11.3实验：导体电阻率的测量

课题11.3实验：导体电阻率的测量课型新课时 3 学习目标

1.掌握游标卡尺和螺旋测微器的使用方法和读数方法。

2.掌握电流表、电压表和滑动变阻器的使用方法。

3.学会利用伏安法测电阻，进一步测出金属丝的电阻率。

德育目标在实验过程中保持很好地交流、合作，准确记录数据认真进行数据处理。

重点、难点掌握螺旋测微器的使用方法和读数方法；伏安法测电阻

合作探究随堂

手记

一、自主学习区

实验1长度的测量及测量工具的选用

一、游标卡尺

1．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mm。

2．精度：对应关系为10分度mm,20分度mm,50分度mm。

3．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×精度) mm。

二、螺旋测微器

1．原理：测微螺杆F与固定刻度B之间的精密螺纹的螺距为mm，即旋钮D每旋转一周，F前

进或后退mm，而可动刻度E上的刻度为50等份，每转动一小格，F前进或后退mm，即螺旋

测微器的精确度为mm。读数时估读到毫米的千分位上，因此，螺旋测微器又叫千分尺。

2．读数：测量时被测物体长度的整毫米数由固定刻度读出，小数部分由可动刻度读出。测量值(mm)＝

固定刻度数(mm)(注意半毫米刻度线是否露出)＋可动刻度数(估读一位)×0.01(mm)。 实验二 金属丝电阻率的测量 一、实验目的

1.掌握螺旋测微器、游标卡尺的原理及读数方法，会正确使用。

2.练习使用电流表、电压表及伏安法测电阻。

3.测定金属的电阻率。 二、实验原理

(1)把金属丝接入电路中，用伏安法测金属丝的电阻R (R ＝U

I

)。电路原理图如图所示。

(2)用 测出金属丝的长度l ，用 测出金属丝的直径d ，算出横截面积S (S ＝πd 2

4)。

(3)由电阻定律R ＝ρl S ，得ρ＝RS l ＝πd 2R 4l ＝πd 2U

4lI ，求出电阻率。

三、实验器材

螺旋测微器、 、电压表、电流表、开关及导线、待测金属丝、电源(学生电源)、 。 四、实验步骤

1.测直径：用螺旋测微器在待测金属丝上三个不同位置各测一次直径，并记录。

2.连电路：按实验原理中的电路图连接实验电路。

3.量长度：用 测量接入电路中的待测金属丝的有效长度，重复测量3次，并记录。

4.求电阻：把滑动变阻器的滑动触头调节到使接入电路中的电阻值最大的位置，电路经检查确认无误后，闭合开关S 。改变滑动变阻器滑动触头的位置，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。 五、数据处理 1.金属丝直径的测量

(1)特别注意半刻度是否露出。

(2)因螺旋测微器的精确度为0.01 mm ，可动刻度上对齐的格数需要估读，所以，若以毫米为单位的话，最后一位应出现在小数点后的第三位上。

(3)把三个不同位置的测量结果求平均值作为直径d 。 2.金属丝长度的测量

(1)应测量接入电路中的有效长度。(也要估读) (2)把3次测量结果求平均值作为长度l 。

3.电阻R 的测量

(1)平均值法：可以用每次测量的U 、I 分别计算出电阻，再求出电阻的平均值，作为测量结果。 (2)图像法：可建立U －I 坐标系，将测量的对应U 、I 值描点作出图像，利用图像斜率来求出电阻值R 。 4.电阻率的计算

将测得的R 、l 、d 的值，代入电阻率计算公式ρ＝RS l ＝πd 2R

4l 中，计算出金属导线的电阻率。

六、误差分析

1.金属丝直径、长度的测量带来偶然误差。

2.电流表外接法，R 测

3.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)。 七、注意事项

1.为了方便，应在金属导线连入电路前测导线直径，为了准确，应测量拉直悬空的连入电路的导线的有效长度，且各测量三次，取平均值。

2.测量电路应选用电流表外接法，且测电阻时，电流不宜过大，通电时间不宜太长，因为电阻率随温度而改变。

3.为准确求出R 的平均值，应多测几组U 、I 数值，然后采用U －I 图像法求出电阻。

4.滑动变阻器用限流式接法就可以满足该实验的要求。

二、课堂互动区

【目标分解一】游标卡尺和螺旋测微器的读数

【例1】 读出以下各游标尺的测量值

【例2】螺旋测微器的读数练习

读数读数

读数读数

【目标分解二】滑动变阻器的使用方法

限流式分压式

电路组成

变阻器接入电路的特点采用“一上一下”的接法采用“两下一上”的接法

调压范围

ER x

R＋R x

～E(不计电源内阻)0～E(不计电源内阻)

适用情况负载电阻的阻值R x与滑动变阻

器的总电阻R相差不多，或R

稍大，且电压、电流变化不要求

从零调起

(1)要求负载上电压或电流变化

范围较大，且从零开始连续可调

(2)负载电阻的阻值R x远大于滑

动变阻器的总电阻R

10

35

5

0 0

45 0

[例3] 如图所示，滑动变阻器R 1的最大阻值是200 Ω，R 2＝300 Ω，A 、B 两端电压U AB ＝8 V 。

(1)当S 断开时，移动滑片P ，R 2两端可获得的电压变化范围是多少？ (2)当S 闭合时，移动滑片P ，R 2两端可获得的电压变化范围是多少？

[针对训练] (多选)滑动变阻器的原理如图所示，则下列说法中正确的是( ) A.若将a 、c 两端连在电路中，则当滑片OP 向右滑动时，变阻器接入电路中的阻值增大

B.若将a 、d 两端连在电路中，则当滑片OP 向右滑动时，变阻器接入电路中的阻值减小

C.将滑动变阻器以限流式接法接入电路时，必须连入三个接线柱

D.将滑动变阻器以分压式接法接入电路时，必须连入三个接线柱

【目标分解三】伏安法测电阻 1.电流表的两种接法

内接法

外接法

电路图

误差原因 表的分压 表的分流 测量值和真实值的比较

R 测＝U 测

I 测＝R x ＋R A

测量值 真实值 R 测＝U 测I 测＝U 测

I x ＋I V

测量值 真实值 适用于测量

测大(填“大”或“小”)

电阻或R x R A >R V

R x

测小(填“大”或“小”)

电阻或R V R x >R x

R A

2.选择电流表内、外接的常用方法

(1)直接比较法：适用于R x 、R A 、R V 的大小大致可以估计的情况，当R x ≫R A 时，采用内接法，当R x ≪R V 时，采用外接法，即大电阻用内接法，小电阻用外接法，可记忆为“大内小外”。 (2)公式计算法

当R x >R A R V 时，用电流表内接法， 当R x