實(shí)驗(yàn)：導(dǎo)體內(nèi)電阻率的檢測
【教學(xué)目標(biāo)】
1、掌握電壓表、電壓表、滑動(dòng)變阻器的使用技巧。
2、掌握螺旋千分尺的使用和讀數(shù)技巧。
3、學(xué)會(huì)借助伏安法測量電阻值，進(jìn)一步測量金屬絲的電阻率。
【教學(xué)重難點(diǎn)】
1、掌握螺旋千分尺的使用方法和讀數(shù)方法。
2、學(xué)會(huì)借助伏安法測量內(nèi)阻，進(jìn)一步測量金屬絲的內(nèi)阻。
【教學(xué)流程】
1.復(fù)習(xí)題、新課導(dǎo)出
班主任：復(fù)習(xí)上節(jié)課的內(nèi)容
1.內(nèi)阻定理
2.導(dǎo)體的內(nèi)電阻率
它是反映材料導(dǎo)電性能好壞的數(shù)學(xué)量。
[問題] 如何檢測導(dǎo)體的內(nèi)電阻率？ 根據(jù)公式，需要檢驗(yàn)什么數(shù)學(xué)量？
中學(xué)生回答：
① 測量導(dǎo)體的厚度。
②測量導(dǎo)體的截面積。
③ 測量導(dǎo)體內(nèi)阻。
[問題] 用什么工具來檢測寫入量？ 如何檢測？
① 測量導(dǎo)體的厚度。 （規(guī)模）
②測量導(dǎo)體的截面積。 （刻度尺、游標(biāo)千分尺、螺旋千分尺）
③ 測量導(dǎo)體內(nèi)阻。 （伏安法）
2、新課教學(xué)
(1)厚度檢測及檢測工具的選擇
1.游標(biāo)千分尺
（一）游標(biāo)千分尺的結(jié)構(gòu)和使用介紹（圖片加flash動(dòng)畫）
(2)原理：由主刻度最小刻度與游標(biāo)刻度最小刻度之差制成。 無論游標(biāo)刻度上有多少個(gè)小等分刻度，其刻度部分的總寬度都比主刻度上相同數(shù)量的小等分刻度小1mm。
（3）精度：對應(yīng)關(guān)系為10格0.1mm，20格0.05mm，50格0.02mm。
2.游標(biāo)千分尺的使用
讀數(shù)=主尺滿mm值+精度×游標(biāo)尺對中刻度數(shù)
(1)首先要明確尺子的精度。
(2) 然后從主尺上讀取整毫米。
(3) 然后從游標(biāo)上讀取小于1mm的寬度值。
(4)最終確定測試結(jié)果。
注意：無需估算！
【實(shí)踐】
1、游標(biāo)千分尺主刻度的最小分度為，
圖1中尺子的精度為，讀數(shù)為；
圖 2 中的準(zhǔn)確度為 ，讀數(shù)為 。
2.讀取以下游標(biāo)尺的檢測值
3.游標(biāo)千分尺讀數(shù)練習(xí)
3.螺旋千分尺
(1)螺旋千分尺的結(jié)構(gòu)和使用介紹（圖片加flash動(dòng)畫）
（3）讀數(shù)方法：檢測值（mm）=固定刻度數(shù)（mm）（注意半毫米刻度線是否漏出）+活動(dòng)刻度數(shù)（估計(jì)一位數(shù)）×0.01（mm）。
(4) 使用方法
①測量時(shí)，當(dāng)千分尺螺桿接近被測物體時(shí)，停止使用旋鈕，改用微調(diào)旋鈕，防止壓力過大，這樣既可以使檢測結(jié)果準(zhǔn)確，又可以保護(hù)螺桿千分尺。
② 讀數(shù)時(shí)，注意固定刻度上指示半毫米的刻線是否已漏出。
③ 讀取時(shí)，千位處有一個(gè)估計(jì)數(shù)，不能隨意丟棄。 雖然固定刻度的零點(diǎn)正好與活動(dòng)刻度的某一刻度線對齊，但千位也應(yīng)讀為“0”。
④ 小砧與千分尺螺桿調(diào)直時(shí)，活動(dòng)標(biāo)尺零點(diǎn)與固定標(biāo)尺零點(diǎn)不重合電阻的測量實(shí)驗(yàn)故障有哪些，會(huì)出現(xiàn)起點(diǎn)偏差，應(yīng)予以修正，即該值應(yīng)從最終厚度測量讀數(shù)中消除起點(diǎn)偏差。
4.螺旋千分尺讀數(shù)練習(xí)
【實(shí)踐】
1、同事用游標(biāo)千分尺和螺旋千分尺分別測試圓錐腔的半徑和高度。 測試結(jié)果如圖(a)和(b)所示。 空腔的半徑為 ，高度為 。
2、同事測量一根金屬棒的厚度和半徑，讀數(shù)如圖A和B所示，則金屬棒的厚度和半徑分別為 和 。
(2)金屬絲內(nèi)電阻率檢測
1.實(shí)驗(yàn)原理
2.化學(xué)量檢測
班主任指導(dǎo)：結(jié)合上面學(xué)到的游標(biāo)千分尺和螺旋千分尺，想一想，還有沒有其他方法可以檢測線材的半徑呢？
(1)總結(jié)必要的實(shí)驗(yàn)設(shè)備：
測試金屬線、螺旋千分尺、毫米尺、電池組、電流表、電壓表、滑動(dòng)變阻器、開關(guān)和多根電線。
(2)實(shí)驗(yàn)步驟：
①直徑測量
用螺旋千分尺測量待測金屬絲上三個(gè)不同位置的半徑，計(jì)算平均值，估算出金屬絲的橫截面積
② 電路連接
根據(jù)如圖所示原理電路圖，連接伏安法測量內(nèi)阻的實(shí)驗(yàn)電路。
③長度檢測
用毫米尺檢測被測金屬線與電路連接的有效寬度，重復(fù)測試3次，計(jì)算平均值
。
④U、I檢測
將滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)片調(diào)整至所連接電路內(nèi)阻值最大的位置。 電路測試確認(rèn)無誤后，合上開關(guān)S，改變滑動(dòng)變阻器滑動(dòng)片的位置，讀出幾組相應(yīng)電壓表、電壓表的指示I和U的值。表中包含有表，開關(guān)S關(guān)閉。
⑤拆除實(shí)驗(yàn)電路，整理實(shí)驗(yàn)設(shè)備。
3.數(shù)據(jù)處理
(1) 求Rx平均值有兩種方法
4.偏差分析
(1)金屬絲的截面積是通過半徑來估算的，半徑的檢測是偏差的主要來源之一。
(2)用伏安法檢測金屬絲內(nèi)阻時(shí)，由于采用電壓表外接法，檢測值大于真實(shí)值，因此內(nèi)阻率的檢測值為太小。
(3)金屬絲寬度的檢測、電流表與電流表的讀數(shù)等都會(huì)帶來重合偏差。
(4)由于金屬絲通電后發(fā)熱，會(huì)導(dǎo)致金屬絲內(nèi)阻增大，導(dǎo)致檢測偏差。
5.注意事項(xiàng)
(1)本實(shí)驗(yàn)中，待測金屬線內(nèi)阻較小，因此實(shí)驗(yàn)電路通常采用電壓表外接方式。
(2)連接實(shí)驗(yàn)接線時(shí)，從電源負(fù)極開始，依次連接電源、開關(guān)、電流表、待測金屬線、滑動(dòng)變阻器構(gòu)成主線，然后連接電流表并聯(lián)到待測金屬線的兩端。
(3)檢測被測金屬線的有效寬度是指檢測連接到電路上的被測金屬線兩端點(diǎn)之間的寬度，也稱為被測線材兩端之間的寬度。電流表。 檢測時(shí)應(yīng)將導(dǎo)線剪短。 重復(fù)測試3次，計(jì)算平均值。
(4)測量金屬絲半徑時(shí)，必須選取三個(gè)不同部位進(jìn)行測試，并計(jì)算平均值。
(5)合上開關(guān)S前，應(yīng)確保滑動(dòng)變阻器的滑塊處于有效內(nèi)阻最大的位置。
（6）用伏安法測量內(nèi)阻時(shí)，被測導(dǎo)線的電壓硬度I不宜過大（電壓表采用0-0.6A電阻值），通電時(shí)間不宜過大長，以免金屬絲溫度大幅下降。 結(jié)果，在實(shí)驗(yàn)過程中其電阻率逐漸下降。
(7) 計(jì)算Rx平均值有兩種方法：第一種是用Rx=UI計(jì)算每次的檢測值，然后取平均值； 第二種是使用圖像（UI圖）來計(jì)算。 如果采用圖像法，在繪制點(diǎn)時(shí)，盡量使點(diǎn)之間的距離較大，在連接線時(shí)，讓點(diǎn)盡可能均勻地分布在線的一側(cè)，而一些偏離明顯的點(diǎn)從距離上可以忽略不計(jì)。
3.課堂練習(xí)
1.（多選）在“測定金屬內(nèi)電阻率”的實(shí)驗(yàn)中，下列操作錯(cuò)誤的是（）
A．用米尺檢測金屬線的全長，測量3次，計(jì)算平均值，然后將金屬線接入電路
B．用螺旋千分尺檢測線材三個(gè)不同部位的半徑，并計(jì)算平均值
C．用伏安法測量內(nèi)阻時(shí)，采用電壓表內(nèi)接法，多次測試后計(jì)算平均值
D．實(shí)驗(yàn)過程中金屬絲的溫度應(yīng)保持恒定
答案：交流電
分析：實(shí)驗(yàn)中應(yīng)檢測連接電路的金屬線的有效寬度，而不是全長； 金屬線的內(nèi)阻很小，與電流表的電阻相差很大電阻的測量實(shí)驗(yàn)故障有哪些，所以金屬線與電流表并聯(lián)，電流表對其有很大的分流作用。 小，應(yīng)使用外部電壓表。 因此A． C 運(yùn)算錯(cuò)誤。
2、（1）對于圖A、B所示的兩個(gè)游標(biāo)千分尺，其游標(biāo)刻度分別為9毫米長10等分度和19毫米長20等分度，則其讀數(shù)分別為。
(2)用螺旋千分尺檢測金屬絲的半徑，顯示如圖所示，則金屬絲的半徑為 。
答案： (1) 17.523.35 (2) 2.140
分析：圖A的讀數(shù)：整毫米為17，小于1毫米的數(shù)為5×0.1mm=0.5mm，最終結(jié)果為17mm+0.5mm=17.5mm。
題圖B的讀數(shù)：整毫米為23，小于1毫米的數(shù)為7×0.05mm=0.35mm，最終結(jié)果為23mm+0.35mm=23.35mm。
（2）固定刻度的示值為2.0mm，從活動(dòng)刻度上讀取半毫米以內(nèi)的示值，示值為14.0，最終讀數(shù)為：2.0mm+14.0×0.01mm=2.140mm 。
3、在“測定金屬絲內(nèi)阻”的實(shí)驗(yàn)中，同事進(jìn)行了如下測試：
(1)用毫米尺檢測連接電路的被測金屬線的有效寬度。 檢測3次，計(jì)算平均值l。 其中一項(xiàng)測試結(jié)果如圖A所示，金屬絲的另一端與刻度的零線對齊，圖中讀數(shù)為 。 用螺旋千分尺檢測金屬絲的半徑，選擇不同位置3次，計(jì)算平均值D。其中一次檢測結(jié)果如圖B所示，圖中讀數(shù)為 。
(2)利用如圖所示電路檢測金屬線的內(nèi)阻。 檢測到的內(nèi)阻值高于實(shí)際值（可選填“太大”或“太小”）。 最后，通過公式ρ=估算金屬絲的內(nèi)阻率（以直接檢測的化學(xué)量表示）。
(3) 請按照物理圖中的電路圖進(jìn)行物理連接。 （電壓表選擇0.6A電阻，電流表選擇3V電阻）
答案：（1）24.12～24.140.515～0.518
(2) 小
(3)看分析圖
分析：（1）金屬絲寬度為24.12～24.14cm
半徑讀數(shù)為0.515~0.518mm。
4、現(xiàn)在需要檢測一段內(nèi)阻絲的電阻率ρ。 內(nèi)阻絲的阻值Rx≈0.5Ω，允許通過的最大電壓為0.5A。 現(xiàn)提供以下設(shè)備：
（1）下面四位朋友設(shè)計(jì)的“測量部分”的電路對你來說是合理的。
（2）實(shí)驗(yàn)中應(yīng)選擇滑動(dòng)變阻器（填寫“R1”或“R2”可選），并采用連接方式。
(3)根據(jù)(1)、(2)中的選擇，完成圖中實(shí)驗(yàn)電路的連接。
(4) 實(shí)驗(yàn)中，若兩臺(tái)水表的讀數(shù)分別為U、I，測量切割后的內(nèi)阻絲寬度為L，半徑為D，則內(nèi)阻率ρ的估算公式待測內(nèi)阻絲的電阻為ρ=。
(5)用螺旋千分尺檢測待測內(nèi)阻絲的半徑，讀數(shù)如圖所示，則內(nèi)阻絲的半徑為D=。
答案：（1）C （2）R1分壓 （3）查看分析圖
(4)
(5) 1.205 (±0.002)
分析：（1）內(nèi)阻絲Rx兩端的最大電流為U=IRx=0.25V，遠(yuǎn)小于電流表的阻值。 需要串聯(lián)一個(gè)分壓內(nèi)阻，即串聯(lián)一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)阻R0。 此時(shí)，R0+Rx<
，電壓表采用外接方式，選項(xiàng)C正確。
(2)如果滑動(dòng)變阻器選用R2或采用限流接法，且控制范圍較小，則應(yīng)選用R1并采用分壓接法。
(3)根據(jù)檢測電路圖和滑動(dòng)變阻器的分壓連接方法，物理連接如圖所示。