第3章第5节　科学测量：长度的测量及测量工具的选用第6节　科学测量：金属丝的电阻率—2020-2021学年【新教材】鲁科版（2019）高中物理必修第三册讲义

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第5节　科学测量：长度的测量及测量工具的

选用

第6节　科学测量：金属丝的电阻率

学习目标：1.[物理观念]知道游标卡尺和螺旋测微器的原理及读数方法，了解测定

金属电阻率的实验原理。2.[科学思维]理解用伏安法测电阻电路的设计思想，会根据不

同情况设计电路图，会根据具体情况选择电流表及滑动变阻器的合理接法接入电路。3.

[科学探究]体验本实验需要测的物理量及所用的器材和方法，能进行分组分层、自主合

作探究，能综合信息进行数据处理。4.[科学态度与责任]能认识物理测量的精度依赖于

实验器材，测量是有误差的，有主动应用科学知识帮助他人解决问题。

一、游标卡尺的测量原理及使用

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。

注意：游标卡尺测量长度不需要估读。

二、螺旋测微器的测量原理及使用

1．结构：如图所示，测砧 A和固定刻度 B固定在尺架 C上，可动刻度 E、粗调旋

钮D、微调旋钮 D′、测微螺杆 F是连在一起的，通过精密螺纹套在 B上。

2．测量原理

螺旋测微器的螺距是 0.5 mm，螺栓上可动刻度一周为 50 格，当测微螺杆每转一周

时，前进(或后退)一个螺距 0.5 mm。若每转过 1格，前进(或后退)0.01 mm，因此螺旋

测微器的精确度为 0.01 mm。

3．操作与读数

使用螺旋测微器时，将被测物体放在测砧 A和测微螺杆 F之间，先使用粗调旋钮

D，在测微螺杆 F快靠近被测物体时，改用微调旋钮 D′，听到咔咔声音停止转动，并

用止动旋钮止动，然后读数。读数时，在固定刻度上读出大于 0.5 mm 的部分，在可动

刻度上读出不足 0.5 mm 的部分，读可动刻度示数时还要注意估读一位数字。

螺旋测微器的读数可用下式表示：螺旋测微器的读数＝固定刻度的读数＋可动刻

度的读数×精确度。如图所示，读数为 6.5 mm＋0.01×20.3 mm＝6.703 mm。

注意：螺旋测微器读数需要估读到下一位。

三、伏安法测电阻

用伏安法测电阻，其原理为 I＝，则 R＝，即测出导体两端的电压和通过的电流，

便可计算出导体的电阻。但在测量中通常有两种方式，即电流表的内接法与外接法。

1．电流表内、外接法的比较

内接法外接法

电路图

误差原因电流表分压 U测＝Ux＋UA电压表分流 I测＝Ix＋IV

电阻测量值 R测＝＝Rx＋RA>Rx测量值大于

真实值 R测＝＝<Rx测量值小于真实值

适用条件 Rx≫RARx≪RV

2.两种接法的选择

(1)比较法

①若Rx≪RV，说明电压表的分流作用较弱，应用电流表外接法；

②若Rx≫RA，说明电流表的分压作用较弱，应选用电流表内接法。

(2)比值法

① 若>，应选用电流表内接法；

② 若<，应选用电流表外接法；

③ 若＝，两种接法均可。

四、实验：测量金属丝的电阻率

1．实验原理和方法

用毫米刻度尺测一段金属丝导线的长度 l，用螺旋测微器测导线的直径 d，用伏安

法测导线的电阻 R，由 R＝ρ，得 ρ＝＝。

2．实验器材

被测金属丝、毫米刻度尺、螺旋测微器、电压表、电流表、学生电源、开关、滑

动变阻器和导线若干。

3．实验步骤

(1)用螺旋测微器在导线的三个不同位置上各测一次，并记录。

(2)将金属丝两端固定在接线柱上悬空挂直，用毫米刻度尺测量接入电路的金属丝

长度 l(即有效长度)，反复测量三次，并记录。

(3)依照如图所示的电路图用导线把器材连好，并把滑动变阻器的阻值调至最大。

(4)电路经检查无误后，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，记入记录表格内，断开开关 S。

(5)拆去实验线路，整理好实验器材。

4．数据处理

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