人教版 (2019)必修 第三册3 实验：导体电阻率的测量教学设计

这是一份人教版 (2019)必修 第三册3 实验：导体电阻率的测量教学设计，共7页。教案主要包含了新课引入等内容，欢迎下载使用。

〖教材分析〗
本节内容主要是游标卡尺和螺旋测微器的读数，以及金属丝电阻率的测量。在初中已经学习过用刻度尺来测量物体的长度，但是利有一定的局限性，进入高中阶段，安排要学习更为精密的测量工具可以培养学生的科学素养，电阻率的测量则有助于培养学生发散性思维。
〖教学目标与核心素养〗
物理观念：知道游标卡尺和螺旋测微器的读数方法。
科学思维：严密的逻辑思维方法，能掌握不同分度的游标卡尺的读数方法。理解螺旋测微器比游标卡尺的精度更高。
科学探究：知道电阻率的意义，掌握电阻率的测量方法。
科学态度与责任：通过游标卡尺和螺旋测微器的学习，培养学生严密的逻辑思维。
〖教学重点与难点〗
重点：游标卡尺和螺旋测微器的读数方法
难点：游标卡尺和螺旋测微器的读数方法
〖教学准备〗
多媒体课件、游标卡尺、螺旋测微器、待测物体、直尺等。
〖教学过程〗
一、新课引入
初中我们都学过长度的测量，还记得测量工具是什么？
如果要测量一个微小量，该如何测量呢，比如测量金属丝的直径该如何测量呢?
这就用到这节课学习的游标卡尺和螺旋测微器了。
实验1 长度的测量及测量工具的选用
（一）游标卡尺
1.介绍游标卡尺的结构。
2.游标卡尺的用法。
测量外径时，用外测量爪卡住待测物体；测量内径时，用内测量爪撑住待测物体；测量深度时，用深度尺抵住待测物体。
3.游标卡尺的分度。
游标卡尺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。常用的游标卡尺有10分度、20分度和50分度三种。游标尺上标的并不刻线的条数，而是小数部分读数的数字。如图如果把它两当成10分度的游标卡尺那就错了。所以
游标卡尺的分度值要看游标尺上的刻度的条数。
思考：它的测量原理是怎样的呢？
4.原理
以10分度游标卡尺为例，游标尺上有10个小的等分刻度，总长9mm，所以每一分度，与主尺上的一格小0.1mm，这就是它精度的由来了，即10分度的精度就是。
测量爪并拢时主尺和游标尺的零刻度线对齐，它们的第一条刻度线相差0.1 mm，第二条刻度线相差0.2mm……当量爪间所测量物体的长度为0.1mm时，游标尺向右应移动0.1mm，这时它的第一条刻度线恰好与主尺的1mm刻度线对齐，而其他刻度线都没有对齐。同样当游标尺的第五条刻度线跟主尺的5mm刻度线对齐时，说明两量爪之间有 0.5mm的宽度…
游标尺上的刻度线越多，游标尺单位刻度与1mm的差距越小，测量的精确程度就越高。如20分度游标卡尺它的精度就是。50分度的游标卡尺它的精度就是。分度越大精度就越高。
5.读数
游标卡尺读数方法：被测物体长度=主尺读数（mm）+mm。
其中主尺读数是找到标尺零刻度的左边第一根主尺线（单位mm）。游标尺读数，找到标尺与主尺对齐的刻度线（0刻度除外）。分度一般就是10、20、50等要看游标尺上的刻度的条数。
基本步骤是先读主尺。再读标尺，最后相加。
例如：先读主尺上的刻度，如图根据游标尺上零刻度线与主尺刻度线的相对位置，找到标尺零刻度的左边第一根主尺线：读得2.3cm。为了方便计算统一换算为23mm。再读游标尺上的刻度，找到标尺与主尺对齐的刻度线（0刻度除外）。游标尺上的第七条刻度线与主尺上的刻度线对齐，记为：。最后把主尺读数与游标尺读数相加即可，。
课堂练习
例1:如图所示以下游标卡尺的读数是
例2:如图所示以下游标卡尺的读数是
解题提示：被测物体长度=主尺读数（mm）+mm。注意分度。答案分别是：2.8mm、13.7mm、10.15mm、6.9mm
6. 使用
请练习使用游标卡尺测量以下物体的尺寸。
（1）用游标卡尺的外测量爪测量小钢球的直径、小圆管的外径、教科书的厚度等;
（2）用游标卡尺的内测量爪测量小圆管的内径、槽的宽度等。
游标卡尺它的最高精度是0.02mm。那有没有更精确的测量工具呢？
螺旋测微器，用它测量长度可以精确到0.01mm。由于还能再估读一位，实际能读到毫米的千分位。所以螺旋测微器千分尺。
（二）螺旋测微器
1.介绍螺旋测微器的结构。
2.螺旋测微器的用法。
螺旋测微器的测砧A和固定刻度B是固定在尺架C上的;可动刻度E、旋钮D、微调旋钮D'是与测微螺杆F连在一起的，通过精密螺纹套在B上。被测物体就是放在AF之间的，然后转动后面的旋钮，就可以读数测量了。
3.原理
（播放动图）当旋钮D旋转一周，螺杆F便沿着旋转轴线方向前进或后退一个螺距的距离。螺旋测微器的固定刻度B的螺距是0.5mm，圆周上的可动刻度E有50个等分刻度，因此可动刻度每旋转一格，对应测微螺杆 F前进或后退
显然，用螺旋测微器测量可准确到 0.01mm。
4.读数
螺旋测微器读数方法：被测物体长度=固定刻度读数（mm）+可动刻度读数×0.01mm。
固定刻度读数是指找到固定刻度最靠近标尺的线（注意半刻度）（单位mm）。可动刻度读数是指找到轴线与可动刻度对齐的地方，没有线所以要估读。（从下面读起）
读数步骤：先读固定刻度上的刻度，再读可动刻度，最后相加。
例如：如图，先读固定刻度B上的刻度：找到固定刻度（主尺）右边第一根主尺线（注意半刻度线有没有出来）：现在有出来，读得6.5mm。如果半刻度线没有出来那就是6.0mm。
再读可动刻度:找到轴线与可动刻度对齐的地方，读数从下面起且要估读。现在读得22.5。0.5是估读的。记为：22.5×0.01mm=0.225mm，
把固定刻度读数与可动刻度读数相加：6.5mm+22.5×0.01mm=6.725mm。
课堂练习
例3：如图所示以下螺旋测微器的读数是
解题提示：被测物体长度=固定刻度读数（mm）+可动刻度读数×0.01mm。注意0刻度线在上，还是下。答案是：0.315mm、3.225mm。
5.使用
用螺旋测微器测量物体的微小尺寸时，先使F与A接触，E的左边缘与B的零刻度线对正;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; 然后读数。
使用螺旋测微器测量以下物体的尺寸。
测量A4纸的厚度，
（2）测量头发丝的直径。
实验 2 金属丝电阻率的测量
（一）实验思路
由→那么我们就要测量金属电阻丝的电阻R、长度l和横截面积s三个物理量。下面我们分别来进行相关的实验。
（二）物理量的测量
1.电阻的测量
电阻的测量用伏安法就可以得到了。实验电路图如图所示。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
电阻丝长度的测量工具应选用刻度尺。初中我们已经学习了用刻度尺测量长度的方法和读数规则。需要注意，在测量电阻丝的长度时，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。
3.电阻丝直径的测量
横截面积的测量，由于，而半径，所以我们只要测量金属的直径即可，可以利用游标卡尺或螺旋测微器。把这些式子代入公式就可以得到计算电阻丝的电阻率的公式拉
因为电阻丝比较细，所以直接用刻度尺测量就会产生比较大的误差。下面提供了几种测量直径的方案供大家选用。
案例1：用刻度尺测量电阻丝的直径
用分度值为1mm的刻度尺直接测量电阻丝的直径d，产生的误差太大。为了解决这个问题，我们可以采用累积的方法，即取一段新的电阻丝，在圆柱形物体上紧密缠绕:，用分度值为1mm的刻度尺测出总宽度，再除以圈数，这样便可以提高电阻丝直径的测量精度了。
案例2：用游标卡尺或螺旋测微器测量电阻丝的直径
在电阻丝的不同位置测量3次，求得直径的平均值。需要注意的是∶ 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。
（三）数据分析
将三个测量值代入上述公式，计算得出导体的电阻率。分析误差产生的原因，系统误差和偶然误差。
课堂练习
例4：在用电压表和电流表测量某种全属丝的电阻率时，用刻度尺测得金属丝长度为60 cm，用螺旋测微器测得金属丝的直径为0.635 mm，两电表的示数分别如图所示（电压表量程0～3V，电流表量程0～0.6A）。请计算，该金属丝的电阻率是多少。
解题提示：根据伏安法有①，电阻的决定式②，又由已知有③，联立得
代入数据得：
〖板书设计〗
11.3 实验：导体电阻率的测量
1.游标卡尺读数方法：被测物体长度=主尺读数（mm）+mm。
2.螺旋测微器读数方法：被测物体长度=固定刻度读数（mm）+可动刻度读数×0.01mm。
3.金属丝电阻率的测量
〖教学反思〗
两种测量工具的读数方法，目前把它写成统一的形式，是解释不通的。以后还要继续研究，怎么才能写成简单、方便的统一的形式。
学生的动生能力较差，在使用测量工具上要加强，注重他们的动手能力。