一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究得出影響導(dǎo)體電阻的因素.2.掌握測(cè)定金屬電阻率的實(shí)驗(yàn)原理.3.掌握螺旋測(cè)微器的讀數(shù)方法.二、實(shí)驗(yàn)器材螺旋測(cè)微器、毫米刻度尺、電壓表、電流表、開關(guān)及導(dǎo)線、被測(cè)金屬絲、電池、滑動(dòng)變阻器.三、實(shí)驗(yàn)原理1.螺旋測(cè)微器的原理及讀數(shù)方法.（1）構(gòu)造及原理.如圖所示，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)精密螺旋紋套在B上，精密螺紋的螺距是0.5mm，即旋鈕D每轉(zhuǎn)一周，測(cè)微螺桿F前進(jìn)或后退0.5mm，可動(dòng)刻度分成50等份，每一等份表示0.01mm.（2）使用方法.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(cè)微螺桿F旋出，把被測(cè)物體放在A、F之間的夾縫中，再順時(shí)針旋轉(zhuǎn)旋鈕D，F(xiàn)快要接觸被測(cè)物時(shí)，要停止使用旋鈕D，改用微調(diào)旋鈕D′，直到聽到“咯咯”聲.（3）讀數(shù)方法.L＝固定刻度示數(shù)＋可動(dòng)刻度示數(shù)（估讀一位）×分度值.注意：①以毫米為單位時(shí)，小數(shù)點(diǎn)后面要有三位有效數(shù)字，特別是最后一位估讀數(shù)字為零時(shí)，不能省略.②在讀數(shù)時(shí)注意半毫米刻度線是否已露出.2.測(cè)定金屬絲電阻率實(shí)驗(yàn)原理.（1）把金屬絲接入電路中，用伏安法測(cè)金屬絲的電阻R（R＝eq\f(U,I)）.電路原理圖如圖所示.（2）用毫米刻度尺測(cè)出金屬絲的長(zhǎng)度l，用螺旋測(cè)微器測(cè)出金屬絲的直徑d，算出橫截面積S.（3）由電阻定律R＝ρeq\f(l,S)，得ρ＝eq\f(RS,l)＝eq\f(πd2R,4l)＝eq\f(πd2U,4lI)，求出電阻率.一、實(shí)驗(yàn)步驟1.測(cè)直徑：用螺旋測(cè)微器在被測(cè)金屬絲上三個(gè)不同位置各測(cè)一次直徑，并記錄.2.連電路：按實(shí)驗(yàn)原理中的電路圖連接實(shí)驗(yàn)電路.3.量長(zhǎng)度：用毫米刻度尺測(cè)量接入電路中的被測(cè)金屬絲的有效長(zhǎng)度，重復(fù)測(cè)量3次，并記錄.4.求電阻：把滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭調(diào)節(jié)到使接入電路中的電阻值最大的位置，電路經(jīng)檢查確認(rèn)無(wú)誤后，閉合開關(guān)S，改變滑動(dòng)變阻器滑動(dòng)觸頭的位置，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.二、數(shù)據(jù)處理電阻R的數(shù)值可用以下兩種方法確定：1.計(jì)算法：利用每次測(cè)量的U、I值分別計(jì)算出電阻，再求出電阻平均值作為測(cè)量結(jié)果.2.圖像法：可建立I-U坐標(biāo)系，將測(cè)量的U、I值描點(diǎn)作出圖像，利用圖像的斜率的倒數(shù)來(lái)求出電阻值R.三、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)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)若用限流式接法，在接通電源之前應(yīng)將滑動(dòng)變阻器調(diào)到阻值最大狀態(tài).3.測(cè)量I時(shí)應(yīng)測(cè)接入電路的金屬絲的有效長(zhǎng)度（即兩接線柱之間的長(zhǎng)度，且金屬絲伸直）；在金屬絲的3個(gè)不同位置上用螺旋測(cè)微器測(cè)量直徑d.4.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.類型一實(shí)驗(yàn)器材與操作【典例1】在“探究電阻與長(zhǎng)度、橫截面積的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中，用刻度尺測(cè)量金屬絲直徑時(shí)的刻度位置如圖所示，金屬絲的匝數(shù)為39，用米尺測(cè)出金屬絲的長(zhǎng)度L，金屬絲的電阻大約為5Ω，先用伏安法測(cè)出金屬絲的電阻R，然后用控制變量法探究電阻與導(dǎo)體長(zhǎng)度、橫截面積的關(guān)系.（1）從圖中讀出金屬絲的直徑為mm.（2）為此取來(lái)兩節(jié)新的干電池、開關(guān)和若干導(dǎo)線及下列器材：A.電壓表0～3V，內(nèi)阻約10kΩ；B.電壓表0～15V，內(nèi)阻約50kΩ；C.電流表0～0.6A，內(nèi)阻約0.05Ω；D.電流表0～3A，內(nèi)阻約0.01Ω；E.滑動(dòng)變阻器，0～10Ω；F.滑動(dòng)變阻器，0～100Ω.①要求較準(zhǔn)確地測(cè)出其阻值，電壓表應(yīng)選，電流表應(yīng)選，滑動(dòng)變阻器應(yīng)選.（均選填器材的字母代號(hào)）②實(shí)驗(yàn)中某同學(xué)的實(shí)物接線如圖所示，請(qǐng)指出該同學(xué)實(shí)物接線中的兩處明顯錯(cuò)誤.錯(cuò)誤a：________________________________________________________________________；錯(cuò)誤b：________________________________________________________________________.解析：（1）從題圖可讀出緊密繞制的金屬絲的寬度為2.53cm，故直徑為eq\f(2.53cm,39)≈0.0649cm＝0.649mm.（2）①因?yàn)閮晒?jié)干電池的電動(dòng)勢(shì)約是3V，用3V量程的電壓表A；因?yàn)榻饘俳z的電阻大約為5Ω，如果把3V的電動(dòng)勢(shì)全加在金屬絲上，電流才是0.6A，因此用量程是0.6A的電流表C；此題中金屬絲的電阻大約為5Ω，為了減小實(shí)驗(yàn)誤差，應(yīng)選10Ω的滑動(dòng)變阻器E.答案：（1）0.649（0.646～0.652均可）（2）①ACE②錯(cuò)誤a：導(dǎo)線連接在滑動(dòng)變阻器的滑片上錯(cuò)誤b：采用了電流表內(nèi)接法類型二儀器讀數(shù)及數(shù)據(jù)處理【典例2】在“測(cè)定金屬的電阻率”實(shí)驗(yàn)中，所用測(cè)量?jī)x器均已校準(zhǔn)，待測(cè)金屬絲接入電路部分的長(zhǎng)度約為50cm.（1）用螺旋測(cè)微器測(cè)量金屬絲的直徑，其中某一測(cè)量結(jié)果如圖所示，其讀數(shù)應(yīng)為mm（該值接近多次測(cè)量的平均值）.（2）用伏安法測(cè)金屬絲的是阻Rx，實(shí)驗(yàn)所用器材為電池組（電動(dòng)電壓3V，內(nèi)阻不計(jì)）、電流表（內(nèi)阻約0.1Ω）、電壓表（內(nèi)阻約3kΩ）、滑動(dòng)變阻器R（0～20Ω，額定電流2A）、開關(guān)、導(dǎo)線若干.某小組同學(xué)利用以上器材正確連接好電路，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測(cè)量，記錄數(shù)據(jù)如下：次數(shù)1234567U/V0.100.300.701.001.501.702.30I/A0.0200.0600.1600.2200.3400.4600.520由以上實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，他們測(cè)量Rx是采用下圖中的圖（選填“甲”或“乙”）.（3）測(cè)量Rx的實(shí)驗(yàn)器材實(shí)物圖如圖所示，圖中已連接了部分導(dǎo)線，滑動(dòng)變阻器的滑片P置于變阻器的一端，請(qǐng)根據(jù)（2）所選的電路圖，補(bǔ)充完成圖中實(shí)物間的連線，并使閉合開關(guān)的瞬間，電壓表或電流表不至于被燒壞.（4）這個(gè)小組的同學(xué)在坐標(biāo)紙上建立U、I坐標(biāo)系，如圖所示，圖中已標(biāo)出了與測(cè)量數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的4個(gè)坐標(biāo)點(diǎn)，請(qǐng)?jiān)趫D中標(biāo)出第2、4、6次測(cè)量數(shù)據(jù)的坐標(biāo)點(diǎn)，并描繪出U-I圖線.由圖線得到金屬絲的阻值，Rx＝Ω（保留兩位有效數(shù)字）.（5）根據(jù)以上數(shù)據(jù)可以估算出金屬絲電阻率約為.A.1×10－2Ω·mB.1×10－3Ω·mC.1×10－6Ω·mD.1×10－8Ω·m（6）任何實(shí)驗(yàn)測(cè)量都存在誤差，本實(shí)驗(yàn)所用測(cè)量?jī)x器均已校準(zhǔn)，下列關(guān)于誤差的說(shuō)法中正確的是.A.用螺旋測(cè)微器測(cè)量金屬絲直徑時(shí)，由讀數(shù)引起的誤差屬于系統(tǒng)誤差B.由電流表和電壓表內(nèi)阻引起的誤差屬于偶然誤差C.若將電將表和電壓表的內(nèi)阻計(jì)算在內(nèi)，可以消除由測(cè)量?jī)x表引起的系統(tǒng)誤差D.若U-I圖像處理數(shù)據(jù)求金屬絲電阻可以減小偶然誤差解析：（1）螺旋測(cè)微器的讀數(shù)為0mm＋39.8×0.01mm＝0.398mm.（2）由實(shí)驗(yàn)記錄的數(shù)據(jù)可知Rx的阻值大約為5Ω.由題知Rx?RV，故電流表外接.若滑動(dòng)變阻器接為限流式接法，電路中最小電流值Imin＝eq\f(U,R1＋R＋RA)≈0.12A，其中R1為Rx與RV的并聯(lián)電阻值且R1≈Rx，則Rx兩端的電壓最小值Umin＝IminRx≈0.6V，而從實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知Rx兩端電壓是從0.10V開始的，因此滑動(dòng)變阻器應(yīng)采用分壓式接法.（3）實(shí)物連接圖如圖（a）所示.（4）圖線應(yīng)過(guò)原點(diǎn)，選盡可能多的點(diǎn)連成一條直線，不在直線上的點(diǎn)均勻分布在直線兩側(cè)，明顯偏離的點(diǎn)應(yīng)舍去，如圖（b）所示.圖線的斜率反映了金屬絲的電阻，因此金屬絲的電阻值Rx≈4.5Ω.（5）根據(jù)Rx＝ρeq\f(l,S)得金屬絲的電阻率ρ＝eq\f(RxS,l)＝eq\f(πRxd2,4l)＝eq\f(3.14×4.5×（0.398×10－3）2,4×0.5)Ω·m≈1.1×10－6Ω·m.故選項(xiàng)C正確.（6）系統(tǒng)誤差是由儀器的某些不完善或?qū)嶒?yàn)方法不夠完善等產(chǎn)生的，其測(cè)量結(jié)果總是偏大或偏小；偶然誤差具有隨機(jī)性，可以通過(guò)多次測(cè)量取平均值來(lái)減小偶然誤差.答案：（1）0.398（0.396～0.399均正確）（2）甲（3）圖見解析（4）圖見解析4.5（4.3～4.7均正確）（5）C（6）CD類型三實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新應(yīng)用【典例3】我國(guó)科學(xué)院物理研究所研制出一種具有聚合物塑料與金屬特點(diǎn)于一身的新材料，它被命名為金屬塑料.某中學(xué)高二年級(jí)小明同學(xué)需要探究由此新材料制成的圓柱體的電阻.他在學(xué)校物理實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行了探究，步驟如下：（1）用游標(biāo)為20分度的卡尺測(cè)量其長(zhǎng)度如圖，由圖甲可知其長(zhǎng)度為cm.（2）用螺旋測(cè)微器測(cè)量直徑，由圖乙可知其直徑為mm.（3）該同學(xué)想用伏安法精確地測(cè)其電阻R，現(xiàn)有的器材及其代號(hào)和規(guī)格如下：待測(cè)圓柱體電阻Rx約為200Ω.A.電流表A1（量程0～4mA，內(nèi)阻約50Ω）；B.電流表A2（量程0～20mA，內(nèi)阻約30Ω）；C.電壓表V1（量程0～4V，內(nèi)阻約10kΩ）；D.電壓表V2（量程0～15V，內(nèi)阻約25kΩ）；E.直流電源E（電動(dòng)勢(shì)4V，內(nèi)阻不計(jì)）；F.滑動(dòng)變阻器R1（阻值范圍0～15Ω，允許通過(guò)的最大電流2.0A）；G.滑動(dòng)變阻器R2（阻值范圍0～2kΩ，允許通過(guò)的最大電流0.5A）；H.開關(guān)；S.導(dǎo)線若干.實(shí)驗(yàn)中應(yīng)選擇的儀器是（選填器材的字母代號(hào)）.（4）若該同學(xué)用伏安法測(cè)得到的結(jié)果與R的估計(jì)值幾乎相等，由此可估算此圓柱體材料的電阻率約為ρ＝Ω·m（保留兩位有效數(shù)字）.解析：（1）用游標(biāo)為20分度的卡尺測(cè)量其長(zhǎng)度為5.0cm＋0.05mm×3＝5.015cm.（2）用螺旋測(cè)微器測(cè)量直徑為4.5mm＋0.01mm×20.0＝4.700mm.（3）電源電動(dòng)勢(shì)為4V，則電壓表選擇C；電路中可能出