第98課時(shí) 測(cè)定金屬的電阻率

1、第98課時(shí) 測(cè)定金屬的電阻率（同時(shí)練習(xí)使用螺旋測(cè)微器）學(xué)習(xí)內(nèi)容：(一)測(cè)定金屬的電阻率（同時(shí)練習(xí)使用螺旋測(cè)微器）一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1練習(xí)使用螺旋測(cè)微器 2測(cè)定金屬的電阻率，二、實(shí)驗(yàn)原理 由電阻定律可知，金屬的電阻率因此，測(cè)出金屬導(dǎo)線的長(zhǎng)度l和它的直徑d（計(jì)算出導(dǎo)線的橫截面積S），并用伏安法測(cè)出金屬導(dǎo)線的電阻R，即可算出金屬導(dǎo)線的電阻率三、實(shí)驗(yàn)器材 被測(cè)金屬絲、米尺、螺旋測(cè)微器、電壓表、電流表、直流電源、滑動(dòng)變阻器、開關(guān)及導(dǎo)線若干 附：螺旋測(cè)微器 1構(gòu)造：如右圖所示螺旋測(cè)微器也稱千分 尺，其各部分名稱及主要用途是： 固定刻度G：用于讀取固定刻度所顯示的最大毫米刻度數(shù)(包括0.5 mm);可動(dòng)刻度H：

2、用于讀取主尺上固定刻度的水平線對(duì)應(yīng)的螺旋尺上可動(dòng)刻度的刻度數(shù)（包括估讀）；旋鈕K；微調(diào)旋鈕K'；測(cè)微螺桿P；小砧A 2設(shè)計(jì)原理 螺旋測(cè)微器是利用將直線距離轉(zhuǎn)化為角位移的原理制成的主尺上的固定刻度的最小分度值為0.5mm，螺旋尺上的可動(dòng)刻度共有50個(gè)分度，當(dāng)可動(dòng)刻度尺旋轉(zhuǎn)一周時(shí)，它在主尺上前進(jìn)或后退一個(gè)刻度0.5mm，即可動(dòng)刻度每轉(zhuǎn)過一個(gè)分格時(shí)，測(cè)微螺桿前進(jìn)或后退0.01 mm，所以它測(cè)量的長(zhǎng)度可達(dá)到的精度為0.01 mm. 3使用及讀數(shù)方法 將待測(cè)物放在A、P之間，然后用旋鈕將測(cè)微螺桿靠近被測(cè)物體，再用微調(diào)旋鈕調(diào)整，直至發(fā)出“咔咔”聲后讀數(shù)先讀固定尺讀數(shù)，要讀出整毫米刻度，要注意有無半

3、毫米刻度出現(xiàn)；再讀出固定刻度上的水平線對(duì)應(yīng)的可動(dòng)刻度尺上的讀數(shù)（要有估讀數(shù)據(jù)），將此數(shù)乘以0.01 mm后與固定刻度上的讀數(shù)相加即得到最后讀數(shù)。 4注意事項(xiàng) (1)測(cè)量時(shí)，當(dāng)測(cè)微螺桿將要接觸被測(cè)物體時(shí)，要停止使用K，改用K'，以避免測(cè)微螺桿與被測(cè)物體間產(chǎn)生過大的壓力，這樣既可以保護(hù)儀器又能保證測(cè)量結(jié)果準(zhǔn)確 (2)讀數(shù)時(shí)，要注意固定刻度上表示半毫米的刻度線是否已經(jīng)露出讀數(shù)時(shí)要準(zhǔn)確到0.01 mm,估讀到0.001 mm，即測(cè)量結(jié)果若用mm為單位，則小數(shù)點(diǎn)后面必須保留三位.四、實(shí)驗(yàn)步驟 1用螺旋測(cè)微器在被測(cè)金屬絲的三個(gè)不同位置各測(cè)一次直徑，求出其平均值d 2按右圖所示的電路圖連接好電路 3

4、用毫米刻度尺測(cè)量接人電路中的被測(cè)金屬絲的有效長(zhǎng)度，反復(fù)測(cè)三次，求出其平均值l 4把滑動(dòng)變阻器的滑片調(diào)節(jié)到使接入電路的電阻值最大的位置，電路經(jīng)檢查無誤后，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)的電流表和電壓表的示數(shù)I和U的值，記錄在表格中；斷開S，求出電阻R的平均值 5將測(cè)得的R,l,d的值代入電阻率的計(jì)算公式，計(jì)算出金屬絲的電阻率 6拆去實(shí)驗(yàn)線路，整理器材五、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng) 1用螺旋測(cè)微器測(cè)金屬絲的直徑應(yīng)在三個(gè)不同的位置各測(cè)一次，求其平均值；用毫米刻度尺測(cè)量接人電路中的被測(cè)金屬絲的有效長(zhǎng)度，應(yīng)反復(fù)測(cè)量三次，求其平均值 2本實(shí)驗(yàn)中被測(cè)金屬絲的電阻值較小，因此采用電流表外接法 3用伏安法

5、測(cè)電阻時(shí)，通過金屬導(dǎo)線的電流不宜過大，通電時(shí)間不宜過長(zhǎng)，以免金屬絲的溫度明顯升高，造成其電阻率在實(shí)驗(yàn)中逐漸增大 4. 滑動(dòng)變阻器采用限流式接法還是分壓式接法,可根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求或提供的器材規(guī)格進(jìn)行選擇5為了準(zhǔn)確地求出電阻R的平均值，可采用U-I圖象法求出電阻六、誤差分析 1測(cè)量電路中電流表和電壓表對(duì)電阻測(cè)量的影響（若不考慮偶然誤差的影響），由于本實(shí)驗(yàn)采用電流表外接法，所以R測(cè)<R真，由，知測(cè)<真 2因通電電流過大，或時(shí)間過長(zhǎng)，致使金屬絲發(fā)熱，電阻率會(huì)隨之變化 3金屬絲的直徑測(cè)量、長(zhǎng)度測(cè)量及電表、螺旋測(cè)微器的讀數(shù)等人為因素也是本實(shí)驗(yàn)的誤差來源之一例：在“測(cè)定金屬的電阻率”的實(shí)驗(yàn)中，提供的

6、器材有：一節(jié)內(nèi)阻不計(jì)的干電池，直徑小于1mm、長(zhǎng)度約為80cm、阻值約為3的金屬絲，電壓表有3V(內(nèi)阻約為3k)和15V(內(nèi)阻約為15k)兩個(gè)量程，電流表有0.6A(內(nèi)阻約為0.1)和3A(內(nèi)阻約為0.02 )兩個(gè)量程，供限流用的滑動(dòng)變阻器有最大阻值分別為10、100、1500的三種，可供選擇的實(shí)驗(yàn)電路有如圖所示的甲、乙兩種，用螺旋測(cè)微器測(cè)金屬絲的直徑如圖丙所示，則： (1)螺旋測(cè)微器的示數(shù)是_mm； (2)為減小電阻的測(cè)量誤差，應(yīng)選用圖_所示的電路； (3)為在測(cè)量中便于調(diào)節(jié)，應(yīng)選用最大阻值為_Q的滑動(dòng)變阻器； (4)電壓表的量程應(yīng)選用_V； (5)電流表的量程應(yīng)選用_A解析： (1)固定尺

7、上的示數(shù)為0.5mm，可動(dòng)尺上的刻度數(shù)為（30.7±0.1），所以螺旋測(cè)微器的示數(shù)為0.5 mm+(30.7±0.1)×0.01 mm= (0.807±0.001) mm. (2)由于金屬絲的電阻小，所以應(yīng)采用電流表外接法，即選用圖乙所示的電路 (3)由于實(shí)驗(yàn)所用電源是一節(jié)干電池，其電動(dòng)勢(shì)E=1.5V，所以用最大阻值為10的滑動(dòng)變阻器作限流電阻，才能使電路中的電流有明顯變化，進(jìn)而便于操作 (4)加在電壓表兩端的電壓不超過1.5V，所以電壓表的量程應(yīng)選用3V. (5)當(dāng)滑動(dòng)變阻器連入電路的電阻為零時(shí)，電路中的電流最大Imax=0.5A，所以電流表的量程應(yīng)選

8、用0.6A.答案：(1)0.807(0.8060.808均可) (2)乙 (3)10 (4)3 (5)0.6感悟：在電學(xué)實(shí)驗(yàn)中，要熟練掌握如何選用電流表的內(nèi)接與外接、滑動(dòng)變阻器的限流與分壓，要注意儀器選擇的安全性原則、讀數(shù)的準(zhǔn)確性原則和操作的方便性原則.問題：1、為什么電流表用外接法？ 2、為什么變阻器用限流接法？當(dāng)堂考試，規(guī)范答題1.角螺旋測(cè)微器測(cè)量一矩形小零件的長(zhǎng)和寬時(shí)，螺旋測(cè)微器上的示數(shù)如圖所示，圖(a)的示數(shù)是_ ，圖(b)的示數(shù)是_2.在“測(cè)定金屬的電阻率”實(shí)驗(yàn)中，以下操作中錯(cuò)誤的是 ( ) A用米尺測(cè)量出金屬絲的全長(zhǎng)，且測(cè)量三次，算出其平均值，然后再將金屬絲接入電路中 B用螺旋測(cè)微

9、器在金屬絲三個(gè)不同部分各測(cè)量一次直徑，算出其平均值 C用伏安法測(cè)電阻時(shí)采用電流表內(nèi)接法，多次測(cè)量后算出平均值 D實(shí)驗(yàn)中應(yīng)保持金屬絲的溫度不變3.在“測(cè)定金屬的電阻率”的實(shí)驗(yàn)中，待測(cè)金屬導(dǎo)線的電阻Rx約為5 實(shí)驗(yàn)室備有下列實(shí)驗(yàn)器材：A電壓表V1(量程3V，內(nèi)阻約為15 k) B電壓表V2(量程15V，內(nèi)阻約為75 k)C電流表A1（量程3A，內(nèi)阻約為0.2） D電流表A2（量程600mA，內(nèi)阻約為1） E變阻器R1(0100，0.6 A) F變阻器R2(02000，0.1 A) G電池E（電動(dòng)勢(shì)為3V，內(nèi)阻約為 0.3） H開關(guān)S，導(dǎo)線若干(1)為提高實(shí)驗(yàn)精確度，減小實(shí)驗(yàn)誤 差，應(yīng)選用的實(shí)驗(yàn)器材

10、有_.(2)為減小實(shí)驗(yàn)誤差，應(yīng)選用圖中_ (填“(a)”或“(b)”)為該實(shí)驗(yàn)的電 路圖，并按所選擇的電路圖把實(shí)物圖用導(dǎo)線連接起來(3)若用刻度尺測(cè)得金屬絲長(zhǎng)度為60.00 cm， 用螺旋測(cè)微器測(cè)得導(dǎo)線的直徑為0.635mm，兩電表的示數(shù)分別如圖實(shí)所示，則電阻值為_，電阻率為_4. 如圖所示，P是一根表面均勻也鍍有很薄的發(fā)熱電阻膜的長(zhǎng)陶瓷管（其長(zhǎng)度L為50 cm左右，直徑D為10cm左右）鍍膜材料的電阻率已知，管的兩端有導(dǎo)電箍MN.現(xiàn)給你米尺， 電壓表V，電流表A，電源E，滑動(dòng)變阻器尺，電鍵和若干導(dǎo)線，請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)一個(gè)測(cè)定膜層厚度的實(shí)驗(yàn)方案 (1)實(shí)驗(yàn)中應(yīng)測(cè)定的物理量有_ (2)在虛線框內(nèi)用符號(hào)畫出測(cè)量電路圖 (3)計(jì)算膜層厚度的公式是_.課后探究，仿真訓(xùn)練 5.一位電工師傅為測(cè)量某電線廠生產(chǎn)的銅芯電線的電阻率，他截取了一段長(zhǎng)為L(zhǎng)的電線，并用螺旋測(cè)微器測(cè)得其直徑為D，用多用電表測(cè)其電阻發(fā)現(xiàn)阻值小于1，為盡可能提高測(cè)量的精度，他從下列器材中挑選了一些元件，設(shè)計(jì)了電路，重新測(cè)量這段導(dǎo)線（圖中用R2表示） A電源E：電動(dòng)勢(shì)為3.0V，內(nèi)阻不計(jì)