实验：导体电阻率的测量课件 2023-2024学年高二上学期物理人教版（2019）必修第三册.pptx

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1、11.3 实验：导体电阻率的测量实验：导体电阻率的测量核心素养核心素养物理观念掌握测定金属电阻率的实验原理等。掌握测定金属电阻率的实验原理等。在实验过程中锻炼学生交流、合作能力，以及数据处理、分析能力。在实验过程中锻炼学生交流、合作能力，以及数据处理、分析能力。掌握伏安法测电阻电路的设计思想，会根据不同情况设计电路图。掌握伏安法测电阻电路的设计思想，会根据不同情况设计电路图。了解本实验需要测的物理量及所用的器材和方法。了解本实验需要测的物理量及所用的器材和方法。科学思维科学探究科学态度与责任复习回顾：复习回顾：1.电阻定律的内容：电阻定律的内容：同种材料的导体，同种材料的导体，R 与它的长度与

2、它的长度l 成正比，与它的横截面积成正比，与它的横截面积S 成反比；成反比；R 还与构成它的材料有关。还与构成它的材料有关。2.电阻的决定式：电阻的决定式：=3.电阻率：电阻率：S：测量导体的横截面积：测量导体的横截面积l：测量导体的长度：测量导体的长度R：测量导体的电阻：测量导体的电阻新知讲解新知讲解：几种长度测量工具几种长度测量工具:刻度尺刻度尺游标卡尺游标卡尺螺旋测微器螺旋测微器读数显微镜读数显微镜新知讲解：新知讲解：一、刻度尺一、刻度尺刻度尺的使用方法：刻度尺的使用方法：(1)使用前，观察其零刻度线、量程及最小分度值；使用前，观察其零刻度线、量程及最小分度值；(2)测量时，刻度尺应与被

3、测物体平行，紧贴被测物体；测量时，刻度尺应与被测物体平行，紧贴被测物体；(3)将刻度尺的零刻度线与被测长度的起始端对齐；将刻度尺的零刻度线与被测长度的起始端对齐；(4)观察示数时，视线应与刻度尺垂直，并与刻度线正对；观察示数时，视线应与刻度尺垂直，并与刻度线正对；(5)读数时，应估计到分度值的下一位。读数时，应估计到分度值的下一位。外测量爪外测量爪内测量爪内测量爪深度尺深度尺主尺主尺游标尺游标尺紧固螺母紧固螺母新知讲解：新知讲解：二、游标卡尺二、游标卡尺1.结构：结构：新知讲解：新知讲解：二、游标卡尺二、游标卡尺2.分类：分类：1051000.1 mm0.05 mm105151002020.0

4、2 mm05002012341030405 10分度的游标卡尺，精度：分度的游标卡尺，精度：0.1 mm 20分度的游标卡尺，精度：分度的游标卡尺，精度：0.05 mm 50分度的游标卡尺，精度：分度的游标卡尺，精度：0.02 mm3.原理原理(以十分度为例以十分度为例)：当游标尺的零刻度线与主尺的零刻度线对齐时，副尺上的第一条刻线、第二条刻当游标尺的零刻度线与主尺的零刻度线对齐时，副尺上的第一条刻线、第二条刻线线依次与主尺的依次与主尺的1mm刻线、刻线、2mm刻线刻线分别相差分别相差0.1mm、0.2mm，副尺上，副尺上第十条刻线正好对齐主尺上第十条刻线正好对齐主尺上9mm刻度线，这种游标卡

5、尺可以准确到刻度线，这种游标卡尺可以准确到0.1mm。新知讲解：新知讲解：二、游标卡尺二、游标卡尺精度：精度：0.1 mm4.读数方法：读数方法：以游标尺零刻线位置为准，以游标尺零刻线位置为准，在主尺上读取整毫米数。在主尺上读取整毫米数。数数游标尺上第几条刻线与主尺上的某一刻线对齐，乘以游标卡尺的游标尺上第几条刻线与主尺上的某一刻线对齐，乘以游标卡尺的精度精度得到毫得到毫米以下的小数部分。米以下的小数部分。新知讲解：新知讲解：二、游标卡尺二、游标卡尺注意：不需估读！注意：不需估读！读数读数=主尺主尺主尺主尺整整mm值值+精度精度游标尺游标尺游标尺游标尺上对齐的刻度数上对齐的刻度数L=23 mm

6、+0.1 mm7=23.7 mm课堂练习：课堂练习：1.游标卡尺主尺最小分度为 ，图1尺的精度是 mm，读数是 mm;图2中的精度是 mm，读数是 mm。图 1图 21 mm0.140.80.0510.4510.95 mm9.8 mm11.80 mm2.读出下列各游标卡尺的测量值。课堂练习：课堂练习：1.结构：结构：新知讲解：新知讲解：三、螺旋测微器三、螺旋测微器（千分尺）（千分尺）测量螺杆测量螺杆测砧测砧旋钮旋钮微调旋钮微调旋钮锁紧螺母锁紧螺母最小分度最小分度固定刻度固定刻度可动刻度可动刻度尺架尺架量程量程2.原理：原理：螺旋测微器的固定刻度螺旋测微器的固定刻度B的螺距为的螺距为 0.5 m

7、m，即可动刻度，即可动刻度E每旋转一周，每旋转一周，B前进或前进或后退后退 0.5 mm。可动刻度。可动刻度E上的刻度为上的刻度为50等份，每一小格表示等份，每一小格表示 0.01 mm。由于还能再。由于还能再估读一位，可读到毫米的千分位，故又名千分尺。估读一位，可读到毫米的千分位，故又名千分尺。BEF三、螺旋测微器三、螺旋测微器（千分尺）（千分尺）新知讲解：新知讲解：3.读数：读数：测量时，当小砧和测微螺杆并拢时，可动刻度的零点若恰好与固定刻度的零点重测量时，当小砧和测微螺杆并拢时，可动刻度的零点若恰好与固定刻度的零点重合，旋出测微螺杆，并使小砧和测微螺杆的面正好接触待测长度的两端，那么测微

8、螺合，旋出测微螺杆，并使小砧和测微螺杆的面正好接触待测长度的两端，那么测微螺杆向右移动的距离就是所测的长度。这个距离的杆向右移动的距离就是所测的长度。这个距离的整毫米数由固定刻度上读出，小数部整毫米数由固定刻度上读出，小数部分则由可动刻度读出。分则由可动刻度读出。三、螺旋测微器三、螺旋测微器（千分尺）（千分尺）新知讲解：新知讲解：读数读数=固定刻度固定刻度固定刻度固定刻度mm+精度精度0.01 mm 可动刻度可动刻度可动刻度可动刻度L=6.5 mm+0.01 mm22.5=6.725 mm注意：需要估读！注意：需要估读！4.注意事项：注意事项：测量时，在测微螺杆快靠近被测物体时应停止使用旋钮，

9、而改用微调旋钮，避测量时，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，避免产生过大压力，保护螺旋测微器；免产生过大压力，保护螺旋测微器；读数时，要读数时，要注意固定刻度尺上表示半毫米的刻线是否露出；注意固定刻度尺上表示半毫米的刻线是否露出；读数时，千分位有一位估读数字，不能随便扔掉，即使固定刻度的零点正好与读数时，千分位有一位估读数字，不能随便扔掉，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可动刻度的某一刻度线对齐，千分位上也应读取为“0”；当小砧和测微螺杆并拢时，可动刻度的零点与固定刻度的零点不相重合，将出当小砧和测微螺杆并拢时，可动刻度的零点与固定刻

10、度的零点不相重合，将出现零误差，应加以修正，即在最后测长度的读数上去掉零误差的数值。现零误差，应加以修正，即在最后测长度的读数上去掉零误差的数值。三、螺旋测微器三、螺旋测微器（千分尺）（千分尺）新知讲解：新知讲解：3.读出下列各螺旋测微器的测量值。课堂练习：课堂练习：1.783 mm1.780 mm5.033 mm四、电压表、电流表的读数四、电压表、电流表的读数新知讲解：新知讲解：1.用电压表和电流表测量电路中的电压和电流时，根据其分度值的不用电压表和电流表测量电路中的电压和电流时，根据其分度值的不同进行相应估读。同进行相应估读。2.估读方法：估读方法：(1)若电压表、电流表的分度值为若电压表

11、、电流表的分度值为1、0.1、0.01，读数时要估读到分度，读数时要估读到分度值的值的下一位；下一位；(2)若电压表、电流表的分度值不为上述情况，读数时要估读到分度值本位。若电压表、电流表的分度值不为上述情况，读数时要估读到分度值本位。4.如图是学生实验用的两个量程的电流表刻度盘，当用“”和“0.6”两接线柱时，能测量的最大电流是_A，对应刻度盘上每一小格代表_A，图中表针的示数为_A；当使用“”和“3”两个接线柱时，对应刻度盘上每一小格代表_A，图中表针的示数为_A。课堂练习：课堂练习：解析解析：00.6 A量程的分度值是量程的分度值是0.02 A，用二分估读法估读到分度值的二分之一，也就是

12、，用二分估读法估读到分度值的二分之一，也就是读到读到0.01 A，所以图中示数为，所以图中示数为0.48 A；03 A量程分度值是量程分度值是0.1 A，用十分估读法估读，用十分估读法估读到分度值的十分之一，也就是读到到分度值的十分之一，也就是读到0.01 A，所以示数是，所以示数是2.40 A。0.60.020.480.12.40新知讲解：新知讲解：实验三：测定金属丝的电阻率实验三：测定金属丝的电阻率1.实验目的：实验目的：掌握螺旋测微器、游标卡尺的读数方法，会正确使用；练习掌握螺旋测微器、游标卡尺的读数方法，会正确使用；练习使用电流表、电压表及伏安法测电阻；测定金属的电阻率。使用电流表、电

13、压表及伏安法测电阻；测定金属的电阻率。电阻丝有效长度电阻丝有效长度(接入电路接入电路)的测量：毫米刻度尺的测量：毫米刻度尺电阻丝直径的测量：游标卡尺、螺旋测微器电阻丝直径的测量：游标卡尺、螺旋测微器电阻的测量：电流表、电压表电阻的测量：电流表、电压表新知讲解：新知讲解：实验三：测定金属丝的电阻率实验三：测定金属丝的电阻率3.实验器材：实验器材：螺旋测微器、毫米刻度尺、电压表、电流表、开关及导线、螺旋测微器、毫米刻度尺、电压表、电流表、开关及导线、待测金属丝、电源、滑动变阻器等。待测金属丝、电源、滑动变阻器等。4.实验步骤：实验步骤：测直径：测直径：用螺旋测微器多次在金属丝不同位置测直径，并记录

14、；用螺旋测微器多次在金属丝不同位置测直径，并记录；连电路：连电路：按实验电路图连接电路；按实验电路图连接电路；量长度：量长度：用毫米刻度尺多次测量金属丝的有效长度，并记录；用毫米刻度尺多次测量金属丝的有效长度，并记录；求电阻：求电阻：改变滑动变阻器滑片位置，读出几组相应改变滑动变阻器滑片位置，读出几组相应I、U，记入表格内；，记入表格内；拆除实验电路，整理好实验器材。拆除实验电路，整理好实验器材。新知讲解：新知讲解：实验三：测定金属丝的电阻率实验三：测定金属丝的电阻率5.数据处理：数据处理：金属丝直径金属丝直径 d 的测量的测量特别注意半刻度是否露出；需要估读；多次测量求平均值。特别注意半刻度

15、是否露出；需要估读；多次测量求平均值。金属丝长度金属丝长度 l 的测量的测量应测量接入电路中的有效长度；需要估读；多次测量求平均值。应测量接入电路中的有效长度；需要估读；多次测量求平均值。电阻电阻 R 的测量的测量(1)平均值法：平均值法：用测量的用测量的 U、I 分别计算出电阻，再求出电阻的平均值。分别计算出电阻，再求出电阻的平均值。(2)图像法：图像法：建立建立 UI 坐标系，将数据描点作图，利用图像斜率求电阻。坐标系，将数据描点作图，利用图像斜率求电阻。新知讲解：新知讲解：实验三：测定金属丝的电阻率实验三：测定金属丝的电阻率6.误差分析：误差分析：金属丝直径、长度的测量金属丝直径、长度的

16、测量，电流表、电压表的读数，电流表、电压表的读数带来带来的的偶然误差偶然误差；电流表外接法，电流表外接法，R测测 R真真 导致导致 测测 真真(系统误差系统误差)；通电时间过长，电流过大，都会导致电阻率发生变化通电时间过长，电流过大，都会导致电阻率发生变化(系统误差系统误差)。7.注意事项：注意事项：多次测量取平均值；多次测量取平均值；金属丝电阻较小，一般采用外接法；金属丝电阻较小，一般采用外接法；闭合开关前，闭合开关前，R滑滑max ，保护电路，保护电路；通过金属丝的电流不宜过大，通电时间不宜过长，以免金属丝的温度明显升高，通过金属丝的电流不宜过大，通电时间不宜过长，以免金属丝的温度明显升高

17、，造成其电阻率在实验过程中逐渐增大。造成其电阻率在实验过程中逐渐增大。课堂练习：课堂练习：5.在测定阻值较小的金属的电阻率的实验中，为了减小实验误差，并要求在实验中获得较大的电压调节范围，在测量其电阻时应选择的电路是()D课堂练习：课堂练习：6.在“测定金属的电阻率”实验中，所用测量仪器均已校准。待测金属丝接入电路部分的长度约为50 cm。(1)用螺旋测微器测量金属丝的直径，其读数为_ mm。解析解析：读数为读数为 0 mm39.80.01 mm0.398 mm(2)用伏安法测金属丝的电阻Rx。实验所用电池组(提供电压为3 V)、电流表(内阻约0.1)、电压表(内阻约3 k)、滑动变阻器R(0

18、20，额定电流2 A)、开关、导线若干。正确连接好电路，进行实验测量，记录数据如下：次数1234567U/V0.100.300.701.001.501.702.30I/A0.0200.0600.1600.2200.3400.4600.520课堂练习：课堂练习：由以上实验数据可知，他们测量Rx是采用下图中的_图(选填“甲”或“乙”)。解析：解析：由实验数据可知由实验数据可知Rx的阻值大约为的阻值大约为5。由题知。由题知RxRV，故电流表外接，故电流表外接；若滑动变阻器为限流式接法，电路中最小电流值若滑动变阻器为限流式接法，电路中最小电流值Imin0.12 A，则，则Rx两端的电压最两端的电压最小

19、值小值UminIminRx0.6 V，而从实验数据可知，而从实验数据可知Rx两端电压可为两端电压可为0.10 V，因此滑动变阻器，因此滑动变阻器应采用分压式接法。应采用分压式接法。甲甲课堂练习：课堂练习：(3)下图是测量Rx的实验器材实物图，图中已连接了部分导线，滑动变阻器的滑片P置于变阻器的一端。请根据(2)所选的电路图，补充完成图中实物间的连线，并使闭合开关的瞬间，电压表或电流表不至于被烧坏。解析：解析：课堂练习：课堂练习：(4)小组同学在坐标纸上建立U、I坐标系，如下图所示，图中已标出了与测量数据对应的4个坐标点。请在图中标出第2、4、6次测量数据的坐标点，并描绘出UI图线。由图线得到金

20、属丝的阻值Rx_(保留2位有效数字)。解析：解析：图线应过原点，选尽可能多的点连成一条直线，不在直线上的点均匀分布图线应过原点，选尽可能多的点连成一条直线，不在直线上的点均匀分布在直线两侧。在直线两侧。图线的斜率反映了金属丝的电阻，因此金属丝的电阻值图线的斜率反映了金属丝的电阻，因此金属丝的电阻值Rx 4.4 。4.4课堂练习：课堂练习：(5)根据以上数据可以估算出金属丝电阻率约为_。A.1102 m B.1103 mC.1106 m D.1108 m(6)任何实验测量都存在误差，本实验所用测量仪器均已校准，下列关于误差的说法中正确的是_(有多个正确选项)。A.用螺旋测微器测量金属丝直径时，由读数引起的误差属于系统误差B.由电流表和电压表内阻引起的误差属于偶然误差C.若将电流表和电压表的内阻计算在内，可以消除由测量仪表引起的系统误差D.用UI图像处理数据求金属丝电阻可以减小偶然误差CCD