm－10.00 cm＝30.50 cm.

7.读出图7中给出的螺旋测微器和游标卡尺的示数，螺旋测微器的示数为________ mm，游标卡尺A的示数为________ cm，游标卡尺B的示数为________  cm.

图7

答案　6.125　4.120　1.095

8.图8中50分度游标卡尺和螺旋测微器的读数分别为________ mm和________ mm.

图8

答案　10.52　10.294(10.293～10.295均可)

解析　游标卡尺读数：(10＋0.02×26) mm＝10.52 mm；

螺旋测微器读数：(10＋29.4×0.01) mm＝10.294 mm.