高中3 实验：导体电阻率的测量一等奖ppt课件

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通过对电阻率的认识，树立学生的物质观念。
通过实验原理的教学，提高学生科学推理的能力，发展科学思维。
通过实验过程的教学，提高学生科学探究的能力。
通过数据处理和误差分析的过程，树立学生实事求是的科学态度。
思考：由电阻定律R=ρl/S，可以计算出导体的电阻，反之，怎样测量一根金属丝的电阻率呢？
问题1：要测量一支铅笔的长度，应该用什么工具？
问题2：毫米刻度尺的精度是多少？
我们需要更精确的测量仪器！
特征：游标尺上有10、20、50个等分度
（1）将量爪并拢，查看游标和主尺身的零刻度线是否对齐，如果对齐就可以进行测量。
（2）测量时，右手拿住尺身，大拇指移动游标，左手拿待测外径（或内径）的物体，使待测物位于外测量爪之间，当与量爪紧紧相贴时，拧紧紧固螺钉。
用量爪卡紧物体时，用力不能太大；卡尺测量不宜在工件上随意滑动，防止量爪面磨损。使用后要擦干净，将两尺零线对齐，放入卡尺专用盒内，存放在干燥处。
刻度：主尺上的最小分度是1毫米，游标上有10个等分度，总长为主尺上的9毫米，则游标上每一个分度为0.9毫米，主尺上一个刻度与游标上的一个刻度相差0.1 mm 。
当被测量的物体长度为零时，游标上的哪一根刻度线与主尺上刻度线相重合呢？
当被测量的物体厚度为0.1mm时，主尺上的哪一根刻度线与游标上刻度线相重合呢？
只有第一条刻度线与主尺上的1毫米刻度线重合，其余的刻度线都与主尺上的刻度线不重合。表示被测量的物体厚度为0.1mm。
测量值= 主尺整毫米数 + N× 0.1mm(精度)
0 1 2 3 4
游标尺读数： 3 ×0.1 mm =0.3mm
测量值=4mm + 3×0.1mm=4.3mm
N指游标上第几根线与主尺对齐
L= + × =
测量值=20 mm+7×0.1 mm=20.7 mm
注意：主尺整刻线若为厘米，先化成毫米再相加
1.螺旋测微器的结构与功能
螺旋测微器（又叫千分尺）是比游标卡尺更精密的测量长度的工具，用它测长度可以准确到0.01mm，测量范围为几个厘米。
螺旋测微器的精密螺纹的螺距是0.5mm，可动刻度有50个等分刻度，可动刻度旋转一周，测微螺杆可前进或后退0.5mm，所以可动刻度每一小格表示0.01mm。
找到固定刻度右边第一根主尺线（注意半刻度线有没有露出来）：读得4.5mm
如果半刻度线没有露出来那就是4.0mm
找到轴线与可动刻度对齐的地方，读数从下面起且要往后估读一位。
对应的数值为：9.2×0.01mm=0.092mm
（3）把固定刻度读数与可动刻度读数相加：
4.5mm+0.092mm=4.592mm
读数公式测量值(mm)＝固定刻度数(mm)＋可动刻度数(估读一位)×0.01(mm)
L= 2.5mm + 0.460mm = 2.960 mm
L= 1.5mm + 0.250mm = 1.750 mm
L= 2 mm+ 0.344mm = 2.344 mm
是否超过半刻度？区分不清
可动刻度：0.6说明已经超过半刻度线
L= 0.5mm + 0.006mm = 0.506mm
可动刻度：49.6说明没有超过半刻度线
L= 0 mm + 0.496 mm = 0.496 mm
（1）使用前应先检查零点，方法是通过调节旋钮，使螺杆F和测砧A接触，此时可动刻度上的零刻线应当和固定套筒上的基准线（长横线）对正;
（2）左手持曲架，右手转动大旋钮使测杆F与测砧A间距稍大于被测物，放入被测物，转动微调旋钮到夹住被测物，听到“喀喀”声时停止。
（3）在读数时，要注意固定刻度尺上表示半毫米的刻线是否已经露出。（4）读数时，千分位要一位估读数字，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“0”。（5）用毕放回盒中，存放中测杆和测砧不要接触，长期不用，要涂油防锈。
三、实验器材 螺旋测微器或游标卡尺、毫米刻度尺、电压表、电流表、定值电阻、开关及导线、被测金属导线、电池、滑动变阻器。
一、实验目的：测量金属丝的电阻率
1.测直径:在被测金属丝上三个不同位置各测一次直径,并记录;2.量长度:测有效长度,反复测量3次;3.连电路:按原理图所示的电路图连接实验电路;4.求电阻:改变滑动变阻器滑片的位置,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.拆除实验电路,整理好实验器材。
1.因一般金属丝电阻较小,为了减少实验的系统误差,应选择电流表外接法。2.本实验滑动变阻器若用分压式接法,在接通电源之前应将滑动变阻器调到电压表为零的状态。3.测量I时应测接入电路中的金属丝的有效长度(即两接线柱之间的长度);在金属丝的3个不同位置上用螺旋测微器或游标卡尺测量直径d。4.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。
1.直径测量。2.长度测量。3.电路中电流表及电压表内阻对电阻测量的影响。4.通电电流大小、时间长短、致使电阻丝发热,电阻率随之变化。
测量思路：用电压表测出电阻两端的电压U，用电流表测出通过电阻的电流I，利用部分电路欧姆定律可以算出电阻的阻值R；测量方法：伏安法
电路的设计中有哪些细节需要注意呢？
1.电流表接在电压表两接线柱外侧，通常叫“外接法” 。
2.电流表接在电压表两接线柱内侧，通常叫“内接法” 。
因电流表有分压、电压表有分流作用,两种方法测量电阻都有误差，那么，实际应用中该如何选择呢？
误差来源于电压表的分流，分流越小，误差越小。测量小电阻，即Rx<误差来源于电流表的分压，分压越小，误差越小。测量大电阻，即Rx>>RA情况下，使用内接法误差较小。
2.误差：大内偏大，小外偏小
若伏特表示数有明显变化，即　　　　 用外接；
若安培表示数有明显变化，即　　　　 用内接。
“内外接”方法的选择——试探法
按内外接的方式依次连接，观察电流表、电压表示数变化情况。
测量未知电阻时，需取同一电阻的多组电压和电流值。此时可接入滑动变阻器，能起到直接改变测量电阻的电流或电压大小的作用，达到测多组数据的实验效果。
那么，滑动变阻器该如何接入电路呢？
目的：调节滑动变阻器使得电阻有多组U、I数据.
滑片P在移动过程中，待测电阻RX的电压和电流变化情况:
当滑片P处于A端：滑变接入阻值RP=0;待测电阻所分电压最大，为U0；待测电阻的电流
当滑片P处于B端：滑变接入阻值RP=Rmax；待测阻值所分电压最小待测电阻的电流
当滑片P处于A端：滑变全部阻值Rmax与Rx并联(RAP=0；RBP=Rmax与Rx并联)待测电阻所分电压最大，为电源电压U0；待测电阻的电流
当滑片P处于B端：滑变接入全部阻值Rmax，此时Rx被短路(RAP=Rmax;RBP=0与Rx并联)待测阻值所分电压最小，为0；待测电阻的电流为0
滑片P在移动过程中，待测电阻RX的电压和电流变化情况
1.限流接法:优点:电路结构简单、操作方便、耗能少。缺点：电压或电流不能从0变起、调节范围小。
2.分压接法：优点:电压或电流能从0调节，调节范围大。缺点：电路结构复杂、操作不方便、耗能多。
滑动变阻器的接法与选择
以下3种情况必须用分压接法：(1)当要求电压或电流从0变起时;(2)当待测电阻的阻值远大于滑动变阻器的总阻值时;(3)当采用限流接法，无论怎样调节都不能保证电路的安全时。（注：当两种接法均可时，一般采用限流接法。）
(1)当采用限流接法时，选择总电阻与待测电阻的阻值相接近的那一个。(2)当采用分压接法时，选择总电阻小而额定电流大的那一个。
伏安法测电阻的四种电路
由于电阻丝的电阻较小，做实验时，选择外接法；当不要求电压从0开始调节，可选择耗能较低的限流法。
伏安法测电阻的电路设计
1.安全性原则：例如电压表与电流表不能超过量程。2.精确性原则：例如电压表与电流表的指针偏角不能过小，应使其指针偏角不小于满偏的1/3.3.方便性原则4.经济性原则
实验1： 长度的测量及测量工具的选用
2、螺旋测微器原理、读数及使用
1、游标卡尺原理、读数及使用
实验2： 金属丝电阻率的测量
1、(50分度游标卡尺读数)用游标为50分度的卡尺测定某圆柱的直径时，卡尺上的示数如图，可读出圆柱的直径为________ mm.
解析　主尺刻度＋游标尺刻度＝42 mm＋6×0.02 mm＝42.12 mm.
2、在测定金属丝的直径时，螺旋测微器的读数如图所示，可知该金属丝的直径d＝________ mm.
解析　先读固定刻度部分，为0.5 mm；再读可动部分40.0×0.01 mm＝0.400 mm，该金属丝的直径为0.5 mm＋0.400 mm＝0.900 mm.
3.（多选）如图所示，A、B、C、D是滑动变阻器的四个接线柱，现把此变阻器串联接入电路中，并要求滑片P向接线柱D移动时，电路中的电阻减小，则接入电路的接线柱是（　　）A．A和BB．A和CC．B和CD．B和D
4.利用螺旋测微器、米尺和如图所示的器材(其中电流表的内阻为1 Ω，电压表的内阻为5 kΩ)测量一根粗细均匀的阻值约为5 Ω的金属丝的电阻率。
(1)用笔画线代替导线，将图甲中的器材连接成实物电路，要求尽量避免交叉，电流表、电压表应该选择合适的量程(已知电源的电动势为6 V，滑动变阻器的阻值为0～20 Ω)。