粤教版 (2019)必修 第三册第三节 测量金属丝的电阻率背景图课件ppt

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背景图课件ppt，共28页。

实验原理1．游标卡尺(1)构造：主尺、游标尺(主尺和游标尺上各有一个内、外测量爪)，游标尺上还有一个深度尺(如图所示)。
(2)原理：利用主尺的最小分度与游标尺的最小分度的差值制成。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。常见的游标卡尺的游标尺上小等分刻度有10格的、20格的、50格的，其读数见下表：
(3)读数：若用x表示从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线对齐的游标的格数，则记录结果表示为(x＋K×精确度)mm。
2．螺旋测微器(1)构造：如图所示，螺旋测微器的测砧A和固定刻度G是固定在尺架F上的；可调刻度H、旋钮K、微调旋钮K′是与测微螺杆P连在一起的，通过精密螺纹套在G上。(2)原理：可调刻度H上的刻度为50等份，每旋转一周，螺杆前进或后退0.5 mm，可调刻度每转过一等份，螺杆前进或后退0.01 mm，则螺旋测微器的精确度为0.01 mm。
(3)读数。①测量时被测物体长度的半毫米数由固定刻度读出，不足半毫米部分由可动刻度读出。②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)。③如图所示，固定刻度示数为2.0 mm，而从可调刻度上读的示数为15.0，最后的读数为2.0 mm＋15.0×0.01 mm＝2.150 mm。
2．练习使用螺旋测微器(1)测量A4纸的厚度。(2)测量头发丝的直径。3．测金属丝的电阻率(1)实验步骤。①测直径：用螺旋测微器或游标卡尺在金属丝的三个不同位置上各测一次，并记录数据。②测长度：将金属丝两端固定在接线柱上悬空挂直，用毫米刻度尺测量接入电路的金属丝长度l(即有效长度)，反复测量三次，并记录。 ③连电路：依照电路图用导线把器材连好，并把滑动变阻器的阻值调至并联电路部分的电压为零处。
④测U、I：电路经检查确认无误后，闭合开关S。改变滑动变阻器滑动触头的位置，读出几组相应的电流表、电压表的示数I和U的值，记入记录表格内，断开开关S。⑤整理：拆除实验电路，整理好实验器材。(2)数据处理。①金属丝直径的读数：a．利用螺旋测微器测金属丝直径，读数时应特别小心半毫米刻度线是否露出。b．因螺旋测微器的精确度为0.01 mm，可动刻度上对齐的格数需要估读。所以，若以毫米为单位的话，最后一位应出现在小数点后的第三位上。
c．把三个不同位置的测量值求平均值作为直径d。②金属丝长度的测量：a．应测量接入电路中的有效长度。b．因为用的是毫米刻度尺，读数时要读到毫米的下一位(别忘记估读)。c．把三次测量值求平均值作为长度l。③电阻R的测量值的确定：方法一：平均值法可以将每次测量的U、I分别计算出电阻，再求出电阻的平均值，作为测量结果。
(4)注意事项。①为了方便，应在金属导线连入电路前测导线直径，为了准确，应测量拉直悬空的连入电路的导线的有效长度，且各测量三次，取平均值。②测量电路应选用电流表外接法，且测电阻时，电流不宜过大，通电时间不宜太长，因为电阻率随温度而改变。③为准确求出R的平均值，应多测几组U、I数值，然后采用U-I图像法求出电阻。
(一)游标卡尺和螺旋测微器的读数[典例1]　(1)用20分度的游标卡尺测量一粗细均匀圆柱体的长度，如图所示，由图可知其长度为________mm。(2)用螺旋测微器测量其直径如图所示，由图可知其直径为________mm。
解析：(1)20分度的游标卡尺精确度为0.05 mm，游标尺上第3格与主尺上的刻度线对齐，示数为3×0.05 mm＝0.15 mm，故长度为50 mm＋0.15 mm＝50.15 mm。(2)螺旋测微器固定刻度示数为4.5 mm，可动刻度示数为20.0×0.01 mm＝0.200 mm，故直径为4.5 mm＋0.200 mm＝4.700 mm。答案：(1)50.15　(2)4.700
[微点拨]使用螺旋测微器时的注意点(1)螺旋测微器应估读一位，亦即以 mm作为单位，应读到小数点后面的第三位。(2)读数时，除了观察固定刻度尺的整毫米刻度线外，特别要注意半毫米刻度线是否露出。　　　
[对点训练]1．某同学用游标卡尺测量一圆柱体的长度l，用螺旋测微器测量圆柱体的直径d，示数如图甲、乙所示。由图可读出l＝________cm，d＝________mm。
解析：游标卡尺主尺读数为2.2 cm，游标尺读数为5×0.1 mm＝0.5 mm＝0.05 cm，故l＝2.2 cm＋0.05 cm＝2.25 cm；螺旋测微器的半毫米刻度线已露出，所以固定刻度为6.5 mm，再读出可动刻度上的格数(估读一位)×0.01 mm，读数为6.5 mm＋36.0×0.01 mm＝6.860 mm。答案：2.25　6.860
(二)仪器选择与电路设计[典例2]　某同学在一次“测量金属丝的电阻率”的实验中，用米尺测出接入电路部分的金属丝长度为l＝0.720 m，用螺旋测微器测出金属丝直径(刻度位置如图所示)，用伏安法测出金属丝的电阻(阻值大约为5 Ω)，然后计算出该金属材料的电阻率。在用伏安法测定金属丝的电阻时，除被测金属丝外，还有如下实验器材：
A．直流电源(输出电压为3 V)B．电流表A(量程0～0.6 A，内阻约0.125 Ω)C．电压表V(量程0～3 V，内阻3 kΩ)D．滑动变阻器(最大阻值20 Ω)E．开关、导线等(1)从图中读出金属丝的直径为________mm。(2)根据所提供的器材，在虚线框中画出实验电路图。(3)若根据伏安法测出金属丝的阻值为Rx＝4.0 Ω，则这种金属材料的电阻率为________ Ω·m(保留两位有效数字)。
答案：(1)0.600　(2)见解析图(3)1.6×10－6
[微点拨](1)注意测金属丝电阻时，因电阻丝电阻较小，应采用电流表外接法。(2)应用电阻定律计算电阻率时，各量均应统一为国际单位制，计算结果要符合有效数字要求。　　　　
[对点训练]2．(2022·广东汕头期末)USB数据线所用的导线是否合格至关重要。某实验小组从数据线内剥离出长1.5 m 的金属丝(估测其电阻Rx约0.4 Ω)，测量此金属丝的电阻。实验室提供的器材有：A．电流表A1(量程为0～0.6 A，内阻为RA1＝1 Ω)B．电流表A2(量程为0～1 A，内阻RA2约为0.5 Ω)C．电压表V(量程为0～15 V，内阻为RV＝10 kΩ)D．定值电阻R1＝1 ΩE．滑动变阻器R(最大阻值为5 Ω)
F．电源E(电动势为1.5 V，内阻约为2 Ω)G．开关S一只，导线若干
(1)该实验小组设计的部分实验电路如图甲所示，请选择合适的器材，电表1为______，电表2为______。(均填写器材前的字母序号)(2)若要求测量时流过金属丝的电流从零开始调节，请你设计、完善实验电路，并画在虚线框中。
(3)经过多次测量，得到如图乙所示的图像(其中I1为电表1的读数，I2为电表2的读数)，由此可知I2与I1－I2关系式为________(用题中物理量的符号表示)，金属丝的电阻值为________Ω(结果保留2位有效数字)。(4)本实验所采用测量电阻的实验方法，________(填“会”或“不会”)产生系统误差；采用图像法求金属丝电阻，可以减小________误差(填“系统”或“偶然”)。
解析： (1)由于电压表量程比电源电动势大得多，故本实验电压表不适用，故可以将已知内阻的电流表A1作为电压表使用，与定值电阻和待测金属丝并联，即电表2选择A；最后用量程稍大一些的电流表A2测两支路的总电流，即电表1选择B。