第十一章電路及其應(yīng)用第三節(jié)實驗：導(dǎo)體電阻率的測量游標卡尺01螺旋測微器02工具的選擇與使用03第一課時新課導(dǎo)入由知要測量導(dǎo)體的電阻率，我們必須要測量導(dǎo)體的長度和直徑。初中時我們常用的測量長度的工具是刻度尺。針對這個實驗刻度尺是否依然是最合適的測量工具呢？有沒有更好和精度更高的測量工具呢？長度直徑游標卡尺的原理及使用PART010102002320分度10分度游標卡尺的構(gòu)造特征：游標尺上有10、20、50個等分度50分度測深度測外徑測內(nèi)徑游標卡尺的功能1.將量爪并攏，查看游標和主尺身的零刻度線是否對齊，如果對齊就可以進行測量。2.測量時，右手拿住尺身，大拇指移動游標，左手拿待測外徑（或內(nèi)徑）的物體，使待測物位于外測量爪之間，當與量爪緊緊相貼時，擰緊緊固螺釘。用量爪卡緊物體時，用力不能太大；卡尺測量不宜在工件上隨意滑動，防止量爪面磨損。使用后要擦干凈，將兩尺零線對齊，放入卡尺專用盒內(nèi)，存放在干燥處。游標卡尺的使用方法主尺游標尺01010cm刻度：主尺上的最小分度是1毫米，游標上有10個等分度，總長為主尺上的9毫米，則游標上每一個分度為0.9毫米，主尺上一個刻度與游標上的一個刻度相差0.1mm。10毫米9毫米1毫米0.9毫米精度：0.1mm10分度游標卡尺的測量原理主尺游標尺01010cm當被測量的物體長度為零時，游標上的哪一根刻度線與主尺上刻度線相重合呢？10分度游標卡尺的測量原理主尺游標尺01010cm當被測量的物體厚度為0.1mm時，主尺上的哪一根刻度線與游標上刻度線相重合呢？游標向右移動0.1mm10分度游標卡尺的測量原理主尺游標尺01010cm只有第一條刻度線與主尺上的1毫米刻度線重合，其余的刻度線都與主尺上的刻度線不重合。表示被測量的物體厚度為0.1mm。10分度游標卡尺的測量原理測量值=主尺整毫米數(shù)

+

N×0.1mm(精度)主尺012340主尺讀數(shù)：4mm游標尺讀數(shù)：3×0.1mm=0.3mm測量值=4mm+3×0.1mm=4.3mm10游標尺N指游標上第幾根線與主尺對齊10分度游標卡尺的讀數(shù)方法一01234測量值：11mm+6×0.1mm=11.6mm010cm讀數(shù)練習1測量值=主尺被對齊的整毫米數(shù)

–

N×0.9mm主尺012340N根線與主尺整毫米數(shù)：7mm游標尺讀數(shù)：3×0.9mm=2.7mm測量值=7mm–

3×0.9mm=4.3mm10游標尺10分度游標卡尺的讀數(shù)方法二N指游標上第幾根線與主尺對齊測量值：26mm-7×0.9mm=20.7mm01234010讀數(shù)練習2測量值：20mm+7×0.1mm=20.7mm減法加法主尺1游標尺02cm1020L=+×

=兩刻度對齊5mm170.05mm5.85mmN一看精度;二看游標尺上的0刻度線位置，區(qū)分零刻度與標尺最前端;三看游標尺的哪條(第N條)刻度線與主尺上的刻度線對齊。規(guī)律總結(jié)主尺游標尺01010cm游標向右移動27.7mm當被測量的物體厚度為27.7mm(2.77cm)時，主尺上的哪一根刻度線與游標上刻度線相重合呢？拓展學(xué)習主尺cm3010游標尺27mm只有第7條刻度線與主尺上的刻度線重合，其余的刻度線都與主尺上的刻度線不重合。拓展學(xué)習主尺cm310游標尺027L=27mm+0.7mm7×0.1=27.7mm拓展學(xué)習主尺游標尺01010cm刻度：主尺上的最小分度是1毫米，游標上有20個等分度，總長為主尺上的19毫米，則游標上每一個分度為0.95毫米，主尺上一個刻度與游標上的一個刻度相差0.05mm。20毫米19毫米220精度：0.05mm20分度游標卡尺的測量原理主尺cm310游標尺026L=26mm+0.25mm5×0.05=26.25mm420測量值=主尺整毫米數(shù)+N×0.05mm（精度）20分度游標卡尺的讀數(shù)方法主尺cm1110游標尺0105L=105mm+0.000×0.05=105.00mm1220讀數(shù)練習50分度的游標卡尺的原理和讀數(shù)跟10分度、20分度的一樣嗎？0123456789001234567891050分度50mm主尺0123451游標尺0234567809刻度：主尺上的最小分度是1毫米，游標上有50個等分度，總長為主尺上的49毫米，則游標上每一個分度為0.98毫米，主尺上一個刻度與游標上的一個刻度相差0.02mm。cm49mm精度：0.02mm50分度游標卡尺的測量原理主尺2游標尺0105L=105mm+0.000×0.02=105.00mm4111213測量值=主尺整毫米數(shù)+N×0.02mm（精度）N指游標上第幾根線與主尺對齊50分度游標卡尺的讀數(shù)方法游標卡尺分類主尺最小刻度（mm）游標尺刻度總長(mm)游標最小分度(mm)精確度(mm)10分度190.90.120分度1190.950.0550分度1490.980.02三種游標卡尺的比較首先看游標尺總刻度確定精確度；接著看游標尺零線，從主尺上讀出整毫米數(shù)；再看游標尺（不計0刻度線）與主尺對齊線讀出小數(shù)；最后確定測量結(jié)果。注意：游標卡尺都是根據(jù)刻線對齊來讀數(shù)的，所以都不再往下一位估讀。游標卡尺的讀數(shù)步驟【練習1】游標卡尺的主尺最小分度為———————；圖1尺的精度是—————mm，讀數(shù)是

mm;圖2中的精度是—————mm，讀數(shù)是

mm.圖1圖21mm0.140.80.0510.45讀數(shù)練習99.60mm100.20mm【練習2】讀數(shù)練習螺旋測微器的原理及使用PART02

螺旋測微器（又叫千分尺）是比游標卡尺更精密的測量長度的工具，用它測長度可以準確到0.01mm，測量范圍為幾個厘米。螺旋測微器的結(jié)構(gòu)與功能

螺旋測微器的精密螺紋的螺距是0.5mm，可動刻度有50個等分刻度，可動刻度旋轉(zhuǎn)一周，測微螺桿可前進或后退0.5mm，所以可動刻度每一小格表示0.01mm。螺旋測微器的原理1.先讀固定刻度：找到固定刻度右邊第一根主尺線（注意半刻度線有沒有露出來）：讀得4.5mm如果半刻度線沒有露出來那就是4.0mm055102.再讀可動刻度:找到軸線與可動刻度對齊的地方，讀數(shù)從下面起且要往后估讀一位。讀得9.2對應(yīng)的數(shù)值為：9.2×0.01mm=0.092mm3.把固定刻度讀數(shù)與可動刻度讀數(shù)相加：4.5mm+0.092mm=4.592mm螺旋測微器的讀數(shù)方法讀數(shù)公式測量值(mm)＝固定刻度數(shù)(mm)＋可動刻度數(shù)(估讀一位)×0.01(mm)05510可動刻度半毫米刻度固定刻度螺旋測微器的讀數(shù)方法注意：必須估讀012固定刻度：2是否超過半刻度？可動刻度：46.045040讀數(shù)L=固定刻度L=2.5mm+0.460mm=2.960mm+半刻度+可動刻度是讀數(shù)練習101固定刻度：1是否超過半刻度？可動刻度25.0253020L=1.5mm+0.250mm=1.750mm是讀數(shù)練習2012固定刻度：2是否超過半刻度？可動刻度：34.4354030L=2mm+0.344mm=2.344mm否讀數(shù)練習30固定刻度：0是否超過半刻度？區(qū)分不清可動刻度：0.6說明已經(jīng)超過半刻度線0545L=0.5mm+0.006mm=0.506mm讀數(shù)練習40固定刻度：0是否超過半刻度？區(qū)分不清可動刻度：49.6說明沒有超過半刻度線05045L=0mm+0.496mm=0.496mm讀數(shù)練習5使用前應(yīng)先檢查零點，方法是通過調(diào)節(jié)旋鈕，使螺桿F和測砧A接觸，此時可動刻度上的零刻線應(yīng)當和固定套筒上的基準線（長橫線）對正;螺旋測微器的使用2.左手持曲架，右手轉(zhuǎn)動大旋鈕使測桿F與測砧A間距稍大于被測物，放入被測物，轉(zhuǎn)動微調(diào)旋鈕到夾住被測物，聽到“喀喀”聲時停止。3.在讀數(shù)時，要注意固定刻度尺上表示半毫米的刻線是否已經(jīng)露出。4.讀數(shù)時，千分位要一位估讀數(shù)字，即使固定刻度的零點正好與可動刻度的某一刻度線對齊，千分位上也應(yīng)讀取為“0”。5.用畢放回盒中，存放中測桿和測砧不要接觸，長期不用，要涂油防銹。螺旋測微器的使用8.5mm+0.203mm=8.703mm4.0mm+0.088mm=4.088mm讀數(shù)練習1螺旋測微器的讀數(shù)練習5.545mm8.462mm讀數(shù)練習2螺旋測微器的讀數(shù)練習通過上面的學(xué)習可以知道，除刻度尺以外，我們又學(xué)了兩種新的測量工具——游標卡尺和螺旋測微器。那么在具體的使用中我們該如何的選擇呢？問題與思考工具的選擇與使用PART03當對測量精度要求不高，且物體的尺寸比較大的時候，一般用刻度尺測量就能達到要求。比如可以用刻度尺測物體和導(dǎo)體的長度?？潭瘸弋斘覀冃枰獪y導(dǎo)體的直徑時，我們可以用下圖的方法完成。螺旋測微器但如果我們用螺旋測微器來測導(dǎo)體的直徑，就更方便、更精確。再比如測量一張A4紙的厚度，測量頭發(fā)絲的直徑等。游標卡尺我們還可以用螺旋測微器來測細鋼管和鋼珠的外徑。但如果用螺旋測微器來測細鋼管或螺帽等的內(nèi)徑和深度時就遇到了困難，這時我們就要選擇游標卡尺。測量思路與方法01儀表選擇04測金屬電阻率05測量電路的設(shè)計02控制電路的設(shè)計03鞏固提升06第二課時不同導(dǎo)體的導(dǎo)電性能不同，電阻率是反映導(dǎo)體材料導(dǎo)電性能的重要物理量。通過上一節(jié)的學(xué)習，我們找到了測量導(dǎo)體長度和直徑的工具和方法，那么，要測導(dǎo)體的電阻率我們又該如何操作呢？請設(shè)計出你的實驗思路。新課導(dǎo)入2.用游標卡尺或螺旋測微器測量金屬絲的直徑。1.用毫米刻度尺測量金屬絲的長度。3.用伏安法測量金屬絲的電阻。實驗思路測量思路與方法PART01有效長度測金屬絲的長度測量工具：毫米刻度尺（電阻絲總長度約幾十厘米，可選用毫米刻度尺）；分度值1mm，可估讀到0.1mm；測量思路：測量接入電路的電阻絲有效長度，多測幾次求取平均值。練一練：毫米刻度尺的使用毫米刻度尺的最小分度值為

,測量時應(yīng)精確到

mm,估讀到

mm.請讀出下圖中物塊的長度1mm10.1【65.5mm】為減小誤差，盡量選用螺旋測微器。測金屬絲的直徑又該如何測導(dǎo)體的電阻呢？測量思路：測量金屬絲的直徑d，間接得出金屬絲的橫截面積。測量方法：1.選刻度尺，利用累積法測直徑；2.選螺旋測微器或游標卡尺直接測量直徑，在電阻絲的不同位置測量3次，求得直徑的平均值。ESPRxAV測金屬絲阻值的大小電路的設(shè)計中有哪些細節(jié)需要注意呢？控制部分測量部分測量思路：用電壓表測出電阻兩端的電壓U，用電流表測出通過電阻的電流I，利用部分電路歐姆定律可以算出電阻的阻值R；測量方法：伏安法測量電路的設(shè)計PART021.電流表接在電壓表兩接線柱外側(cè)，通常叫“外接法”。2.電流表接在電壓表兩接線柱內(nèi)側(cè)，通常叫“內(nèi)接法”。AVRxAVRx因電流表有分壓、電壓表有分流作用,兩種方法測量電阻都有誤差，那么，實際應(yīng)用中該如何選擇呢？電流表的兩種接法電壓表示數(shù)：電流表示數(shù)：1.電流表外接法時AVRx誤差來源于電壓表的分流，分流越小，誤差越小。測量小電阻，即Rx<<RV情況下，使用外接法誤差較小。伏安法測電阻誤差分析電壓表示數(shù)：電流表示數(shù)：誤差來源于電流表的分壓，分壓越小，誤差越小。測量大電阻，即Rx>>RA情況下，使用內(nèi)接法誤差較小。AVRx2.電流表內(nèi)接法時伏安法測電阻誤差分析內(nèi)接法RXVARXAV外接法慶威物理2.誤差：大內(nèi)偏大，小外偏小當（即)時用內(nèi)接法當（即)時用外接法當（即)時兩種接法均可1.結(jié)論：大內(nèi)小外伏安法測電阻的內(nèi)外接選擇若伏特表示數(shù)有明顯變化，即用外接；若安培表示數(shù)有明顯變化，即用內(nèi)接。“內(nèi)外接”方法的選擇——試探法VASabR按內(nèi)外接的方式依次連接，觀察電流表、電壓表示數(shù)變化情況。伏安法測電阻的內(nèi)外接選擇控制電路的設(shè)計PART03提出問題測量未知電阻時，需取同一電阻的多組電壓和電流值。此時可接入滑動變阻器，能起到直接改變測量電阻的電流或電壓大小的作用，達到測多組數(shù)據(jù)的實驗效果。那么，滑動變阻器該如何接入電路呢？限流式U0SRABPRx分壓式U0SPRxRAB目的：調(diào)節(jié)滑動變阻器使得電阻有多組U、I數(shù)據(jù).滑動變阻器的兩種接法U0SRABPRx內(nèi)阻不計限流式接法的特點當滑片P處于B端：滑變接入阻值RP=Rmax；待測阻值所分電壓最小待測電阻的電流

當滑片P處于A端：滑變接入阻值RP=0;待測電阻所分電壓最大，為U0；待測電阻的電流

滑片P在移動過程中，待測電阻RX的電壓和電流變化情況:U0SPRxRAB滑片P在移動過程中，待測電阻RX的電壓和電流變化情況電源內(nèi)阻不計分壓式接法的特點當滑片P處于A端：滑變?nèi)孔柚礡max與Rx并聯(lián)(RAP=0；RBP=Rmax與Rx并聯(lián))待測電阻所分電壓最大，為電源電壓U0；待測電阻的電流當滑片P處于B端：滑變接入全部阻值Rmax，此時Rx被短路(RAP=Rmax;RBP=0與Rx并聯(lián))待測阻值所分電壓最小，為0；待測電阻的電流為01.限流接法:優(yōu)點:電路結(jié)構(gòu)簡單、操作方便、耗能少。缺點：電壓或電流不能從0變起、調(diào)節(jié)范圍小。U0SRABPRxU0SPRxRAB2.分壓接法：優(yōu)點:電壓或電流能從0調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)范圍大。缺點：電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜、操作不方便、耗能多。兩種接法的優(yōu)缺點以下3種情況必須用分壓接法：(1)當要求電壓或電流從0變起時;(2)當待測電阻的阻值遠大于滑動變阻器的總阻值時;(3)當采用限流接法，無論怎樣調(diào)節(jié)都不能保證電路的安全時。（注：當兩種接法均可時，一般采用限流接法。）1.滑動變阻器的接法(1)當采用限流接法時，選擇總電阻與待測電阻的阻值相接近的那一個。(2)當采用分壓接法時，選擇總電阻小而額定電流大的那一個。2.滑動變阻器的選擇滑動變阻器的接法與選擇3.滑動變阻器的限流接法調(diào)壓范圍：調(diào)壓效果：適用情形：以大調(diào)小——粗調(diào)（電壓變化明顯）以小調(diào)大——微調(diào)（電壓變不明顯）以大調(diào)小方法優(yōu)點：節(jié)能，線路簡單實物圖連接4.滑動變阻器的分壓接法實物圖連接調(diào)壓范圍：調(diào)壓效果：適用情形：0--U以大調(diào)小——微調(diào)（電壓變不明顯）以小調(diào)大——粗調(diào)（電壓變化明顯）以小調(diào)大，電壓從零開始伏安法測電阻的電路設(shè)計及儀表選擇PART04

分壓外接法VARx分壓內(nèi)接法AVRx限流內(nèi)接法RxAV

限流外接法RxAV由于電阻絲的電阻較小，做實驗時，選擇外接法；當不要求電壓從0開始調(diào)節(jié)，可選擇耗能較低的限流法。伏安法測電阻的四種電路電流表內(nèi)阻遠小于待測電阻內(nèi)外接法的選擇(1)比較法電壓表內(nèi)阻遠大于待測電阻——小外偏小，大內(nèi)偏大(2)試觸法外接法內(nèi)接法電壓表示數(shù)變化較大電流表示數(shù)變化較大電流表分壓明顯電壓表分流明顯電流表不能分壓電壓表不能分流外接法內(nèi)接法安安法測電阻內(nèi)阻已知的電流表→小量程的電壓表已知：RA1、I1、I2測量：RA2內(nèi)阻已知的電流表+定值電阻→大量程的電壓表已知：RA1、R0、I1、I2測量：RA2已知：RA2、R0、I1、I2測量：Rx已知：RA2、R0、I1、I2測量：Rx伏伏法測電阻已知：RV1、V1、V2測量：RV2內(nèi)阻已知的電壓表→小量程的電流表內(nèi)阻已知的電壓表+定值電阻→大量程的電流表已知：RV1、R0、V1、V2測量：RV2已知：RV1、V1、V2測量：Rx半偏法電流表半偏法測電流表內(nèi)阻電壓表半偏法測電壓表內(nèi)阻實驗電路實驗步驟①閉合開關(guān)S1，斷開開關(guān)S2，調(diào)節(jié)R1，使電流表滿偏。②保持R1不變，閉合開關(guān)S2，調(diào)節(jié)R2，使電流表半偏。③此時R2的阻值即為電流表內(nèi)阻。①閉合開關(guān)S，將R2阻值調(diào)為0，調(diào)節(jié)R1，使電壓表滿偏。②保持R1不變，調(diào)節(jié)R2的阻值，使電壓表半偏。③此時R2的阻值即為電壓表阻。測量結(jié)果R測<R真R測>R真誤差分析閉合S2后電路總電阻減小，干路電流大于Ig，當電流表半偏時，通過R2的電流大于Ig/2,故此時R2<RA。增大R2，AP間的等效電阻增大，AP間電壓大于Ug，電壓表半偏時，R2兩端的電壓大于Ug/2,故此時R2>RA。AP電橋法(1)閉合開關(guān)，調(diào)節(jié)R,使得靈敏電流計示數(shù)為零。(2)讀出R的阻值，結(jié)合R1、R2的阻值計算RX?；菟雇姌?.安全性原則：例如電壓表與電流表不能超過量程。2.精確性原則：例如電壓表與電流表的指針偏角不能過小，應(yīng)使其指針偏角不小于滿偏的1/3.3.方便性原則4.經(jīng)濟性原則儀表選擇測金屬電阻率PART05ESPRxAV三、實驗器材螺旋測微器或游標卡尺、毫米刻度尺、電壓表、電流表、定值電阻、開關(guān)及導(dǎo)線、被測金屬導(dǎo)線、電池、滑動變阻器。一、實驗?zāi)康模簻y量金屬絲的電阻率二、實驗原理：如圖實驗?zāi)康?、原理與器材1.測直徑:在被測金屬絲上三個不同位置各測一次直徑,并記錄;2.量長度:測有效長度,反復(fù)測量3次;3.連電路:按原理圖所示的電路圖連接實驗電路;4.求電阻:改變滑動變阻器滑片的位置,讀出幾組相應(yīng)的電流表、電壓表的示數(shù)I和U的值,記入表格內(nèi),斷開開關(guān)S。5.拆除實驗電路,整理好實驗器材。實驗操作數(shù)據(jù)處理1.因一般金屬絲電阻較小,為了減少實驗的系統(tǒng)誤差,應(yīng)選擇電流表外接法。2.本實驗滑動變阻器若用分壓式接法,在接通電源之前應(yīng)將滑動變阻器調(diào)到電壓表為零的狀態(tài)。3.測量I時應(yīng)測接入電路中的金屬絲的有效長度(即兩接線柱之間的長度);在金屬絲的3個不同位置上用螺旋測微器或游標卡尺測量直徑d。4.電流不宜過大(電流表用0-0.6A量程),通電時間不宜太長,以免電阻率因溫度升高而變化。注意事項1.直徑測量。2.長度測量。3.電路中電流表及電壓表內(nèi)阻對電阻測量的影響。4.通電電流大小、時間長短、致使電阻絲發(fā)熱,電阻率隨之變化。誤差分析鞏固提升PART06【練習1】（多選）如圖所示，A、B、C、D是滑動變阻器的四個接線柱，現(xiàn)把此變阻器串聯(lián)接入電路中，并要求滑片P向接線柱D移動時，電路中的電阻減小，則接入電路的接線柱是（）A．A和B B．A和C C．B和C D．B和D【參考答案：CD】課堂練習【練習2】在設(shè)計測量金屬絲電阻Rx的實驗電路時需要思考兩個問題：①如何選擇電流表的接法？如圖所示，某同學(xué)采用試觸的方法，讓電壓表的一端接在A點，另一端先后接到B點和C點。他發(fā)現(xiàn)電壓表示數(shù)有明顯變化，而電流表示數(shù)沒有明顯變化據(jù)此應(yīng)該選擇電流表________（填寫“內(nèi)接”或“外接”）的電路。②如何選擇滑動變阻器的接法？已知待測金屬絲的電阻約為20Ω，實驗室提供的滑動變阻器的最大阻值為5Ω，電源電動勢為3V，需要選擇滑動變阻器的_______（填寫“分壓式”或“限流式”）接法?！緟⒖即鸢浮客饨?/p>

分壓式課堂練習【練習3】要測量某種合金的電阻率。①若合金絲長度為L，直徑為D，阻值為R，則其電阻率=_________。用螺旋測微器測合金絲的直徑如圖甲所示，讀數(shù)為__________mm。②圖乙是測量合金絲阻值的原理圖，S2是單刀雙擲開關(guān)，根據(jù)原理圖在圖丙中將實物連線補充完整_________。

【參考答案】0.655~0.653課堂練習【練習3】③閉合S1，當S2處于位置a時，電壓表和電流表的示數(shù)分別為，；當S2處于位置b時，電壓表和電流表的示數(shù)分別為，；根據(jù)以上測量數(shù)據(jù)判斷，當S2處于位置_______（選填“a”或“b”）時