【物理】實(shí)驗(yàn)：導(dǎo)體電阻率的測量課件 2024-2025學(xué)年高二上學(xué)期物理人教版（2019）必修第三冊

第十一章電路及其應(yīng)用11.3實(shí)驗(yàn)：導(dǎo)體電阻率的測量（1）讀數(shù)電阻率是反映材料導(dǎo)電性能的物理量，這一節(jié)我們來測量導(dǎo)體的電阻率。如果根據(jù)導(dǎo)體的電阻、長度和截面積來求出電阻率，就需要測量電阻和長度等。下面我們分別來進(jìn)行相關(guān)的實(shí)驗(yàn)。一、游標(biāo)卡尺1、結(jié)構(gòu)01234567890012345678910B游標(biāo)尺A主尺C外測量爪F深度尺D內(nèi)測量爪G被測球體F緊固螺釘兩條零刻線的間距等于各測量點(diǎn)的間距E尺身2、測量方法測量外徑測量內(nèi)徑測量內(nèi)徑深度

游標(biāo)的零刻度線與主尺的零刻度線重合時(shí)，只有游標(biāo)的第10條刻度線與主尺的9mm刻度線重合，其余的刻度線都不重合。游標(biāo)的第一條刻度線在主尺的1mm刻度左邊0.1mm處，游標(biāo)的第二條刻度線在主尺的2mm刻度左邊0.2mm處等等。游標(biāo)的第幾條刻度線與主尺的刻度線重合，就是零點(diǎn)幾毫米。（1）10分度游標(biāo)卡尺的原理3、原理及讀數(shù)（2）20分度游標(biāo)卡尺的原理（3）50分度游標(biāo)卡尺的原理原理:是利用主尺的單位刻度(1mm)與游標(biāo)尺的單位刻度之間固定的微量差值來提高測量精度的。不管游標(biāo)尺上有多少個(gè)小等分刻度,它的刻度部分的總長度比主尺上的同數(shù)量的小等分刻度少1mm。常見的游標(biāo)卡尺有10分度、20分度和50分度三種。見下表:游標(biāo)尺總刻度格數(shù)(分度)游標(biāo)尺刻度總長度每小格與1mm的差值精確度(可準(zhǔn)確到)109mm0.1mm0.1mm2019mm0.05mm0.05mm5049mm0.02mm0.02mm游標(biāo)卡尺的讀數(shù)規(guī)則（以mm為單位）（1）首先要弄清該尺的精度。（2）接著從主尺上讀出整毫米數(shù)（游標(biāo)尺O前）。（3）再從游標(biāo)尺上讀出對齊的刻度值。（4）最后確定測量結(jié)果。（5）有效數(shù)字：看精確度位數(shù)注意：不需估讀！讀數(shù)=主尺整mm值+游標(biāo)尺的對齊刻度數(shù)×精確度答案:11.4mm答案:11.50mm答案:50.15mm答案:10.94mm1、結(jié)構(gòu)二、螺旋測微器A測砧F測微螺桿B固定刻度C尺架G鎖緊裝置E可動(dòng)刻度D旋鈕D’微調(diào)旋鈕當(dāng)A與F并攏時(shí),可動(dòng)刻度E的零點(diǎn)恰好跟固定刻度B的零點(diǎn)重合,逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)旋鈕D,將測微螺桿F旋出,把被測物體放入A、F之間的夾縫中,再順時(shí)針旋轉(zhuǎn)旋鈕D,F快要接觸被測物時(shí),要停止使用旋鈕D,改用微調(diào)旋鈕D',直到聽到“喀喀”聲。2、使用方法:3、原理固定刻度：每刻度為1毫米可動(dòng)刻度：50等分，對應(yīng)主尺上的0.5毫米，每等分為0.01毫米半毫米刻度線可動(dòng)刻度每旋轉(zhuǎn)一格，對應(yīng)測微旋桿前進(jìn)或后退0.01mm4、讀數(shù)可動(dòng)刻度：36.4固定刻度：6mmL=6+36.4×0.01mm=6.364mm測量讀數(shù)=固定刻度+可動(dòng)刻度（估讀）×0.01mm讀數(shù)步驟：（以mm為單位）1.讀出固定刻度上的讀數(shù)。（注意半刻線是否露出）2.讀出可動(dòng)刻度上的讀數(shù)。（注意需要估讀）3.用可動(dòng)刻度乘以0.01mm。（不要省略末位的零）4.L=固定刻度數(shù)+可動(dòng)刻度數(shù)(估讀一位)×精確度(0.01)。答案：0.5mm+49.0×0.01mm=0.990mm49.0×0.01mm0.5mm答案:0.482mm答案:3.873mm答案:5.665mm答案:0.990mm答案:6.703mm答案:7.030mm三、電表讀數(shù)常用的電壓表和電流表有多個(gè)量程，每個(gè)量程的刻度標(biāo)識(shí)是不一樣的，也就是說精確度不一樣（最小刻度有0.1、0.2、0.5等），對應(yīng)的讀數(shù)方法也不一樣。確定量程：再判斷精確度即每一個(gè)小格是多少，先讀整，再讀零；測量誤差出現(xiàn)在哪一位，讀數(shù)就相應(yīng)讀到哪一位。1）最小分度為“1”的儀器，測量誤差出現(xiàn)在下一位，下一位按十分之一估讀。如量程是3A（3V）的電流（壓）檔，最小刻度是0.1A（0.1V），估讀到0.01A（V）（讀到最小刻度下一位）

2）最小分度為“2”或“5”的儀器，測量誤差出現(xiàn)在同一位上，同一位按二分之一或五分之一估讀。如量程為0.6A的電流表，最小分度為0.02A，估讀半小格，不足半小格的舍去，超過半小格的按半小格估讀。量程為15V的伏特表，最小分度為0.5V，估讀五分之幾小格．（讀到最小刻度這一位）

0---3:(0.1)0-0.6:(0.02)0--15:(0.5)0.25，1.00，2.280.05，0.20，0.461.2，5.0，11.4給出一段金屬絲，我們該如何測出它的電阻率呢？一、實(shí)驗(yàn)思路電阻R直徑d長度l二、物理量的測量1、測量電阻絲的有效長度l（毫米刻度尺，分度值為1mm，可讀到0.1mm）測量的并不是電阻絲的總長度，而是接入電路的有效長度l。反復(fù)測量多次，得到有效長度的平均值。123平均值l/cm2、測量電阻絲的直徑d方案1：用刻度尺測量電阻絲的直徑方案2：用游標(biāo)卡尺或螺旋測微器測量電阻絲的直徑測多算少，減小偶然誤差。在電阻絲的不同位置測量3次，取平均值。注意：用游標(biāo)卡尺測量時(shí)，電阻絲應(yīng)該置于外測量爪的平面處；用螺旋測微器測量時(shí)，當(dāng)接近電阻絲時(shí)，須轉(zhuǎn)動(dòng)微調(diào)旋鈕。123平均值d/mm3、伏安法測量電阻絲的電阻。電路原理圖實(shí)物連接圖改變滑動(dòng)變阻器的阻值，測出多組電壓和電流。123456電壓/V電流/A用圖象法求電阻：k=R利用R=U/I，計(jì)算出電阻，取平均值。三、實(shí)驗(yàn)器材螺旋測微器或游標(biāo)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(dòng)變阻器。四、實(shí)驗(yàn)步驟1.測直徑:用螺旋測微器或游標(biāo)卡尺在被測金屬絲上三個(gè)不同位置各測一次直徑,并記錄。2.量長度:用毫米刻度尺測量接入電路中的被測金屬絲的有效長度,反復(fù)測量3次,并記錄。3.連電路:按原理圖所示的電路圖連接實(shí)驗(yàn)電路。4.求電阻:把滑動(dòng)變阻器的滑片調(diào)節(jié)到使電壓表為零的位置,電路經(jīng)檢查確認(rèn)無誤后,閉合開關(guān)S。改變滑動(dòng)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(shí)驗(yàn)電路,整理好實(shí)驗(yàn)器材。五、實(shí)驗(yàn)誤差(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(shí)間長短,致使電阻絲發(fā)熱,電阻率隨之變化。六、注意事項(xiàng)（具體見非常學(xué)案50頁）(1)因一般金屬絲電阻較小,為了減少實(shí)驗(yàn)的系統(tǒng)誤差,必須選擇電流表外接法。(2)本實(shí)驗(yàn)滑動(dòng)變阻器若用分壓式接法,在接通電源之前應(yīng)將滑動(dòng)變阻器調(diào)到電壓表為零的狀態(tài)。(3)測量l時(shí)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(gè)不同位置上用螺旋測微器或游標(biāo)卡尺測量直徑d。(4)電流不宜過大，通電時(shí)間不能太長,以免電阻率因溫度升高而變化。①、電流表接在電壓表兩接線柱外側(cè)，通常叫“電流表外接法”②電流表接在電壓表兩接線柱內(nèi)側(cè)，通常叫“電流表內(nèi)接法”注：因?yàn)殡娏鞅怼㈦妷罕韮?nèi)阻分別有分壓、分流作用,因此兩種方法測量電阻都有誤差．伏安法測電阻測量電路的兩種接法①電流表內(nèi)接法②電流表外接法UV＝UR＋UA＞URIA＝IR

UV＝URIA＝IR＋I(xiàn)V＞IR測量電路的選擇（內(nèi)、外接）①直接比較法：當(dāng)Rx>>RA時(shí)，采用內(nèi)接法當(dāng)Rx<<Rv時(shí)，采用外接法內(nèi)接法外接法注意：電流表A內(nèi)阻已知用內(nèi)接法，電壓表V內(nèi)阻已知用外接法。

在伏安法測電阻的實(shí)驗(yàn)中，待測電阻Rx的阻值約為200Ω，電壓表的內(nèi)阻約為2kΩ，電流表的內(nèi)阻約為10Ω，測量電路中電流表的連接方式如圖(a)(b)所示，若將圖中測得的電阻值分別記為Rx1和Rx2，則________(選填“Rx1”或“Rx2”)更接近待測電阻的真實(shí)值，且測量值Rx1________(選填“大于”“等于”或“小于”)真實(shí)值，測量值Rx2________(選填“大于”“等于”或“小于”)真實(shí)值。[答案]

Rx1大于小于③試觸法：如圖，把電壓表的可動(dòng)接線端分別試接b、c兩點(diǎn)，觀察兩電表的示數(shù)變化，若電流表示數(shù)變化明顯

，說明電壓表分流作用大，選內(nèi)接法，若電壓表示數(shù)變化明顯

，說明電流表分壓作用大，選外接法。一個(gè)未知電阻Rx無法估計(jì)其電阻值，某同學(xué)用伏安法測電阻的兩種電路各測量一次，如圖所示，按甲圖測得數(shù)據(jù)是2.8V、4.0mA,按乙圖測得數(shù)據(jù)是2.7V、5.0mA,由此可知按

圖所示的電路測量的誤差較小，Rx的真實(shí)值更接近于

Ω結(jié)果偏

。甲乙甲700RAVARV大伏安法測電阻供電電路的兩種接法限流式：“一上一下”分壓式：

“兩下一上”它的接線方式是電源、滑動(dòng)變阻器與待測電阻三者串聯(lián)．接線方式是電源與滑動(dòng)變阻器組成閉合電路，而待測電阻與滑動(dòng)變阻器的一部分電阻并聯(lián)．待測電阻供電電壓的調(diào)節(jié)范圍：

從該表達(dá)式中，可以看出：其電壓變化范圍較小，Rx比R大得越多，變化范圍越?。ㄩ_關(guān)閉合前，P在a端）該電路的優(yōu)點(diǎn)是電路耗能小，操作簡單．一般適用于用大阻值滑動(dòng)變阻器測量小阻值電阻．該電路優(yōu)點(diǎn)是電壓調(diào)節(jié)范圍大，可從0開始調(diào)節(jié)。（開關(guān)閉合前，P在a端）但該電路較為復(fù)雜，操作也復(fù)雜，耗能也較大．一般適用于用小阻值滑動(dòng)變阻器測量大阻值電阻．

兩種接法的選擇：①以下3種情況下必須用分壓接法：1）當(dāng)要求電壓或電流從0變化時(shí)；2）當(dāng)待測電阻的阻值遠(yuǎn)大于滑動(dòng)變阻器的總阻值時(shí)Rx>>R；3）當(dāng)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(shí)(電表超量程)。②當(dāng)兩種接法均可時(shí)，一般采用限流接法。3、滑動(dòng)變阻器的選擇：①當(dāng)采用限流接法時(shí)，選擇總電阻與待測電阻的阻值相接近的。②當(dāng)采用分壓接法時(shí)，選擇總電阻小而額定電流大的那一個(gè)。欲用伏安法測定一段阻值約為5Ω左右的電阻，要求測量結(jié)果盡量準(zhǔn)確現(xiàn)備有以下器材：

A、電池組（3V，內(nèi)阻1Ω)B、電流表（0—3A，內(nèi)阻0.0125Ω）

C、電流表（0—0.6A，內(nèi)阻0.125Ω）

D、電壓表（0—3V，內(nèi)阻3KΩ）

E、電壓表（0—15V，內(nèi)阻15KΩ）

F、滑動(dòng)變阻器（0—20Ω，額定電流1A）

G、滑動(dòng)變阻器（0—2000Ω，額定電流0.3A）H、電鍵、導(dǎo)線⑴上述器材中應(yīng)選用

（填各器材字母代號）⑵實(shí)驗(yàn)電路應(yīng)采用電流表

接法