2024_2025学年新教材高中物理第11章电路及其应用3实验：导体电阻率的测量学案新人教版必修第三册.doc
PAGE
PAGE13
试验：导体电阻率的测量
试验目标：1．理解游标卡尺的原理，学会运用游标卡尺测量长度。2．理解螺旋测微器的原理，学会运用螺旋测微器测量长度。3．理解测量电阻率的试验原理及试验方法。4．通过分组试验，学会测量导体的电阻率，并能进行误差分析。5．通过测量电阻等过程，进一步形成自觉遵守试验操作规程和谨慎操作的习惯。
试验1长度的测量及测量工具的选用
一、游标卡尺
1．原理：利用主尺的单位刻度与游标尺的单位刻度的差值制成。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1mm
2．精度：对应关系为10分度0.1mm，20分度0.05mm，50分度
3．读数：若用x表示由主尺上读出的整毫米数，N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，则记录结果表达为(x＋N×精度)mm。
二、螺旋测微器
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0.5mm，即旋钮D每旋转一周，F前进或后退0.5mm，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0.01mm
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)(留意半毫米刻度线是否露出)＋可动刻度数(估读1位)×0.01(mm)。
试验2金属丝电阻率的测量
一、试验原理和方法
由R＝ρeq\f(l,S)得ρ＝eq\f(RS,l)，因此，只要测出金属丝的长度l、横截面积S和金属丝的电阻R，即可求出金属丝的电阻率ρ。
1．把金属丝接入电路中，用伏安法测金属丝的电阻Req\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(R＝\f(U,I)))。电路原理如图所示。
2．用毫米刻度尺测量金属丝的长度l，用螺旋测微器量得金属丝的直径，算出横截面积S。
3．将测量的数据代入公式ρ＝eq\f(RS,l)求金属丝的电阻率。
二、试验器材
被测金属丝、螺旋测微器、毫米刻度尺、电池组、电流表、电压表、滑动变阻器、开关、导线若干。
三、试验步骤
1．直径测定
用螺旋测微器在被测金属导线上的三个不同位置各测一次直径，求出其平均值d，计算出导线的横截面积S＝eq\f(πd2,4)。
2．电路连接
按如图所示的原理电路图连接好，用伏安法测电阻的试验电路。
3．长度测量
用毫米刻度尺测量接入电路中的被测金属导线的有效长度，反复测量3次，求出其平均值l。
4．U、I测量
把上图中滑动变阻器的滑动片调整到最左端，电路经检查确认无误后，闭合开关S，变更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．拆去试验线路，整理好试验器材。
四、数据处理
1．在求Rx的平均值时可用两种方法
(1)用Rx＝eq\f(U,I)分别算出各次的数值，再取平均值。
(2)用U-I图线的斜率求出。
2．计算电阻率
将记录的数据Rx、l、d的值代入电阻率计算公式ρ＝Rxeq\f(S,l)＝eq\f(πd2U,4lI)。
五、误差分析
1．金属丝的横截面积是利用直径计算而得，直径的测量是产生误差的主要来源之一。
2．采纳伏安法测量金属丝的电阻时，由于采纳的是电流表外接法，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大，造成测量误差。
六、留意事项
1．本试验中被测金属导线的电阻值较小，因此试验电路一般采纳电流表外接法。
2．试验连线时，应先从电源的正极动身，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．测金属导线直径肯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，肯定要将原理图中滑动变阻器的滑片移至使接入电路的电阻最大处。
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0～0.6A量程)，通电时间不宜过长，以免金属导线的温度明显上升，造成其电阻率在试验过程中渐渐增大。
7．求Rx的平均值时可用两种方法：第一种是用Rx＝eq\f(U,I)算出各次的测量值，再取平均值；其次种是用图像(U-I图线)来求出。若采纳图像法，在描点时，要尽量使各点间的距离拉大一些，连线时要尽可能地让各点匀称分布在直线的两侧，个别明显偏离较远的点可以不予考虑。
类型一游标卡尺和螺旋测微器的读数
【典例1】(2024·黄冈中学期中)某同学要测量一匀称新材料制成的圆柱体的电阻率ρ