高中物理粤教版 (2019)必修 第三册测量金属丝的电阻率导学案

这是一份高中物理粤教版 (2019)必修 第三册测量金属丝的电阻率导学案，共5页。
学习任务一 测量工具之一:游标卡尺的使用及读数
1.构造:主尺、游标尺(主尺和游标尺上各有一个内、外测量爪)、游标卡尺上还有一个深度尺.(如图所示)
2.各部件的用途
(1)内测量爪:用来测量槽的宽度和小圆管的内径.
(2)外测量爪:用来测量零件的厚度和小圆管的外径.
(3)深度尺:固定在游标尺上,用来测量槽、孔和筒的深度.
(4)紧固螺钉:读数时,为了防止游标尺移动,旋紧紧固螺钉可使游标尺固定在主尺上.
3.游标卡尺的原理
利用主尺的分度值与游标尺的分度值的差值制成.不管游标尺上有多少个小等分刻度,它的刻度部分的总长度比主尺上的同样多的小等分刻度少1 mm,常见的游标卡尺的游标尺上小等分刻度有10个的、20个的、50个的.
其规格见下表:
4.读数方法:先读主尺上的刻度,当游标尺上第N条刻度线与主尺上某一刻度线对齐时,则:
10分度:测量值=主尺整毫米数+N×110 mm
20分度:测量值=主尺整毫米数+N×120 mm
50分度:测量值=主尺整毫米数+N×150 mm
5.注意事项:
(1)游标卡尺是根据刻度线对齐来读数的,所以不需要估读.但读数要注意精确度所在的位数,如果读数最后一位是零,该零不能去掉.读数时一般以毫米为单位,再进行单位换算.
(2)读数时,要注意游标尺第几条刻度线(不含零刻度线)与主尺对齐.
例1 [2024·中山期末] 如图所示的三把游标卡尺,它们的游标尺从上至下分别为9 mm长10等分、19 mm长20等分、49 mm长50等分,它们的读数依次为 mm、 mm、 mm.
学习任务二 测量工具之二:螺旋测微器的使用及读数
1.结构:如图所示是常用的螺旋测微器结构图,它的小砧A和固定刻度G固定在U形框架F上;微测螺杆P、可调刻度H和粗调旋钮K、微调旋钮K'连在一起,通过精密螺纹穿过U形框架F,用锁T给予锁定.
2.测量原理
如图所示,微测螺杆P与固定刻度G间的精密螺纹的螺距为0.5 mm,即粗调旋钮K每旋转一周,P前进或后退0.5 mm.可调刻度H上的刻度为50小格,每转动一小格,P前进或后退0.01 mm,即精确度为0.01 mm.读数时误差出现在毫米的千分位上,因此,螺旋测微器又叫千分尺.
3.读数方法
(1)从固定刻度上读取整毫米或半毫米数;
(2)再从可调刻度上读取剩余部分(因为是10分度,所以在最小刻度后应再估读一位);
(3)把两部分读数相加得到测量值.即测量值d=固定刻度数+可调刻度数×0.01(单位:mm). 如图中固定刻度为2 mm,半毫米刻度线未露出,可调刻度读数为12.5(其中“12”是准确格数,“0.5”是估读的格数),故被测长度是2 mm+12.5×0.01 mm=2.125 mm.
4.注意事项
(1)测量时,在测微螺杆快靠近被测物体时应停止使用粗调旋钮,改用微调旋钮,避免产生过大的压力,既可使测量结果精确,又能保护螺旋测微器.
(2)读数时准确到0.01 mm,要估读到0.001 mm,测量结果若用毫米作单位,则小数点后面必须保留三位数字.
例2 螺旋测微器为精密仪器,用螺旋测微器测量合金丝的直径时,为防止螺旋测微器损伤,当小砧和测微螺杆快接触合金丝时应改为旋转图甲所示的部件 (选填“A”“B”“C”或“D”),将会听到“喀喀”响声,表示已经夹紧,为防止读数时测微螺杆发生转动,读数前还应先旋紧如图甲所示的部件 (选填“A”“B”“C”或“D”).从图乙中的示数可读出合金丝的直径为 mm.
变式 [2024·东莞期末] 读出下面螺旋测微器测量的读数.
甲 mm,乙 mm,丙 mm.
学习任务三 测量工具之三:电压表与电流表的读数
1.对于电压表和电流表的读数问题,首先要弄清电表量程,即指针指到最大刻度时对应的电压或电流,然后根据表盘总的刻度数确定精确度,按照指针的实际位置进行读数即可.
2.读数原则:
(1)最小刻度是1、0.1、0.01,按十分之一估读,可分别估读到0.1、0.01、0.001;
(2)最小刻度是2、0.2、0.02,按二分之一估读,可分别估读到1、0.1、0.01;
(3)最小刻度是5、0.5、0.05,按五分之一估读,可分别估读到1、0.1、0.01.
例如: 0~3 V的电压表和0~3 A的电流表的读数方法相同,此量程下的精确度分别是0.1 V和0.1 A,看清楚指针的实际位置,读到小数点后两位.对于0~15 V量程的电压表,精确度是0.5 V,在读数时只要求读到小数点后一位,即读到0.1 V.对于0~0.6 A量程的电流表,精确度是0.02 A,在读数时只要求读到小数点后两位,这时要求“半格估读”,即读到最小刻度的一半0.01 A.
例3 [2024·深圳期末] 如图甲是学生实验用的有两个量程的电流表刻度盘,当用“-”和“+0.6”两接线柱时,能测的最大电流是 A,对应刻度盘上每一小格代表 A;图甲中表针所指示数为 A;当使用电流表的“-”和“+3”两个接线柱时,对应刻度盘上每一小格代表 A,图甲中表针所指示数为 A.
图乙为学生实验用的有两个量程的电压表刻度盘.当使用较小量程时,测量电压最大值不得超过 V,每小格表示 V,图中指针示数为 V;若使用的是较大量程,则表盘刻度每小格表示 V,图中指针示数为 V.
学习任务四 测量部分——伏安法测电阻
[科学思维] (1)电流表两种接法的比较
(2)电流表内接法和外接法的选择
①阻值比较法:先将待测电阻的估计值与电压表、电流表内阻进行比较,若Rx较小,宜采用电流表外接法,若Rx较大,宜采用电流表内接法.简单概括为“大内偏大,小外偏小”.
②临界值计算法:RxRVRA时,用电流表内接法.
③实验试探法:按图所示接好电路,让电压表一根接线柱P先后与a、b处接触一下,如果电压表的示数变化明显,而电流表的示数变化不明显,则可采用电流表外接法;如果电流表的示数有明显变化,而电压表的示数变化不明显,则可采用电流表内接法.
例4 用电压表(内阻约为3 kΩ)和电流表(内阻约为0.1 Ω)测量一个电阻的阻值(约为5 Ω).要求尽量减小实验误差,应该选择的测量电路是图 (选填“甲”或“乙”).

1.(测量工具的使用)[2024·广州期末] 某同学用螺旋测微器测圆柱体的直径时,示数如图甲所示,此示数为 mm;用游标卡尺测量某物体的厚度时,示数如图乙所示,此示数为 cm.图丙中电压表的读数为 V;电流表的读数为 A.
2.(测量电路的选择)如图所示为测量未知电阻Rx阻值的部分电路,当开关S接a点时,电压表示数为9 V,电流表示数为0.30 A;当开关S接b点时,电压表示数为10 V,电流表示数为0.25 A,则( )
A.电压表示数变化相对显著
B.开关S接在b点时,Rx的测量值更准确
C.开关S接在b点时,Rx的测量值小于Rx的真实值
D.开关S接在a点时,Rx的测量值大于Rx的真实值
第三节 测量金属丝的电阻率
第1课时 测量工具的使用及实验电路的基础设计
例1 17.5 50.80 42.20
[解析] 甲图读数:主尺读数是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.乙图读数:主尺读数是50 mm,游标尺读数是16×0.05 mm=0.80 mm,最后结果是50 mm+0.80 mm=50.80 mm.丙图读数:主尺读数是42 mm,游标尺读数是10×0.02 mm=0.20 mm,最后结果是42 mm+0.20 mm=42.20 mm.
例2 D B 3.700
[解析] 当小砧和测微螺杆快接触合金丝时,应改为旋转微调旋钮,即D部件;为防止读数时测微螺杆发生转动,读数前还应先旋紧锁,即B部件,螺旋测微器可以读到毫米千分位,合金丝的直径为d=3.5 mm+20.0×0.01 mm=3.700 mm.
变式 3.550 3.205(3.204~3.206均正确) 0.900
[解析] 图甲,读数为d甲=3.5 mm+5.0×0.01 mm=3.550 mm,图乙,读数为d甲=3.0 mm+20.5×0.01 mm=3.205 mm,图丙,读数为d甲=0.5 mm+40.0×0.01 mm=0.900 mm.
例3 0.60 0.02 0.34 0.1 1.70 3.00 0.1 2.20 0.5 11.0
[解析] 接线柱的数字表示量程,图甲中,当用“-”和“+0.6”两接线柱时,能测量的最大电流是0.60 A,对应每小格代表0.630=0.02 A ,示数为17×0.02=0.34 A;使用电流表的“-”和“+3”两接线柱时,对应刻度盘上每一小格代表330=0.1 A,示数为17.0×0.1=1.70 A.由图乙知,最小量程为0~3.00 V,所以测量电压最大值不得超过3.00 V,每小格表示330=0.1 V,示数为22.0×0.1=2.20 V;若使用的是较大量程,则表盘刻度每小格表示1530=0.5 V ,示数为22×0.5=11.0 V.
例4 甲
[解析] 因为待测电阻约为5 Ω,而RxRx
测量值大于真实值
R测=U测I测=
RxRVRx+RV