人教版 (2019)必修 第三册3 实验：导体电阻率的测量导学案

这是一份人教版 (2019)必修 第三册3 实验：导体电阻率的测量导学案，共9页。
[学习目标]
1.了解游标卡尺的测量原理，掌握游标卡尺的读数和使用方法.
2.了解螺旋测微器的测量原理，掌握螺旋测微器的读数和使用方法.
[基础梳理]
一、游标卡尺的原理和读数
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1所示)
图1
2．用途：测量厚度、长度、深度、内径、外径．
3．原理：利用主尺的最小分度与游标尺的最小分度的差值制成．
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.常见的游标尺上小等分刻度有10个、20个、50个的，其规格见下表：
4.读数
若用x表示由主尺上读出的整毫米数，K表示从游标尺上读出与主尺上某一刻线对齐的游标的格数，则记录结果表达为(x＋K×精确度)mm.
二、螺旋测微
1．构造
如图2所示，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．
图2
2．原理
精密螺纹的螺距是0.5 mm，即旋钮D每转一周，测微螺杆F前进或后退0.5 mm，可动刻度分成50等份，因此每旋转一格，对应测微螺杆F前进或后退0.01 mm即为螺旋测微器的精确度．
3．使用方法
当A与F并拢时，可动刻度E的零点恰好跟固定刻度B的零点重合，逆时针旋转旋钮D，将测微螺杆F旋出，把被测物体放入A、F之间的夹缝中，再顺时针旋转旋钮D，F快要接触被测物时，要停止使用旋钮D，改用微调旋钮D′，直到听到“喀喀”声．
4．读数方法
L＝固定刻度示数＋可动刻度示数(估读一位)×分度值．
注意事项 (1)读数时要准确到0.01 mm，估读到0.001 mm，测量结果若用毫米做单位，则小数点后面必须保留三位．
(2)读数时，要注意固定刻度上半毫米刻度线是否露出．
三、电压表、电流表的读数
电压表、电流表的读数方法
1．首先要弄清电表量程，即指针指到最大刻度时电表允许通过的最大电压或电流值．
2．根据表盘总的刻度数确定精确度，即每一小格表示的值，同时确定读数有效数字所在的位数．
3．按照指针的实际位置进行读数．
4．(1)0～3 V的电压表和0～3 A的电流表读数方法相同，此量程下的精确度是0.1 V和0.1 A，读到0.1的下一位，即读到小数点后面两位．
(2)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面一位，即读到0.1 V.
(3)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面两位，这时要求“半格估读”，即读到最小刻度的一半0.01 A.
[随堂演练]
1．杨光同学用螺旋测微器测得该材料的直径如图所示，示数为D＝＿＿＿mm（注意第一根半刻度线已经露出）。
A．0.4200B．1.420C．0.92D．0.920
2．某同学分别用毫米刻度尺、10分度游标卡尺、50分度游标卡尺、螺旋测微器测量同一个物体的宽度，分别得到如下数据，其中读数肯定错误的是（ ）
A．20.0mmB．19.9mmC．20.05mmD．19.99mm
3．某同学测量一个圆柱体工件的电阻率，分别使用游标卡尺和螺旋测微器测量圆柱体工件的直径和长度，某次测量的示数如图甲和乙所示，下列读数都正确的是
A．4.83cm 5.387mm
B．5.03cm 5.313mm
C．5.93cm 5.813mm
D．6.03cm 6.313mm
4．在下列测量长度的仪器中能够精确到 0.01 mm 的是（ ）
A．10 分度游标卡尺
B．20 分度游标卡尺
C．50 分度游标卡尺
D．螺旋测微器
5．某同学分别用毫米刻度尺、10分度游标卡尺、50分度游标卡尺、螺旋测微器测量同一个物体的宽度，分别得到如下数据，其中读数肯定错误的是（ ）
A．B．C．D．
6．一同学在某次实验中测量一物体长度，记录结果为1.247cm，则该同学所使用的测量工具（ ）
A．可能为最小刻度为毫米的刻尺B．可能为20分度的游标卡尺
C．一定不是50分度的游标卡尺D．可能为螺旋测微器
7．通过实验测量某金属丝的电阻率。
（1）用螺旋测微器测量金属丝的直径，测量示数如图示，可得金属丝直径的测量值d =______mm。
（2）将该金属丝绕在陶瓷管上，电阻值约为25Ω。除了开关、若干导线之外还提供了如表所示的器材：
为较准确测量该金属丝的阻值，某同学用所给器材组成实验电路，如图所示。图中的①②③三条导线中有一条连接有误，该导线是______ （填写导线编号）。正确连接后，闭合开关前，应该把滑动变阻器的滑片置于滑动变阻器的______（填“左端”“右端”）。
（3）若测得金属丝的长度为L，直径为d，电压表示数为U，电流表示数为I，实验中使用的电流表内阻为，电压表内阻为，若考虑电流表和电压表内阻的影响，则金属丝的电阻率ρ=______。
8．某实验小组利用一捆长度为L=100m铜芯导线测量铜的电阻率，实验如下：
（1）用螺旋测微器测铜芯线的铜芯直径示数如图所示，铜芯的直径D为___________mm；
（2）为多测几组数据，要求电压能从零开始连续调节，请用笔画线代替导线，在图中将未完成的实物电路补充连接好；（_______）
（3）在方框内画出符合（2）问要求的实验电路图；（_______）
（4）正确连接实物电路后，闭合开关，调节滑动变阻器，测得的电流为I，电压为U，铜芯的直径为D。请用以上物理量写出铜的电阻率表达式=________
（5）实验小组通过查阅教材发现本实验测得的电阻率明显偏大，造成偏大的可能原因是（______）
A．电流表测得的电流大于通过铜芯导线的电流
B．实验时钢芯导线的温度过高
C．用螺旋测微器测得导线的铜芯直径偏大
D．选用的铜芯导线太长
刻度格数(分度)
刻度总长度
1 mm与每小格的差值
精确度(可精确到)
10
9 mm
0.1 mm
0.1 mm
20
19 mm
0.05 mm
0.05 mm
50
49 mm
0.02 mm
0.02 mm
器材名称
规格
电压表
量程0~3V（内阻约为3kΩ）
0~15V（内阻约为15kΩ）
电流表
量程0~0.6A（内阻约为0.1Ω）
0~3A（内阻约为0.02Ω）
滑动变阻器
总电阻为10Ω
直流电源
电动势6V和12V
参考答案
1．D
【详解】
示数为D＝0.5mm+0.01mm×42.0=0.920mm。
故选D。
2．C
【详解】
A．用毫米刻度尺要求估读，故应保留一位小数，故A测量结果正确；
B．10分度的游标卡尺精度为0.1mm，故B测量结果正确；
C．50分度的游标卡尺精度为0.02mm，即尾数只能为偶数，故C所测量结果错误；
D．螺旋测微器精度为0.01mm，读数还要在估读一位，故D测量结果正确；
本题选读数肯定错误的，故选C。
3．B
【详解】
甲的读数：5cm+0.1mm×3=5.03cm；
乙的读数：5mm+0.01mm×31.3=5.313mm.
A．4.83cm 5.387mm，与结论不相符，选项A错误；
B． 5.03cm 5.313mm，与结论相符，选项B正确；
C．5.93cm 5.813mm，与结论不相符，选项C错误；
D．6.03cm 6.313mm，与结论不相符，选项D错误；
4．D
【详解】
A．10 分度游标卡尺精确到0.1mm，A错误；
B．20 分度游标卡尺精确到0.05mm，B错误；
C．50 分度游标卡尺精确到0.02mm，C错误；
D．螺旋测微器精确到0.01mm，D正确。
故选D。
5．C
【详解】
A．用毫米刻度尺要求估读，故应保留一位小数，故A测量结果正确；
B．10分度的游标卡尺精度为0.1mm，故B测量结果正确；
C．50分度的游标卡尺精度为0.02mm，即尾数只能为偶数，故C所测量结果错误；
D．螺旋测微器后有三位小数，故D测量结果正确。
本题选错误，故选C。
6．C
【详解】
A．因1.247cm=12.47mm，最小刻度是毫米的刻度尺的应估读到0.1mm。故A错误；
B．20分度的游标卡尺精度是0.05mm，读数的末位为0或5．故B错误；
C．50分度的游标卡尺精度是0.02mm，读数的末位为0或偶数，所以此读数一定不50分度的游标卡尺。故C正确；
D．1.247cm=12.47mm，螺旋测微器应读到0.001mm，故这个测量工具不可能是螺旋测微器。故D错误。
故选C。
7．0.730 ② 左端
【详解】
(1)[1] 金属丝直径的测量值为
(2)[2]根据电路图可知，实验采用的是分压法连接，所以编号②的导线连接有误，应连接在滑动变阻器右下的接线柱上。
[3]闭合电键前，应使电路中电阻最大，所以滑动变阻器应滑到最左端。
(3)[4]金属丝的电阻为
根据电阻定律得
8．1.395（1.392mm~1.398mm） BC
【详解】
（1）[1] 由图1所示螺旋测微器可知，铜芯直径
D=1mm+39.5×0.01mm=1.395mm（1.392mm~1.398mm）
（2）[2] 实验要求要求电压能从零开始连续调节，滑动变阻器应采用分压接法；电压表内阻很大，远大于铜芯导线电阻，电流表应采用外接法，实物电路图如图所示
（3）[3] 根据图示实物电路图作出实验电路图，实验电路图如图所示
（4）[4] 由欧姆定律可知，铜芯导线的电阻
由电阻定律可知
解得
（5）[5]A．电流表采用外接法，由于电压表的分流作用，电流表测得的电流大于通过铜芯导线的电流，使所测电阻率偏小，故A错误；
B．铜芯导线的电阻率随温度升高而增大，实验时铜芯导线的温度过高会导致所测电阻率偏大，故B正确；
C．用螺旋测微器测得导线的铜芯直径偏大，会使所测电阻率偏大，故C正确；
D．只要铜芯线长度测量准确，选用的铜芯导线太长不会导致电阻率的测量值偏大，故D错误；
故选BC。