第十一章電路及其應(yīng)用3實(shí)驗(yàn):導(dǎo)體電阻率的測(cè)量長(zhǎng)度是物理學(xué)中最基本的物理量,長(zhǎng)度的測(cè)量是最基本的測(cè)量.常用的測(cè)量工具是刻度尺,初中已經(jīng)學(xué)習(xí)了用刻度尺測(cè)量長(zhǎng)度的方法和讀數(shù)規(guī)則.現(xiàn)在進(jìn)一步學(xué)習(xí)使用另外兩種測(cè)量精度更高的工具.實(shí)驗(yàn)1長(zhǎng)度的測(cè)量及測(cè)量工具的選用一、游標(biāo)卡尺1.構(gòu)造.下圖是游標(biāo)卡尺的結(jié)構(gòu)圖.游標(biāo)卡尺的主要部分是主尺A和一條可以沿著主尺滑動(dòng)的游標(biāo)尺B.2.原理.游標(biāo)卡尺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(lái)提高測(cè)量精度.常用的游標(biāo)卡尺有10分度、20分度和50分度三種.不管游標(biāo)尺上有多少個(gè)等分刻度,游標(biāo)尺的刻度部分的總長(zhǎng)度比主尺上同樣多的等分刻度的總長(zhǎng)度少1mm.三種游標(biāo)卡尺的相關(guān)參數(shù)見(jiàn)下表.游標(biāo)尺刻度總長(zhǎng)度每小格與1mm的差值精確度10分度9mm.

0.1mm20分度19mm.0.05mm50分度49mm.0.02mm0.1mm0.05mm0.02mm3.使用.(1)校零位:當(dāng)外(內(nèi))測(cè)量爪一側(cè)的兩個(gè)刃接觸時(shí),游標(biāo)尺上的零刻度線(xiàn)與主尺上的零刻度線(xiàn)正好對(duì)齊.(2)測(cè)量:將被測(cè)物體夾(套)在這兩個(gè)刃之間,把主尺讀數(shù)和游標(biāo)尺讀數(shù)綜合起來(lái),就是被測(cè)物體的長(zhǎng)度.5.注意事項(xiàng).(1)不能用游標(biāo)卡尺測(cè)表面粗糙的物體,也不允許被測(cè)物夾在測(cè)量爪間滑動(dòng),以防損傷測(cè)量爪刀口.(2)讀數(shù)時(shí)視線(xiàn)應(yīng)垂直尺面,以減小誤差.(3)游標(biāo)卡尺不估讀.(4)讀數(shù)時(shí),先將游標(biāo)尺固定,取下被測(cè)物體后再進(jìn)行讀數(shù).4.讀數(shù).先讀主尺上的刻度:根據(jù)游標(biāo)尺上零刻度線(xiàn)與主尺刻度線(xiàn)的相對(duì)位置讀出整毫米數(shù),用l0表示.再讀游標(biāo)尺上的刻度:從游標(biāo)尺上讀出與主尺上某一刻度線(xiàn)對(duì)齊的刻度線(xiàn)對(duì)應(yīng)的格數(shù),用K表示.結(jié)合主尺及游標(biāo)尺的讀數(shù)得到被測(cè)長(zhǎng)度為l=

mm.如圖所示,某同學(xué)練習(xí)使用游標(biāo)卡尺測(cè)量物體的尺寸,所使用的游標(biāo)卡尺的精確度為

mm,被測(cè)物體的長(zhǎng)度為

mm.l0+K×精確度0.123.7二、螺旋測(cè)微器1.構(gòu)造.下圖是螺旋測(cè)微器的結(jié)構(gòu)圖.它的測(cè)砧A和固定刻度B固定在尺架C上,可動(dòng)刻度E、旋鈕D和微調(diào)旋鈕D'是與測(cè)微螺桿F連在一起的,并通過(guò)精密螺紋套在B上.

0.5500.013.使用.(1)校零位:先使F與A接觸,E的左邊緣與B的零刻度線(xiàn)對(duì)正.(2)測(cè)量:將被測(cè)物體夾在F與A之間,旋轉(zhuǎn)D,當(dāng)F快靠近物體時(shí),停止使用D,改用D',聽(tīng)到“喀喀”聲時(shí)停止.(3)讀數(shù).4.讀數(shù).讀數(shù)時(shí),先讀固定刻度B上的刻度,并觀察B上的半毫米刻度線(xiàn)是否露出;再讀可動(dòng)刻度E上的刻度,需要估讀一位;綜合B及E的讀數(shù)得到被測(cè)長(zhǎng)度為l=固定刻度示數(shù)+可動(dòng)刻度示數(shù)(估讀一位)×0.01mm.如圖所示,某同學(xué)練習(xí)使用螺旋測(cè)微器測(cè)量物體的長(zhǎng)度.被測(cè)物體的長(zhǎng)度為

mm.

6.725(6.724~6.729均可)5.注意事項(xiàng).(1)測(cè)量時(shí),當(dāng)F將要接觸被測(cè)物體時(shí),要停止使用D,改用D',避免F和被測(cè)物體間產(chǎn)生過(guò)大的壓力,這樣,既可以保護(hù)儀器又能保證測(cè)量結(jié)果準(zhǔn)確.(2)讀數(shù)時(shí),要注意固定刻度上的半毫米刻度線(xiàn)是否露出.(3)讀數(shù)時(shí)要估讀到0.001mm,即測(cè)量結(jié)果若以mm為單位,則小數(shù)點(diǎn)后面應(yīng)該有三位數(shù)字.若在測(cè)量中發(fā)現(xiàn)可動(dòng)刻度中某刻線(xiàn)正好與固定刻度的水平線(xiàn)對(duì)齊,則最后一位讀數(shù)要補(bǔ)上一個(gè)0,如某同學(xué)讀出的長(zhǎng)度為“6.32mm”,該數(shù)據(jù)的有效數(shù)字是錯(cuò)的,應(yīng)改為6.320mm.命題角度1

鞏固強(qiáng)化——應(yīng)該怎么做【典例1】某同學(xué)用螺旋測(cè)微器測(cè)量一薄金屬圓片(如圖甲所示)的厚度,測(cè)量結(jié)果如圖乙所示,該金屬圓片的厚度的測(cè)量值為

mm.甲乙解析:螺旋測(cè)微器固定刻度的讀數(shù)為1.5mm,可動(dòng)刻度的讀數(shù)為0.180mm,測(cè)量值為1.680mm.答案:1.680(1.679~1.681均正確)【典例2】(1)圖甲、乙所示的游標(biāo)卡尺的讀數(shù)分別為

mm、

mm.

(2)用螺旋測(cè)微器測(cè)量一金屬絲的直徑,結(jié)果如圖丙所示,則金屬絲的直徑為

mm.

甲乙丙解析:(1)題圖甲讀數(shù):主尺讀數(shù)為17mm,游標(biāo)尺讀數(shù)是5×0.1mm=0.5mm,最后結(jié)果是17mm+0.5mm=17.5mm.題圖乙讀數(shù):主尺讀數(shù)為23mm,游標(biāo)尺讀數(shù)是7×0.05mm=0.35mm,最后結(jié)果是23mm+0.35mm=23.35mm.(2)螺旋測(cè)微器固定刻度的讀數(shù)為0.5mm,可動(dòng)刻度的讀數(shù)為0.141mm,合金絲的直徑為0.641mm.答案:(1)17.5

23.35

(2)0.641(0.640~0.643均可)命題角度2實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新——還能做什么【典例3】在一些實(shí)驗(yàn)中需要較準(zhǔn)確地測(cè)量物體轉(zhuǎn)過(guò)的角度,為此人們?cè)O(shè)計(jì)了這樣的儀器:一個(gè)可轉(zhuǎn)動(dòng)的圓盤(pán),在圓盤(pán)的邊緣標(biāo)有刻度(稱(chēng)為主尺),圓盤(pán)外側(cè)有一個(gè)固定不動(dòng)的圓弧狀的游標(biāo)尺,如圖所示(圖中畫(huà)了圓盤(pán)的一部分和游標(biāo)尺).主尺上標(biāo)出對(duì)應(yīng)的圓心角度數(shù),游標(biāo)尺上把與主尺上19°對(duì)應(yīng)的圓心角等分成10格.試根據(jù)圖中所示的情況讀出此時(shí)游標(biāo)尺上的零刻度線(xiàn)與圓盤(pán)的零刻度線(xiàn)所夾的角為

.

解析:此儀器游標(biāo)尺上的19°對(duì)應(yīng)主尺的20°,因此該儀器精確度為0.1°,故此時(shí)游標(biāo)尺上的零刻度線(xiàn)與圓盤(pán)的零刻度線(xiàn)所夾的角為15°+8×0.1°=15.8°.答案:15.8°一、實(shí)驗(yàn)思路電阻率是反映材料導(dǎo)電性能的物理量,要測(cè)量金屬電阻絲的電阻率,你認(rèn)為如何設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)?需要測(cè)量哪些物理量?選用什么器材?實(shí)驗(yàn)2金屬絲電阻率的測(cè)量答案:可用右圖所示電路做此實(shí)驗(yàn).

需要測(cè)量金屬電阻絲的電阻R、長(zhǎng)度l和直徑d三個(gè)物理量.1.電阻的測(cè)量:按實(shí)驗(yàn)電路圖連接實(shí)物電路.改變滑動(dòng)變阻器滑片的位置,讀取多組電壓、電流值,通過(guò)U-I圖像求得電阻R.2.電阻絲有效長(zhǎng)度的測(cè)量:用刻度尺測(cè)量電阻絲接入電路的有效長(zhǎng)度l,反復(fù)測(cè)量多次,得到有效長(zhǎng)度的平均值.3.電阻絲直徑的測(cè)量:因?yàn)殡娮杞z比較細(xì),所以直接用刻度尺測(cè)量會(huì)產(chǎn)生較大的誤差,可以用以下兩個(gè)方案測(cè)量.(1)累積法測(cè)量:將電阻絲緊密纏繞在一圓柱體上,用刻度尺測(cè)出總寬度,再除以圈數(shù).如圖所示.(2)用游標(biāo)卡尺或螺旋測(cè)微器測(cè)量:在電阻絲的不同位置測(cè)量3次,求直徑的平均值.所用器材:被測(cè)金屬絲、螺旋測(cè)微器(或游標(biāo)卡尺)、毫米刻度尺、電壓表、電流表、開(kāi)關(guān)及導(dǎo)線(xiàn)、電池、滑動(dòng)變阻器等.二、進(jìn)行實(shí)驗(yàn)1.測(cè)直徑:用刻度尺(累積法)、螺旋測(cè)微器或游標(biāo)卡尺在被測(cè)電阻絲的不同位置測(cè)量3次,并記錄.2.連電路:連接實(shí)驗(yàn)電路,將電阻絲拉直接入電路.3.測(cè)長(zhǎng)度:用毫米刻度尺測(cè)量接入電路中的電阻絲的有效長(zhǎng)度,重復(fù)測(cè)量3次,并記錄.4.測(cè)電阻:把滑動(dòng)變阻器的滑片調(diào)節(jié)到使滑動(dòng)變阻器接入電路中的電阻最大的位置,電路經(jīng)檢查確認(rèn)無(wú)誤后,閉合開(kāi)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、電壓值,記入表格內(nèi),斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S.5.拆除實(shí)驗(yàn)電路,整理好實(shí)驗(yàn)器材.三、數(shù)據(jù)記錄1.電阻絲的直徑.次數(shù)123d/mm

2.電阻絲的長(zhǎng)度.次數(shù)123l/mm

3.電壓表、電流表讀數(shù).次數(shù)123456U/V

I/A

四、數(shù)據(jù)分析根據(jù)實(shí)驗(yàn)測(cè)得的電阻絲的直徑d、長(zhǎng)度l和電壓表、電流表的讀數(shù)U、I,怎樣計(jì)算電阻絲的電阻率?

五、注意事項(xiàng)1.測(cè)量l時(shí)應(yīng)測(cè)接入電路的電阻絲的有效長(zhǎng)度(即兩接線(xiàn)柱之間的長(zhǎng)度,且電阻絲伸直);在電阻絲的不同位置用螺旋測(cè)微器(或游標(biāo)卡尺)測(cè)量直徑d.2.電流不宜過(guò)大(電流表用0~0.6A量程),通電時(shí)間不宜太長(zhǎng),以免電阻率因溫度升高而變化.命題角度1

鞏固強(qiáng)化——應(yīng)該怎么做

甲乙

命題角度2

拓展遷移——還能怎么做

實(shí)驗(yàn)原理創(chuàng)新:采用伏安法測(cè)量變化的電阻,再通過(guò)l-R圖線(xiàn)求電阻率.(1)該金屬絲的直徑d=

mm.

乙(2)為了測(cè)量該金屬絲的電阻,實(shí)驗(yàn)小組取來(lái)兩節(jié)干電池,并將金屬絲拉直后兩端固定在帶有刻度的絕緣底座兩端的接線(xiàn)柱上,底座的中間有一個(gè)可沿金