资源简介

1．知道游标卡尺和螺旋测微器测量长度的原理和读数方法。
2．理解金属丝电阻率的测量原理，掌握各物理量的测量方法。
3．掌握利用伏安法测电阻的原理和方法，会进行数据处理和误差分析。
测量精度不同，就要用刀不同的测量工具。常用的长度测量工具有三种：刻度尺、游标卡尺、螺旋测微器。
一、游标卡尺（阅读教材P62～P64）
1．结构及作用
游标卡尺 精度
(mm) 测量结果[n为游标卡尺上正对刻度左侧的小格数](mm)
小格数 刻度总长度(mm) 主尺与游标卡尺每
小格长度差(mm)

10 9 0.1 0.1 ＋0.1n
20 19 0.05 0.05 ＋0.05n
50 49 0.02 0.02 ＋0.02n
2．注意事项
(1)读数：以游标零刻线位置为准。在主尺上读取毫米数L。看游标上第几条刻线与主尺上的某一刻线对齐，从游标上读出毫米以下的小数为KΔL，式中K为与主尺某刻线对齐的游标第K条刻线，ΔL为游标卡尺的精度。得读数为L＋KΔL。
(2)不管是10分度的游标卡尺，还是20分度、50分度的游标卡尺，在读数时均不需估读，读数的精确度要确保不变。
如图所示，甲为一游标卡尺的结构示意图，当测量一钢笔帽的内径时，应该用游标卡尺的 (选填“A”“B”或“C”)进行测量，示数如图乙所示，该钢笔帽的内径为 mm。
二、螺旋测微器（阅读教材P64～P65）
1．结构及作用
2．注意事项
读数时要准确到0.01 mm，估读到0.001 mm，即测量结果若用 mm为单位，则小数点后面必须保留三位。如在测量中发现可动刻度中某刻度线正好与固定刻度的水平线对齐，则最后一位读数要补上一个零。如某同学读出的读数为“6.32 mm”，肯定有效数字是错的，正确的应读成6.320 mm。
用螺旋测微器测量合金丝的直径。为防止读数时测微螺杆发生转动，读数前应先旋紧如图所示的部件 (选填“A”“B”“C”或“D”)。从图中的示数可读出合金丝的直径为 mm。
三、金属丝电阻率的测量（阅读教材P65～P67）
1．实验器材
毫米刻度尺，螺旋测微器或游标卡尺，直流电流表和直流电压表，滑动变阻器(阻值范围0～50 Ω)，电池组，开关，被测金属丝，导线若干。
2．测量原理
(1)把金属丝接入电路中，用伏安法测金属丝的电阻R(R＝)。电路原理如图所示。
(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(S＝)。
(3)由电阻定律R＝ρ，得ρ＝＝＝，求出电阻率。
3．注意事项
(1)测量导线的长度时应当测量连入电路的导线的有效长度(而不是金属丝的总长度)。
(2)由于被测金属导线的阻值较小，为了减小测量误差，应选用电流表外接法。
(3)为准确求出R的平均值，应采用U－I图像法求电阻。
(4)在用伏安法测电阻时，通过待测导线的电流I的值不宜过大(电流表用0～0.6 A量程)，通电时间不宜过长，以免金属导线的温度过高，造成其电阻率在实验过程中增大。
利用螺旋测微器、米尺和如图所示的器材(其中电流表的内阻为1 Ω，电压表的内阻为5 kΩ)测量一根粗细均匀的阻值约为5 Ω的金属丝的电阻率。
(1)用笔画线代替导线，将图甲中的器材连接成实物电路，要求尽量避免交叉，电流表、电压表应该选择合适的量程(已知电源的电动势为6 V，滑动变阻器的阻值为0～20 Ω)。
(2)实验时，用螺旋测微器测量金属丝的直径和用米尺测量金属丝的长度示数如图乙所示，电流表、电压表的读数如图丙所示。由图可以读出金属丝两端的电压U＝ V，流过金属丝的电流I＝ A，金属丝的长度L＝ cm，金属丝的直径d＝ m。
(3)该金属丝的电阻率是 Ω·m。(保留两位有效数字)
1．(仪器读数)一位同学在实验中分别用游标卡尺和螺旋测微器测量物体长度，得到的结果如图所示，游标卡尺示数为________cm，螺旋测微器示数为________cm。
2．(金属丝电阻率的测量)现在要测量一段电阻丝的电阻率ρ，其阻值Rx约为0.5 Ω，允许通过的最大电流为0.5 A。现有如下器材可供选择：
电流表A(量程0.6 A，内阻约为0.6 Ω)
电压表V(量程3 V，内阻约为3 kΩ)
待测电阻丝Rx(阻值约为0.5 Ω)
标准电阻R0(阻值5 Ω)
滑动变阻器R1(5 Ω，2 A)
滑动变阻器R2(200 Ω，1.5 A)
直流电源E(输出电压为6 V)
开关S、导线若干
(1)图为四位同学分别设计的测量电路的一部分，你认为合理的是________；
(2)实验中滑动变阻器应该选择________(选填“R1”或“R2”)，并采用________接法；
(3)根据你在(1)(2)中的选择，在图甲上完成实验电路的连接；
(4)实验中，如果两电表的读数分别为U和I，测得拉直后电阻丝的长度为L、直径为D，则待测电阻丝的电阻率ρ的计算式为ρ＝________；
(5)用螺旋测微器测量待测电阻丝的直径时读数如图乙所示，则该电阻丝的直径D＝________。
知识解读：
一、游标卡尺（阅读教材P62～P64）
【解析】由游标卡尺的结构原理可知，测内径应选游标卡尺的内测量爪，故选A；游标卡尺的主尺读数为11 mm，游标尺的读数为5×0.05 mm＝0.25 mm，故钢笔帽的内径为11.25 mm。
【答案】A 11.25
二、螺旋测微器（阅读教材P64～P65）
【解析】读数前应先旋紧B，使读数固定不变，螺旋测微器的固定刻度为0 mm，可动刻度为41.0×0.01 mm＝0.410 mm，所以最终读数为0 mm＋0.410 mm＝0.410 mm。
【答案】B 0.410
三、金属丝电阻率的测量（阅读教材P65～P67）
【解析】(1)由于金属丝的电阻比电压表的内阻小得多，因此采用电流表外接法，具体连线见答案。
(2)由图可以看出：电压表的量程是3 V，所以读数是2.20 V；电流表的量程是0.6 A，所以读数是0.44 A；由于螺旋测微器的半毫米刻度线已经露出，因此读数是1.850×10－3 m；米尺的读数是40.50 cm－10.00 cm＝30.50 cm。
(3)由电阻定律得ρ＝＝＝ Ω·m＝4.4×10－5 Ω·m。
【答案】(1) (2)2.20 0.44 30.50 1.850×10－3 (3)4.4×10－5
先学后练：
1．【答案】1.050　1.044 6(1.044 3～1.044 8)
【解析】游标卡尺的主尺读数为10 mm，游标尺上第10个刻度和主尺上某一刻度对齐，游标尺读数为0.05×10 mm＝0.50 mm，所以最终读数为主尺读数＋游标尺读数＝10 mm＋0.50 mm＝10.50 mm＝1.050 cm；螺旋测微器的固定刻度读数为10 mm，可动刻度读数为0.01×44.6 mm＝0.446 mm，所以最终读数为固定刻度读数＋可动刻度读数＝10 mm＋0.446 mm＝10.446 mm＝1.044 6 cm。
2．【答案】(1)C　(2)R1　分压式　(3)见解析图 (4)(－R0)　(5)1.205(±0.002)mm
【解析】(1)电阻Rx两端的最大电压U＝IRx＝0.25 V，约为电压表量程的，需要在待测电阻Rx两端串联分压电阻，即串联标准电阻R0，此时R0＋Rx＜，电流表采用外接法，C正确。
(2)滑动变阻器若选用R2并采用限流式接法，调控范围小，操作不便，因而选择R1，并采用分压式接法。
(3)根据测量电路图和滑动变阻器的分压式接法，实物连线如图所示。
(4)待测电阻Rx＝－R0。
由电阻定律有Rx＝＝，联立解得ρ＝(－R0)。
(5)螺旋测微器的读数为1 mm＋0.01×20.5 mm＝1.205 mm。

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