粤教版 (2019)必修 第三册第三节 测量金属丝的电阻率备课ppt课件

这是一份粤教版 (2019)必修 第三册第三节 测量金属丝的电阻率备课ppt课件，共60页。PPT课件主要包含了课前•自主预习，游标卡尺的读数，螺旋测微器的读数，游标卡尺，螺旋测微器，三个不同，课堂•重难探究，游标卡尺的读数方法，螺旋测微器的读数方法，实验原理和步骤等内容，欢迎下载使用。

1．构造：游标卡尺由主尺和附在主尺上能滑动的游标两部分构成．一般常用的分为______分度的游标卡尺、______分度的游标卡尺和______分度的游标卡尺．
2．读数：10分度游标卡尺的游标上相邻2个刻度间的距离为______ mm，比主尺上相邻两个刻度间的距离小______mm．读数时先从主尺上读出厘米数和毫米数，然后用游标读出0.1 mm位的数值．游标的读数方法：游标的第几条刻线跟主尺上某一条刻线______，0.1 mm位就读几，其读数精确到______mm．同理，20分度的游标卡尺，其读数精确到_____mm；50分度的游标卡尺读数精确到______mm，读数方法相同．测量值＝主尺读数＋n×精确度，n为游标卡尺上第n条刻度线与主尺刻度线对齐．
1．原理：测微螺杆F与固定刻度B之间的精密螺纹的螺距为______ mm，即旋钮D每旋转一周，F前进或后退______mm，而可动刻度E上的刻度为50等份，每转动一小格，F前进或后退________mm，即螺旋测微器的精确度为______mm．读数时误差出现在毫米的千分位上，因此，螺旋测微器又叫千分尺．
2．读数：测量时被测物体长度的整毫米数由固定刻度读出，小数部分由可动刻度读出．测量值(mm)＝固定刻度数(mm)(注意半毫米刻度线是否露出)＋可动刻度数(估读一位)×0.01(mm)．
滑动变阻器限流式、分压式接法
1．两种连接方式的选择．(1)若采用限流式接法，滑动变阻器阻值调到最大时，待测电阻上的电表仍超过量程或超过待测电阻的额定电流(或电压)，则必须选用分压式接法．(2)若待测电阻的阻值比滑动变阻器的总电阻大得多，以致在限流电路中滑动变阻器的滑片从一端滑到另一端时待测电阻上的电流或电压变化不明显，此时应改用分压电路．
(3)若实验中要求电压从0开始调节，则必须采用分压式接法．(4)两种电路均可使用的情况下，应优先采用限流式接法，因为限流式接法电路简单，耗能低．
2．常选用分压式接法的实验．(1)探究导体的I－U特性曲线；(2)电流表、电压表的矫正；(3)测量电流表内阻．
伏安法测金属丝电阻率的实验原理和方法
(2)用______________测量金属丝的长度l，用________________测量金属丝的直径d，算出横截面积S．(3)将测量的数据代入公式__________求金属丝的电阻率．
(2)电路连接：按原理电路图连接电路，用________法测出电阻．(3)长度测量：用游标卡尺测量接入电路中的被测金属导线的_______ 长度，反复测量3次，求出其平均值l．
(4)U、I测量：把滑动变阻器的滑片调节到使接入电路中的电阻值__________，电路经检查确认无误后，闭合开关S，改变滑动变阻器滑动片的位置，读出几组相应的电流表、电压表的示数I和U的值，记入表格内，断开开关S．(5)拆去实物电路，整理好实验器材．
6．误差分析．(1)金属丝的横截面积是利用直径计算而得出，________的测量是产生误差的主要来源之一．(2)采用伏安法测量金属丝的电阻时，由于采用的是电流表外接法，测量值小于真实值，使电阻率的测量值偏小．(3)金属丝的长度测量、电流表和电压表的读数等会带来偶然误差．(4)由于金属丝通电后发热升温，会使金属丝的电阻率变____，造成测量误差．
7．注意事项．(1)本实验中被测金属导线的电阻值较小，因此实验电路一般采用电流表外接法．(2)实验连线时，应先从电源的正极出发，依次将电源、开关、电流表、待测金属导线、滑动变阻器连成主干线路，然后再把电压表并联在待测金属导线的两端．(3)测量被测金属导线的有效长度，是指测量待测导线接入电路的两个端点之间的长度，亦即电压表两端点间的待测导线长度，测量时应将导线拉直，反复测量三次，求其平均值．
(4)测金属导线直径一定要选三个不同部位进行测量，求其平均值．(5)闭合开关S之前，一定要使滑动变阻器的滑片处在有效电阻值最大的位置．(6)在用伏安法测电阻时，通过待测导线的电流强度I不宜过大(电流表用0～0.6 A量程)，通电时间不宜过长，以免金属导线的温度明显升高，造成其电阻率在实验过程中逐渐增大．
1．读数方法．(1)以游标零刻度线位置为准，在主尺上读取主尺上的读数．(2)看游标上哪条刻度线与主尺上的某一刻度线对齐．(3)测量值＝主尺读数＋n×精确度，n为游标卡尺上第n条刻度线与主尺刻度线对齐．
2．注意事项．(1)主尺上的读数应以游标的0刻度左端上方主尺的刻度为准；(2)看清游标的精确度；(3)游标卡尺都是根据刻度线对齐来读数的，所以都不再往下估读1位．
例1　读出图中20分度游标卡尺的读数为________cm．【答案】10.335
变式1　某同学用游标卡尺测量导体的长度，示数如图所示，则该导体的长度是________．  【答案】2.37 cm【解析】主尺部分的示数是2.3 cm，从图可知此游标为10分度尺，且游标上第7条刻度线与主尺刻度线对齐，则游标卡尺的读数为2.3 cm＋0.1 mm×7＝2.37 cm．
1．读数方法．(1)先读固定刻度．(2)再读半刻度，若半刻度线已露出，记作 0.5 mm；若半刻度线未露出，记作0.0 mm．(3)再读可动刻度(注意估读)．记作 n×0.01 mm．(4)最终读数结果为固定刻度＋半刻度＋可动刻度＋估读．
2．注意事项．(1)测量时，注意要在测微螺杆快靠近被测物体时应停止使用旋钮，而改用微调旋钮，避免产生过大的压力，既可使测量结果精确，又能保护螺旋测微器．(2)在读数时，要注意固定刻度尺上表示半毫米的刻线是否已经露出．(3)读数时，千分位有一位估读数字，不能省略，即使固定刻度的零点正好与可动刻度的某一刻度线对齐，千分位上也应读取为“0”，见例2．
例2　使用螺旋测微器测量金属丝的直径，示数如图所示，则金属丝的直径是________mm．【答案】2.140(2.139～2.141均可)【解析】固定刻度示数为2.0 mm，不足半毫米的从可动刻度上读，其示数为14.0，最后的读数：2.0 mm＋14.0×0.01 mm＝2.140 mm．
变式2　某同学用螺旋测微器测量一条金属丝的直径时，螺旋测微器的读数如图所示．可知该金属丝的直径d＝________mm．【答案】0.900
【解析】螺旋测微器的固定刻度为0.5 mm，可动刻度为40.0×0.01 mm＝0.400 mm，所以最终读数为0.5 mm＋0.400 mm＝0.900 mm．
例3　在“测定金属的电阻率”的实验中，小明同学设计了如图甲所示的电路图来测量金属丝的电阻．(1)用实线代替导线将图乙的实物图连线补充完整．
(2)实验时，闭合开关前，应将滑动变阻器的滑片P移到最______(填“左”或“右”)端．(3)两电表的示数分别如图丙、丁所示(电压表量程0～3 V，电流表量程0～0.6 A)，电压表读数为______V，电流表读数为______A．
(4)若已知被测金属丝的直径和长度分别是d、L；测得电压和电流分别是U、I．则该金属材料的电阻率表达式为ρ＝__________．
【解析】(1)实物图的连线如图所示．
(2)实验时，为了确保仪表的安全，闭合开关前，应将滑动变阻器的滑片P移到最左端．
变式3　在“测定金属丝电阻率”的实验中，某同学进行了如下测量：(1)用毫米刻度尺测量接入电路中的被测金属丝的有效长度．测量3次，求出其平均值l．其中一次测量结果如图甲所示，金属丝的另一端与刻度尺的零刻线对齐，图中读数为______cm．用螺旋测微器测量金属丝的直径，选不同的位置测量3次，求出其平均值d．其中一次测量结果如图乙所示，图中读数为______mm．
(2)采用如图所示的电路测量金属丝的电阻．电阻的测量原理是________．最后由公式ρ＝________计算出金属丝的电阻率(用直接测量的物理量表示)．
(3)请你根据电路图在实物图中进行实物连线．(电流表选0.6 A量程，电压表选3 V量程)
(3)实物连接如图所示．
实验的注意事项1．本实验中被测金属丝的电阻值较小，因此实验电路必须用电压表只测金属丝．2．连线时，应先从电源的正极出发，依次将电源、开关、电流表、待测金属丝、滑动变阻器连成主干线路(闭合电路)，然后再把电压表并联在待测金属丝的两端．3．测量金属丝的有效长度，是指待测导线接入电路的两个端点之间的长度，亦即电压表两端点间的待测金属丝长度，测量时应将金属丝拉直．4．测金属丝直径一定要选三个不同部位进行测量．
例4　某同学用伏安法测量导体的电阻，现有量程为3 V、内阻约为3 kΩ的电压表和量程为0.6 A、内阻约为0.1 Ω的电流表．采用分压电路接线，图甲是实物的部分连线图，待测电阻为图乙中的R1，其阻值约为5 Ω．
实验数据处理及误差分析
(1)测R1阻值的最优连接方式为导线①连接______(填“a”或“b”)、导线②连接________(填“c”或“d”)．(2)正确接线测得实验数据如表，用作图法求得R1的阻值为________ Ω．
【答案】(1)a　d　(2)见解析　4.6(4.4～4.7均可)　(3)B
【解析】(1)由于实验测量的是一个小电阻，故电流表应外接，因此导线①接a，由于采用分压电路，故导线②应接d．(2)根据实验数据作出R1的U－I曲线如图所示，图线的斜率即为电阻R1的大小，由图像可知，R1＝4.6 Ω．
变式4　现在要测量一段电阻丝的电阻率ρ，电阻丝的阻值Rx≈0.5 Ω，允许通过的最大电流为0.5 A．现提供如下器材：
(1)实验中滑动变阻器应该选择________(填“R1”或“R2”)，并采用________接法．(2)根据你在(1)、(2)中的选择，在图甲中完成实验电路的连接．
(3)实验中，如果两电表的读数分别为U和I，测得拉直后电阻丝的长度为L，直径为D，则待测电阻丝的电阻率ρ的计算式为ρ＝________．(4)用螺旋测微器和游标卡尺测量待测电阻丝的直径和长度时，读数如图乙、丙所示，则该电阻丝的直径D＝______mm，长度L＝________ mm．
【解析】(1)滑动变阻器若选用R2或采用限流接法，调控范围小，应选择R1，并采用分压接法．(2)根据测量电路图和滑动变阻器的分压式接法，实物连线如图所示．
螺旋测微器螺旋测微器又称千分尺(micrmeter)、螺旋测微仪、分厘卡，是比游标卡尺更精密的测量长度的工具，用它测长度可以准确到0.01 mm，测量范围为几个厘米．它的一部分加工成螺距为0.5 mm的螺纹，当它在固定套管的螺套中转动时，将前进或后退，活动套管和螺杆连成一体，其周长等分成50个分格．螺杆转动的整圈数由固定套管上间隔0.5 mm的刻线去测量，不足一圈的部分由活动套管周边的刻线去测量，最终测量结果需要估读一位小数．
例5　用螺旋测微器测量其直径如图所示，由图可知其直径为________ mm．【答案】4.700【解析】螺旋测微器固定刻度的读数为4.5 mm，可动刻度的读数为20.0×0.01 mm＝0.200 mm，故直径为4.5 mm＋0.200 mm＝4.700 mm．
1．(多选)在“测定金属电阻率”的实验中，以下操作中错误的是(　　)A．用米尺测量金属丝的全长，且测量三次，算出其平均值，然后再将金属丝接入电路中B．用螺旋测微器在金属丝三个不同部位各测量一次直径，算出其平均值C．用伏安法测电阻时，采用电流表内接法，多次测量后算出平均值D．实验中应保持金属丝的温度不变
【答案】AC【解析】实验中应测量出金属丝接入电路中的有效长度，而不是全长；金属丝的电阻很小，与电压表内阻相差很大，使金属丝与电压表并联，电压表对它分流作用很小，应采用电流表外接法．故A、C操作错误．
2．在“测定金属的电阻率”的实验中，用游标卡尺测出金属丝的长度L如图甲所示，用螺旋测微器测量金属丝直径时的刻度位置如图乙所示，金属丝的电阻大约为5 Ω，先用伏安法测出金属丝的电阻R，然后根据电阻定律计算出该金属材料的电阻率．
(1)请填写游标卡尺、螺旋测微器的读数：图甲的读数为__________ mm；图乙的读数为__________mm ．(2)现有两节新的干电池、开关和若干导线及下列器材：A．电压表0～3 V，内阻6 kΩB．电压表0～15 V，内阻50 kΩC．电流表0～0.6 A，内阻0.05 ΩD．电流表0～3 A，内阻0.01 ΩE．滑动变阻器，0～10 ΩF．滑动变阻器，0～500 Ω要求较准确地测出其阻值，应选用的器材有______(只填代号)．