高中物理人教版 (2019)必修 第三册3 实验：导体电阻率的测量教案配套课件ppt

这是一份高中物理人教版 (2019)必修 第三册3 实验：导体电阻率的测量教案配套课件ppt，共32页。PPT课件主要包含了游标卡尺，1mm，05mm，02mm，l0+K×精确度，答案158°，电阻丝的长度等内容，欢迎下载使用。

3　实验:导体电阻率的测量
长度是物理学中最基本的物理量,长度的测量是最基本的测量.常用的测量工具是刻度尺,初中已经学习了用刻度尺测量长度的方法和读数规则.现在进一步学习使用另外两种测量精度更高的工具.
实验1　长度的测量及测量工具的选用
1.构造.下图是游标卡尺的结构图.游标卡尺的主要部分是主尺A和一条可以沿着主尺滑动的游标尺B.
2.原理.游标卡尺利用主尺的单位刻度(1 mm)与游标尺的单位刻度之间固定的微量差值来提高测量精度.常用的游标卡尺有10分度、20分度和50分度三种.不管游标尺上有多少个等分刻度,游标尺的刻度部分的总长度比主尺上同样多的等分刻度的总长度少1 mm.三种游标卡尺的相关参数见下表.
3.读数.先读主尺上的刻度:根据游标尺上零刻度线与主尺刻度线的相对位置读出整毫米数,用l0表示.再读游标尺上的刻度:从游标尺上读出与主尺上某一刻度线对齐的刻度线对应的格数,用K表示.结合主尺及游标尺的读数得到被测长度为l= mm.如图所示,某同学练习使用游标卡尺测量物体的尺寸,所使用的游标卡尺的精确度为 mm,被测物体的长度为 mm.
4.使用.(1)校零位:当外(内)测量爪一侧的两个刃接触时,游标尺上的零刻度线与主尺上的零刻度线正好对齐.(2)测量:将被测物体夹(套)在这两个刃之间,把主尺读数和游标尺读数综合起来,就是被测物体的长度.5.注意事项.(1)不能用游标卡尺测表面粗糙的物体,也不允许被测物夹在测量爪间滑动,以防损伤测量爪刀口.(2)读数时视线应垂直尺面,以减小误差.(3)游标卡尺不估读.(4)读数时,先将游标尺固定,取下被测物体后再进行读数.
二、螺旋测微器1.构造.下图是螺旋测微器的结构图.它的测砧A和固定刻度B固定在尺架C上,可动刻度E、旋钮D和微调旋钮D'是与测微螺杆F连在一起的,并通过精密螺纹套在B上.
3.读数.读数时,先读固定刻度B上的刻度,并观察B上的半毫米刻度线是否露出;再读可动刻度E上的刻度,需要估读一位;综合B及E的读数得到被测长度为l=固定刻度示数+可动刻度示数(估读一位)×0.01 mm.如图所示,某同学练习使用螺旋测微器测量物体的长度.被测物体的长度为 mm. 
6.725(6.724~6.729 均可)
4.使用.(1)校零位:先使F与A接触,E的左边缘与B的零刻度线对正.(2)测量:将被测物体夹在F与A之间,旋转D,当F快靠近物体时,停止使用D,改用D',听到“喀喀”声时停止.(3)读数.
5.注意事项.(1)测量时,当F将要接触被测物体时,要停止使用D,改用D',避免F和被测物体间产生过大的压力,这样,既可以保护仪器又能保证测量结果准确.(2)读数时,要注意固定刻度上的半毫米刻度线是否露出.(3)读数时要估读到0.001 mm,即测量结果若以mm为单位,则小数点后面应该有三位数字.若在测量中发现可动刻度中某刻线正好与固定刻度的水平线对齐,则最后一位读数要补上一个0,如某同学读出的长度为“6.32 mm”,该数据的有效数字是错的,应改为6.320 mm.
命题角度1　巩固强化——应该怎么做
【典例1】某同学用螺旋测微器测量一薄金属圆片(图甲所示)的厚度,如图乙所示,该金属圆片的厚度的测量值为　　　　mm.
解析:螺旋测微器固定刻度的读数为1.5 mm,可动刻度的读数为0.180 mm,测量值为1.680 mm.
答案:1.680(1.679~1.681均正确)
【典例2】(1)图甲、乙所示的游标卡尺的读数分别为　　　mm、　　　　mm. 
(2)用螺旋测微器测量一金属丝的直径如图丙所示,金属丝的直径为　　　　mm. 
解析:(1)题图甲读数:主尺读数为17 mm,游标尺读数是5×0.1 mm=0.5 mm,最后结果是17 mm+0.5 mm=17.5 mm.题图乙读数:主尺读数为23 mm,游标尺读数是7×0.05 mm=0.35 mm,最后结果是23 mm+0.35 mm=23.35 mm.(2)螺旋测微器固定刻度的读数为0.5 mm,可动刻度的读数为0.141 mm,合金丝的直径为0.641 mm.
答案:(1)17.5　23.35　(2)0.641(0.640~0.643均可)
命题角度2　实验创新——还能做什么
【典例3】在一些实验中需要较准确地测量物体转过的角度,为此人们设计了这样的仪器:一个可转动的圆盘,在圆盘的边缘标有刻度(称为主尺),圆盘外侧有一个固定不动的圆弧状的游标尺,如图所示(图中画了圆盘的一部分和游标尺).主尺上标出对应的圆心角度数,游标尺上把与主尺上19°对应的圆心角等分成10格.试根据图中所示的情况读出此时游标尺上的零刻度线与圆盘的零刻度线所夹的角为　　　　. 
解析:此仪器游标尺上的19°对应主尺的20°,因此该仪器精确度为0.1°,故此时游标尺上的零刻度线与圆盘的零刻度线所夹的角为15°+8×0.1°=15.8°.
一、实验思路电阻率是反映材料导电性能的物理量,要测量金属电阻丝的电阻率,你认为如何设计实验?需要测量哪些物理量?选用什么器材?
实验2　金属丝电阻率的测量
需要测量金属电阻丝的电阻R、长度l和直径d三个物理量.1.电阻的测量:按实验电路图连接实物电路.改变滑动变阻器滑片的位置,读取多组电压、电流值,通过U-I图像求得电阻R.2.电阻丝有效长度的测量:用刻度尺测量电阻丝接入电路的有效长度l,反复测量多次,得到有效长度的平均值.3.电阻丝直径的测量:因为电阻丝比较细,所以直接用刻度尺测量会产生较大的误差,可以用以下两个方案测量.
(1)累积法测量:将电阻丝紧密缠绕在一圆柱体上,用刻度尺测出总宽度,再除以圈数.如图所示.
(2)用游标卡尺或螺旋测微器测量:在电阻丝的不同位置测量3次,求直径的平均值.所用器材:被测金属丝、螺旋测微器(或游标卡尺)、毫米刻度尺、电压表、电流表、开关及导线、电池、滑动变阻器等.
二、进行实验1.测直径:用刻度尺(累积法)或用螺旋测微器(或游标卡尺)在被测电阻丝的不同位置测量3次,并记录.2.连电路:连接实验电路,将电阻丝拉直接入电路.3.测长度:用毫米刻度尺测量接入电路中的电阻丝的有效长度,重复测量3次,并记录.4.测电阻:把滑动变阻器的滑片调节到使滑动变阻器接入电路中的电阻最大的位置,电路经检查确认无误后,闭合开关S,改变滑动变阻器滑片的位置,读出几组相应的电流、电压值,记入表格内,断开开关S.5.拆除实验电路,整理好实验器材.
三、数据记录1.电阻丝的直径.
3.电压表、电流表读数.
四、数据分析根据实验测得的电阻丝的直径d、长度l和电压表、电流表的读数U、I,怎样计算电阻丝的电阻率?
五、注意事项1.测量l时应测接入电路的电阻丝的有效长度(即两接线柱之间的长度,且电阻丝伸直);在电阻丝的不同位置用螺旋测微器(或游标卡尺)测量直径d.2.电流不宜过大(电流表用0~0.6 A量程),通电时间不宜太长,以免电阻率因温度升高而变化.
【典例1】用伏安法测量电阻丝的电阻R,并求出电阻丝的电阻率ρ.实验器材有电压表(内阻约为50 kΩ)、电流表(内阻约为40 Ω)、滑动变阻器、电源、开关、待测电阻丝(电阻约为250 Ω)及导线若干.要求电流、电压能从0开始调节.(1)在虚线框中画出测量电阻R的电路图.
(2)坐标系中的6个点对应实验中测得的6组电流I、电压U的值,试写出根据此图求电阻R的步骤:   　 . . .
(3)求出的电阻R=　　　　Ω(保留3位有效数字). 
(4)待测电阻是一均匀材料制成的圆柱体,用50分度的游标卡尺测量其长度与直径,结果分别如图甲、乙所示.由图可知其长度为　　　　cm,直径为　　　　cm.
(5)由以上数据可求出ρ=　　　　　　　Ω·m(保留3位有效数字). 
解析:(1)考虑到电压表、电流表内阻的影响且要求测量时电流、电压从0开始调节,实验采用的电路图如图所示.
(2)①作U-I图线,图线为过原点的直线,使直线经过尽可能多的点,不在直线上的点均匀分布在直线两侧,偏离直线较远的点(左起第2个点)舍弃;②求该直线的斜率k,则R=k.
答案:(1)见解析图.　(2)见解析.　(3)229(221~237 均正确)　(4)0.800 　0.190　(5)8.12×10-2
命题角度2　拓展迁移——还能怎么做
实验原理创新:采用伏安法测量变化的电阻,再通过l-R图线求电阻率.
(1)该金属丝的直径d=　　　　mm. 
(2)为了测量该金属丝的电阻,实验小组取来两节干电池,并将金属丝拉直后两端固定在带有刻度的绝缘底座两端的接线柱上,底座的中间有一个可沿金属丝滑动的金属触头P,触头上固定了接线柱,按下P时,触头才与金属丝接触,触头的位置可以从刻度尺上读出,如图乙所示.实验采用的电路原理图如图丙所示.请根据该原理图,用笔画线代替导线将实物图丁连接成实验电路.