【精准解析】高中物理粤教版选修3-1教师用书：第2章实验2　测定金属的电阻率含解析

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实验 2　测定金属的电阻率
[学习目标]　1.[科学思维]进一步掌握用伏安法测电阻的电路的设计思
想．　2.[物理观念]掌握螺旋测微器的读数方法．　3.[科学探究]掌握测定金属电
阻率的实验原理、实验过程及数据处理方法．
一、螺旋测微器的读数原理
1．构造及原理
如图所示，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、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，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 0.5mm，可动
刻度分成 50 等份，每一等份表示 0.01_mm．
2．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“咔、咔”声．
3．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：(1)以毫米为单位时，小数点后面要有三位有效数字，特别是最后一位
估读数字为零时，不能省略．
(2)在读数时注意半毫米刻度线是否已露出．
二、游标卡尺的原理及读数方法
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．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：
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
4.读数：若用 x表示从主尺上读出的整毫米数，K表示从游标尺上读出与主尺
上某一刻度线对齐的游标的格数，则记录结果表示为(x＋K×精确度)mm.
三、测定金属的电阻率
1．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)用毫米刻度尺测出金属丝的长度 l，用螺旋测微器测出金属丝的直径 d，算
出横截面积 S
(
＝
π
d
2
4
)
.
(3)由电阻定律 R＝ρ
l
，得 ρ＝
R
l
＝
π
d
2
R
4
l
＝
π
d
2
U
4
l
I
，求出电阻率．
2．实验器材
螺旋测微器、毫米刻度尺、电压表、电流表、定值电阻、开关及导线、被测
金属导线、电池、滑动变阻器．
3．实验步骤
(1)测直径：用螺旋测微器在被测金属导线上三个不同位置各测一次直径，并
记录．
(2)连电路：按如图所示的电路图连接实验电路．
(3)量长度：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，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．
4．数据处理
电阻 R的数值可用以下两种方法确定：
(1)计算法：利用每次测量的 U、I值分别计算出电阻，再求出电阻的平均值作
为测量结果．
(2)图象法：可建立 IU坐标系，将测量的 U、I值描点作出图象，利用图象的
斜率来求出电阻值 R.
5．实验注意事项
(1)因一般金属丝电阻较小，为了减少实验的系统误差，必须选择电流表外接
法；
(2)本实验若用限流式接法，在接通电源之前应将滑动变阻器调到阻值最大状
态．
(3)测量 l时应测接入电路的金属丝的有效长度(即两接线柱之间的长度)；在
金属丝的 3个不同位置上用螺旋测微器测量直径 d.
(4)电流不宜过大(电流表用 0～0.6 A 量程)，通电时间不宜太长，以免电阻率
因温度升高而变化．
【例 1】　现有一合金制成的圆柱体．为测量该合金的电阻率，现用伏安法测
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