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(共24張PPT)
第十一章　電路及其應(yīng)用
3.實(shí)驗(yàn)：導(dǎo)體電阻率的測(cè)量
學(xué)習(xí)目標(biāo)
1．知道游標(biāo)卡尺和螺旋測(cè)微器測(cè)量長(zhǎng)度的原理和讀數(shù)方法。
2．理解金屬絲電阻率的測(cè)量原理，掌握各物理量的測(cè)量方法。
3．掌握利用伏安法測(cè)電阻的原理和方法，會(huì)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和誤差分析。
情景引入
這一節(jié)我們來測(cè)量導(dǎo)體的電阻率。如果根據(jù)導(dǎo)體的電阻、長(zhǎng)度和截面積來求出電阻率，就需要測(cè)量電阻和長(zhǎng)度等。下面我們分別來進(jìn)行相關(guān)的實(shí)驗(yàn)。
自學(xué)感知
梳理教材夯實(shí)基礎(chǔ)
實(shí)驗(yàn)1　長(zhǎng)度的測(cè)量及測(cè)量工具的選用
一、游標(biāo)卡尺
1.構(gòu)造.
游標(biāo)卡尺的主要部分是_____A和一條可以沿著主尺滑動(dòng)的_______B.
主尺
游標(biāo)尺
自學(xué)感知
梳理教材夯實(shí)基礎(chǔ)
2.原理.
游標(biāo)卡尺利用主尺的________
(1
mm)與游標(biāo)尺的單位刻度之間固定的________來提高測(cè)量精度.常用的游標(biāo)卡尺有
10分度、___分度和50分度三種.
三種游標(biāo)卡尺的相關(guān)參數(shù)見下表.
游標(biāo)尺
刻度總長(zhǎng)度
每小格與1
mm的差值
精確度
10分度
9
mm
.
0.1
mm
20分度
19
mm
.
0.05
mm
50分度
49
mm
.
0.02
mm
單位刻度
微量差值
20
0.1
mm
0.05
mm
0.02
mm
自學(xué)感知
梳理教材夯實(shí)基礎(chǔ)
3.讀數(shù).
先讀主尺上的刻度:根據(jù)游標(biāo)尺上_________與主尺刻度線的相對(duì)位置讀出整毫米數(shù),用l0表示.再讀游標(biāo)尺上的刻度:從游標(biāo)尺上讀出與主尺上某一刻度線對(duì)齊的刻度線對(duì)應(yīng)的_____,用K表示.結(jié)合主尺及游標(biāo)尺的讀數(shù)得到被測(cè)長(zhǎng)度為l=
mm.
如圖為____分度的游標(biāo)卡尺,被測(cè)物體的長(zhǎng)度為
mm.
l0+K×精確度
10
23.7
零刻度線
格數(shù)
讀數(shù)練習(xí)
4.使用.
(1)校零位:當(dāng)外(內(nèi))測(cè)量爪一側(cè)的兩個(gè)刃接觸時(shí),游標(biāo)尺上的零刻度線與主尺上的零刻度線_________.
(2)測(cè)量:將被測(cè)物體夾(套)在________之間,把主尺讀數(shù)和游標(biāo)尺讀數(shù)綜合起來,就是被測(cè)物體的長(zhǎng)度.
5.注意.
(1)
游標(biāo)卡尺不估讀.
(2)讀數(shù)時(shí),先將游標(biāo)尺固定,取下被測(cè)物體后再進(jìn)行讀數(shù).
正好對(duì)齊
這兩個(gè)刃
自學(xué)感知
梳理教材夯實(shí)基礎(chǔ)
例1．某同學(xué)用游標(biāo)卡尺分別測(cè)量金屬圓管的內(nèi)、外壁直徑，游標(biāo)卡尺的示數(shù)分別如圖(a)和(b)所示。由圖可讀出，圓管內(nèi)壁的直徑為____________
cm，圓管外壁的直徑為____________
cm；由此可計(jì)算出金屬圓管橫截面的面積。
2.23
2.99
解析：題圖(a)中游標(biāo)卡尺的主尺讀數(shù)為22
mm，游標(biāo)尺讀數(shù)為3×0.1
mm＝0.3
mm，所以最終讀數(shù)為22
mm＋0.3
mm＝22.3
mm＝2.23
cm。題圖(b)中游標(biāo)卡尺的主尺讀數(shù)為29
mm，游標(biāo)尺讀數(shù)為9×0.1
mm＝0.9
mm，所以最終讀數(shù)為29
mm＋0.9
mm＝29.9
cm。
二、螺旋測(cè)微器
1.構(gòu)造:它的測(cè)砧A和固定刻度B固定在_____C上,可動(dòng)刻度E、旋鈕D和微調(diào)旋鈕D’是與_________F連在一起的,并通過精密螺紋套在B上.
自學(xué)感知
梳理教材夯實(shí)基礎(chǔ)
尺架
測(cè)微螺桿
2.原理:旋鈕D旋轉(zhuǎn)一周,螺桿F便沿著旋轉(zhuǎn)軸線方向前進(jìn)或后退一個(gè)_____的距離.
螺距是
mm,圓周上的可動(dòng)刻度E有
個(gè)等分刻度,因此可動(dòng)刻度每旋轉(zhuǎn)一格,對(duì)應(yīng)測(cè)微螺桿F前進(jìn)或后退
mm=0.01
mm.顯然,用螺旋測(cè)微器測(cè)量可準(zhǔn)確到
mm.
0.5
50
0.01
螺距
3.讀數(shù):先讀固定刻度B上的刻度,并觀察B上的______刻度線是否露出;再讀可動(dòng)刻度E上的刻度,需要估讀_____;綜合B及E的讀數(shù)得到被測(cè)長(zhǎng)度為l=固定刻度示數(shù)+可動(dòng)刻度示數(shù)(估讀一位)×0.01
mm.
如圖所示,
被測(cè)物體的長(zhǎng)度為
mm.?
自學(xué)感知
梳理教材夯實(shí)基礎(chǔ)
6.725(6.724~6.729
均可)
半毫米
一位
4.使用:(1)校零位:先使F與A接觸,E的左邊緣與B的___________對(duì)正.
(2)測(cè)量:將被測(cè)物體夾在F與A之間,旋轉(zhuǎn)__,當(dāng)F快靠近物體時(shí),停止使用D,改用__,聽到“喀喀”聲時(shí)停止.
(3)讀數(shù).
D
D'
零刻度線
讀數(shù)練習(xí)
例2、用螺旋測(cè)微器測(cè)量合金絲的直徑。為防止讀數(shù)時(shí)測(cè)微螺桿發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，讀數(shù)前應(yīng)先旋緊如圖所示的部件______(選填“A”“B”
“C”或“D”)。從圖中的示數(shù)可讀出合金絲的直徑為__________
mm。
B
0.410
思路：(1)
在讀可動(dòng)刻度讀數(shù)時(shí)需估讀。
(2)特別注意：主尺半刻度線是否露出。
解析：讀數(shù)前應(yīng)先旋緊B，使讀數(shù)固定不變；
螺旋測(cè)微器的固定刻度為0
mm，可動(dòng)刻度為41.0×0.01
mm＝0.410
mm，所以最終讀數(shù)為0
mm＋0.410
mm＝0.410
mm。
一、實(shí)驗(yàn)思路
可用右圖所示電路做此實(shí)驗(yàn).取一段金屬電阻絲(電路圖中R)連接到實(shí)驗(yàn)電路中,只要測(cè)出電阻絲的電阻R、_____l和直徑d,就可以算出該電阻絲所用材料的電阻率,即ρ==.
實(shí)驗(yàn)2　金屬絲電阻率的測(cè)量
自學(xué)感知
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長(zhǎng)度
二、物理量的測(cè)量
需要測(cè)量金屬電阻絲的電阻R、長(zhǎng)度l和直徑d三個(gè)物理量.
1.電阻的測(cè)量:按實(shí)驗(yàn)電路圖連接實(shí)物電路.改變___________滑片的位置,讀取多組電壓、電流值,通過_____圖像求得電阻R.
2.電阻絲有效長(zhǎng)度的測(cè)量:用_______測(cè)量電阻絲接入電路的
_________l,反復(fù)測(cè)量多次,得到有效長(zhǎng)度的平均值.
3.電阻絲直徑的測(cè)量:因?yàn)殡娮杞z比較___,所以直接用______測(cè)量會(huì)產(chǎn)生較大的誤差,可以用以下兩個(gè)參考案例測(cè)量.
自學(xué)感知
梳理教材夯實(shí)基礎(chǔ)
刻度尺
有效長(zhǎng)度
細(xì)
刻度尺
滑動(dòng)變阻器
U-I
(1)累積法測(cè)量:將電阻絲緊密纏繞在一_______上,用刻度尺測(cè)出_______,再除以圈數(shù).如圖所示.
(2)用游標(biāo)卡尺或螺旋測(cè)微器測(cè)量:在電阻絲的不同位置測(cè)量__次,求直徑的平均值.
自學(xué)感知
梳理教材夯實(shí)基礎(chǔ)
圓柱體
總寬度
3
一、器材:
被測(cè)金屬絲、螺旋測(cè)微器(或游標(biāo)卡尺)、毫米刻度尺、電壓表、電流表、開關(guān)及導(dǎo)線、電池、滑動(dòng)變阻器等.
探究解惑
注重過程提高能力
探究一：伏安法測(cè)電阻實(shí)驗(yàn)的器材和步驟是什么？
二、步驟：
1.測(cè)直徑:用刻度尺(累積法)或用螺旋測(cè)微器(或游標(biāo)卡尺)在被測(cè)電阻絲的不同位置測(cè)量3次,并記錄.
2.連電路:連接實(shí)驗(yàn)電路,將電阻絲拉直接入電路.
3.測(cè)長(zhǎng)度:用毫米刻度尺測(cè)量接入電路中的電阻絲的有效長(zhǎng)度,重復(fù)測(cè)量3次,并記錄.
4.測(cè)電阻:把滑動(dòng)變阻器的滑片調(diào)節(jié)到電阻最大的位置,電路經(jīng)檢查確認(rèn)無(wú)誤后,閉合開關(guān)S,改變滑動(dòng)變阻器滑片的位置,讀出幾組相應(yīng)的電流、電壓值,記入下列表格內(nèi),斷開開關(guān)S.
（1）.金屬絲的直徑d.
次數(shù)
1
2
3
d/mm
?
?
?
（2）.金屬絲的長(zhǎng)度l.
次數(shù)
1
2
3
l/mm
?
?
?
（3）.電壓表、電流表讀數(shù)R.
次數(shù)
1
2
3
4
5
6
U/V
?
?
?
?
?
?
I/A
?
?
?
?
?
?
5.拆除實(shí)驗(yàn)電路,整理好實(shí)驗(yàn)器材.
探究解惑
注重過程提高能力
實(shí)驗(yàn)讀數(shù)
一、數(shù)據(jù)分析:
1、根據(jù)表（1）、（2）分別計(jì)算出金屬絲的直徑和長(zhǎng)度的平均值。
2、求Rx的平均值時(shí)可用兩種方法：第一種是用Rx＝U/I算出各次的測(cè)量值，再取平均值；第二種是用U?-I圖線來求出:建立U-I坐標(biāo)系,將測(cè)量的U、I值在坐標(biāo)系中描點(diǎn)作出圖像,利用U-I圖像求出電阻R,
3、將三個(gè)測(cè)量值d、l、R代入公式
ρ=
求出電阻率.
探究二：本實(shí)驗(yàn)如何進(jìn)行數(shù)據(jù)分析？試分析誤差產(chǎn)生的原因。
探究解惑
注重過程提高能力
二、誤差分析:
1．長(zhǎng)度測(cè)量、直徑測(cè)量造成的偶然誤差。
2．電壓表、電流表讀數(shù)造成的偶然誤差。
3．電流表外接法，R測(cè)＜R真，導(dǎo)致ρ測(cè)＜ρ真(系統(tǒng)誤差)。
4．由于金屬絲通電后發(fā)熱升溫，會(huì)使金屬絲的電阻率變大，造成測(cè)量誤差(系統(tǒng)誤差)。
探究解惑
注重過程提高能力
例3、利用螺旋測(cè)微器、米尺和如圖甲所示的電路(其中電流表的內(nèi)阻為1
Ω，電壓表的內(nèi)阻為5
kΩ)測(cè)量一根粗細(xì)均勻的阻值約為5
Ω的金屬絲的電阻率。
甲
(1)實(shí)驗(yàn)時(shí)，用螺旋測(cè)微器測(cè)量金屬絲的直徑和用米尺測(cè)量金屬絲的長(zhǎng)度示數(shù)如圖乙所示，電流表、電壓表的讀數(shù)如圖丙所示。由圖可以讀出金屬絲兩端的電壓U＝_________，流過金屬絲的電流I＝_________，金屬絲的長(zhǎng)度L＝____________，金屬絲的直徑d＝________________。
(2)該金屬絲的電阻率是_________________(保留兩位有效數(shù)字)
2.20
V
0.44
A
30.50
cm
1.850×10－3
m
4.4×10－5
Ω·m
解析：(1)由圖可以看出：電壓表的量程是3
V，所以讀數(shù)是2.20
V；電流表的量程是0.6
A，所以讀數(shù)是0.44
A；由于螺旋測(cè)微器的半毫米刻度線已經(jīng)露出，因此讀數(shù)是1.850×10－3
m；米尺的讀數(shù)是40.50
cm－10.00
cm＝30.50
cm。
課堂小結(jié)

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