实验：导体电阻率的测量—2022

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1、11.3实验：导体电阻率的测量—2022-2023 学年高二物理人 教版（2019）必修第三册课前导学 基础知识导学 实验 1 长度的测量及测量工具的选用 一、游标卡尺 1．原理：利用主尺的单位刻度与游标尺的单位刻度的差值制成。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。 2．精度：对应关系为 10 分度 0.1 mm，20 分度 0.05 mm，50 分度 0.02 mm。 3. 读数：若用x表示由主尺上读出的整毫米数，N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，贝V记录结果表达为（兀+Nx精度）mm。

2、 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0.5 mm,即旋 钮D每旋转一周，F前进或后退0.5 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0.01 mm，即螺旋测微器的精确度为0.01 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）二固定刻度数（mm）（注意半毫米刻度线是否露出）+可 动刻度数（估读1位）x0.01（mm）。 实验 2 金属丝电阻率的测量 一、实验原理和方法 由R=pS得P=R，因此，只要测

3、出金属丝的长度1、横截面积S和金属丝 的电阻R,即可求出金属丝的电阻率p。 1. 把金属丝接入电路中，用伏安法测金属丝的电阻r[r=U）。电路原理如 图所示。 2. 用毫米刻度尺测量金属丝的长度l,用螺旋测微器量得金属丝的直径，算 出横截面积 S。 3. 将测量的数据代入公式p=〒 求金属丝的电阻率。 二、 实验器材 被测金属丝、螺旋测微器、毫米刻度尺、电池组、电流表、电压表、滑动变 阻器、开关、导线若干。 三、 实验步骤 1. 直径测定 用螺旋测微器在被测金属导线上的三个不同位置各测一次直径，求出其平均 值〃，计算出导线的横截面积s=n4^o 2. 电路连接 按如图所

4、示的原理电路图连接好，用伏安法测电阻的实验电路。 rr— 3. 长度测量 用毫米刻度尺测量接入电路中的被测金属导线的有效长度，反复测量 3 次， 求出其平均值 l。 4. U、I测量 把上图中滑动变阻器的滑动片调节到最左端，电路经检查确认无误后，闭合 开关S,改变滑动变阻器滑动片的位置，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. 拆去实验线路，整理好实验器材。 四、 数据处理 1 •在求心的平均值时可用两种方法 (1) 用Rx斗分别算出各次的数值，再取平均值。 (2) 用UI图线的斜率求出。 2. 计算电阻率 将记录的数据rx、I、d

5、的值代入电阻率计算公式p=Rxs=nu 五、 误差分析 1. 金属丝的横截面积是利用直径计算而得，直径的测量是产生误差的主要 来源之一。 2. 采用伏安法测量金属丝的电阻时，由于采用的是电流表外接法，测量值 小于真实值，使电阻率的测量值偏小。 3. 金属丝的长度测量、电流表和电压表的读数等会带来偶然误差。 4. 由于金属丝通电后发热升温，会使金属丝的电阻率变大，造成测量误差。 六、 注意事项 1. 本实验中被测金属导线的电阻值较小，因此实验电路一般采用电流表外 接法。 2．实验连线时，应先从电源的正极出发，依次将电源、开关、电流表、待 测金属导线、滑动变阻器连成主干线路，然后

6、再把电压表并联在待测金属导线的 3．测量被测金属导线的有效长度，是指测量待测导线接入电路的两个端点 之间的长度，亦即电压表两端点间的待测导线长度，测量时应将导线拉直，反复 测量三次，求其平均值。 4．测金属导线直径一定要选三个不同部位进行测量，求其平均值。 5. 闭合开关S之前，一定要将原理图中滑动变阻器的滑片移至使接入电路 的电阻最大处。 6. 在用伏安法测电阻时，通过待测导线的电流强度I不宜过大（电流表用0〜 0.6 A量程），通电时间不宜过长，以免金属导线的温度明显升高，造成其电阻率 在实验过程中逐渐增大。 7. 求Rx的平均值时可用两种方法：第一种是用R占算出各次的测量值，

7、再取平均值；第二种是用图像（UI图线）来求出。若采用图像法，在描点时，要 尽量使各点间的距离拉大一些，连线时要尽可能地让各点均匀分布在直线的两侧 个别明显偏离较远的点可以不予考虑。 重难问题探究 1、 游标卡尺的主尺的最小刻度是多少？ 2、 游标卡尺的原理是多少？ 3、 游标卡尺的读数原理是什么? 基础小题试练 1•一同学在某次实验中测量一物体长度，记录结果为11.75 mm,则该同学所使用的测量工具 可能为（ ） A.10分度的游标卡尺B.20分度的游标卡尺C.50分度的游标卡尺D.螺旋测微器 2•在“测金属丝电阻率”的实验中，经测量得该金属丝接入电路的长度为l ,金属丝的

8、直径 为 d ，金属丝两端的电压和通过它的电流分别为 U、I ，则金属丝的电阻率可表示为 p= 魁。由表达式分析对电阻率的测量误差影响最大的是（） 4Il A.金属丝的直径 B.金属丝两端的电压C.流过金属丝的电流D.金属丝的长度 3•某同学要测量一均匀新材料制成的圆柱体的电阻率°,实验中需要测出其长度和直径。 （1） 用20分度的游标卡尺测量其长度，游标尺有刻度部分总长为—____mm,每一分度 为 mm,与主尺上最小分度相差 mm；如图甲所示，金属丝长度L = mm； （2） 用螺旋测微器测量其直径如图乙所示，由图可知其直径D = mm。 4•为了精确测量某待测电阻

9、R的阻值（大约600 ），有以下器材可供选择： x 电流表：A （量程0〜50 mA,内阻约60 ） 1 电流表：A?（量程0〜3 A,内阻约0.60 ） 电压表：V （量程0〜3 V,内阻约30000 ） 1 电压表：V （量程0〜15 V,内阻很大） 2 滑动变阻器：R （0〜5Q,允许最大电流2.0 A） 1 滑动变阻器：R （0〜lk0，允许最大电流0.5 A） 2 电源：E （电压约为3 V,内阻不计） 开关S 一个，导线若干； （1） 电流表应选 ,电压表应选 ,滑动变阻器应选 。（均填 器材代号） （2） 请在虚线框中画出测量电阻R的实验电路图。

10、（要求电表读数的范围尽可能大一些） x 3）通过分析,在本实验中 R 的测量值 真实值（选填“大于”“等于”或“小于”）。 x 答案以及解析 1•答案：B 解析：游标卡尺不用估读，10 分度的游标卡尺精度为0. 1 mm，50 分度的游标卡尺精度为 0.02 mm,螺旋测微器精度为0.01 mm,但需要估读一位。记录结果为11.75 mm,精度不是 0.1 mm,也不符合螺旋测微器估读结果；如果精度是0.02 mm则读数末尾不会是0.05 mm， 所以只有20分度的游标卡尺精度为0.05 mm,故选B。 2.答案： A 解析：由P= nd2U，可知金属丝直径d对电阻率的测

11、量误差影响最大，A正确。 4Il 19 1 3•答案：（1） 19 50.15 20 20 （2） 4.700 解析：（1）由图甲可知，游标卡尺主尺示数为50 mm,游标尺示数为3x0.05mm = 0.15mm 贝9长度为 L = 50 mm + 0.15mm = 50.15mm ； （2） 由图乙所示可知, 螺旋测微器固定刻度示数为 4.5 mm, 可动部分示数为 20.0 x 0.01mm = 0.200 mm，则直径 D = 4.5mm + 0.200 mm = 4.700 mm。 1x 电阻的电流的最大值约为50 mA,因此电流表选A1 ；为方便实验操作’滑动变阻器应选量 程较小的，即选R。 1 RR (2)因待测电阻R的阻值(约为60Q)，有；v〉-，所以采用电流表外接法；又要求 x R R xA 电表读数的范围尽可能大一些，所以滑动变阻器应采用分压式接法。 (3) 由于电压表的分流作用，流经电流表的电流要大于流经R的电流，电压表测量值准确, x 由欧姆定律可知，在本实验中R的测量值小于真实值。 x