實驗：導體內電阻率的檢測
【教學目標】
1、掌握電壓表、電壓表、滑動變阻器的使用技巧。
2、掌握螺旋千分尺的使用和讀數技巧。
3、學會借助伏安法測量電阻值，進一步測量金屬絲的電阻率。
【教學重難點】
1、掌握螺旋千分尺的使用方法和讀數方法。
2、學會借助伏安法測量內阻，進一步測量金屬絲的內阻。
【教學流程】
1.復習題、新課導出
班主任：復習上節課的內容
1.內阻定理
2.導體的內電阻率
它是反映材料導電性能好壞的數學量。
[問題] 如何檢測導體的內電阻率？ 根據公式，需要檢驗什么數學量？
中學生回答：
① 測量導體的厚度。
②測量導體的截面積。
③ 測量導體內阻。
[問題] 用什么工具來檢測寫入量？ 如何檢測？
① 測量導體的厚度。 （規模）
②測量導體的截面積。 （刻度尺、游標千分尺、螺旋千分尺）
③ 測量導體內阻。 （伏安法）
2、新課教學
(1)厚度檢測及檢測工具的選擇
1.游標千分尺
（一）游標千分尺的結構和使用介紹（圖片加flash動畫）
(2)原理：由主刻度最小刻度與游標刻度最小刻度之差制成。 無論游標刻度上有多少個小等分刻度，其刻度部分的總寬度都比主刻度上相同數量的小等分刻度小1mm。
（3）精度：對應關系為10格0.1mm，20格0.05mm，50格0.02mm。
2.游標千分尺的使用
讀數=主尺滿mm值+精度×游標尺對中刻度數
(1)首先要明確尺子的精度。
(2) 然后從主尺上讀取整毫米。
(3) 然后從游標上讀取小于1mm的寬度值。
(4)最終確定測試結果。
注意：無需估算！
【實踐】
1、游標千分尺主刻度的最小分度為，
圖1中尺子的精度為，讀數為；
圖 2 中的準確度為 ，讀數為 。
2.讀取以下游標尺的檢測值
3.游標千分尺讀數練習
3.螺旋千分尺
(1)螺旋千分尺的結構和使用介紹（圖片加flash動畫）
（3）讀數方法：檢測值（mm）=固定刻度數（mm）（注意半毫米刻度線是否漏出）+活動刻度數（估計一位數）×0.01（mm）。
(4) 使用方法
①測量時，當千分尺螺桿接近被測物體時，停止使用旋鈕，改用微調旋鈕，防止壓力過大，這樣既可以使檢測結果準確，又可以保護螺桿千分尺。
② 讀數時，注意固定刻度上指示半毫米的刻線是否已漏出。
③ 讀取時，千位處有一個估計數，不能隨意丟棄。 雖然固定刻度的零點正好與活動刻度的某一刻度線對齊，但千位也應讀為“0”。
④ 小砧與千分尺螺桿調直時，活動標尺零點與固定標尺零點不重合電阻的測量實驗故障有哪些，會出現起點偏差，應予以修正，即該值應從最終厚度測量讀數中消除起點偏差。
4.螺旋千分尺讀數練習
【實踐】
1、同事用游標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)金屬絲內電阻率檢測
1.實驗原理
2.化學量檢測
班主任指導：結合上面學到的游標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)總結必要的實驗設備：
測試金屬線、螺旋千分尺、毫米尺、電池組、電流表、電壓表、滑動變阻器、開關和多根電線。
(2)實驗步驟：
①直徑測量
用螺旋千分尺測量待測金屬絲上三個不同位置的半徑，計算平均值，估算出金屬絲的橫截面積
② 電路連接
根據如圖所示原理電路圖，連接伏安法測量內阻的實驗電路。
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，重復測試3次，計算平均值
。
④U、I檢測
將滑動變阻器的滑動片調整至所連接電路內阻值最大的位置。 電路測試確認無誤后，合上開關S，改變滑動變阻器滑動片的位置，讀出幾組相應電壓表、電壓表的指示I和U的值。表中包含有表，開關S關閉。
⑤拆除實驗電路，整理實驗設備。
3.數據處理
(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阻時，由于采用電壓表外接法，檢測值大于真實值，因此內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等都會帶來重合偏差。
(4)由于金屬絲通電后發熱，會導致金屬絲內阻增大，導致檢測偏差。
5.注意事項
(1)本實驗中，待測金屬線內阻較小，因此實驗電路通常采用電壓表外接方式。
(2)連接實驗接線時，從電源負極開始，依次連接電源、開關、電流表、待測金屬線、滑動變阻器構成主線，然后連接電流表并聯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。 檢測時應將導線剪短。 重復測試3次，計算平均值。
(4)測量金屬絲半徑時，必須選取三個不同部位進行測試，并計算平均值。
(5)合上開關S前，應確保滑動變阻器的滑塊處于有效內阻最大的位置。
（6）用伏安法測量內阻時，被測導線的電壓硬度I不宜過大（電壓表采用0-0.6A電阻值），通電時間不宜過大長，以免金屬絲溫度大幅下降。 結果，在實驗過程中其電阻率逐漸下降。
(7) 計算Rx平均值有兩種方法：第一種是用Rx=UI計算每次的檢測值，然后取平均值； 第二種是使用圖像（UI圖）來計算。 如果采用圖像法，在繪制點時，盡量使點之間的距離較大，在連接線時，讓點盡可能均勻地分布在線的一側，而一些偏離明顯的點從距離上可以忽略不計。
3.課堂練習
1.（多選）在“測定金屬內電阻率”的實驗中，下列操作錯誤的是（）
A．用米尺檢測金屬線的全長，測量3次，計算平均值，然后將金屬線接入電路
B．用螺旋千分尺檢測線材三個不同部位的半徑，并計算平均值
C．用伏安法測量內阻時，采用電壓表內接法，多次測試后計算平均值
D．實驗過程中金屬絲的溫度應保持恒定
答案：交流電
分析：實驗中應檢測連接電路的金屬線的有效寬度，而不是全長； 金屬線的內阻很小，與電流表的電阻相差很大電阻的測量實驗故障有哪些，所以金屬線與電流表并聯，電流表對其有很大的分流作用。 小，應使用外部電壓表。 因此A． C 運算錯誤。
2、（1）對于圖A、B所示的兩個游標千分尺，其游標刻度分別為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：整毫米為17，小于1毫米的數為5×0.1mm=0.5mm，最終結果為17mm+0.5mm=17.5mm。
題圖B的讀數：整毫米為23，小于1毫米的數為7×0.05mm=0.35mm，最終結果為23mm+0.35mm=23.35mm。
（2）固定刻度的示值為2.0mm，從活動刻度上讀取半毫米以內的示值，示值為14.0，最終讀數為：2.0mm+14.0×0.01mm=2.140mm 。
3、在“測定金屬絲內阻”的實驗中，同事進行了如下測試：
(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，計算平均值l。 其中一項測試結果如圖A所示，金屬絲的另一端與刻度的零線對齊，圖中讀數為 。 用螺旋千分尺檢測金屬絲的半徑，選擇不同位置3次，計算平均值D。其中一次檢測結果如圖B所示，圖中讀數為 。
(2)利用如圖所示電路檢測金屬線的內阻。 檢測到的內阻值高于實際值（可選填“太大”或“太小”）。 最后，通過公式ρ=估算金屬絲的內阻率（以直接檢測的化學量表示）。
(3) 請按照物理圖中的電路圖進行物理連接。 （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
半徑讀數為0.515~0.518mm。
4、現在需要檢測一段內阻絲的電阻率ρ。 內阻絲的阻值Rx≈0.5Ω，允許通過的最大電壓為0.5A。 現提供以下設備：
（1）下面四位朋友設計的“測量部分”的電路對你來說是合理的。
（2）實驗中應選擇滑動變阻器（填寫“R1”或“R2”可選），并采用連接方式。
(3)根據(1)、(2)中的選擇，完成圖中實驗電路的連接。
(4) 實驗中，若兩臺水表的讀數分別為U、I，測量切割后的內阻絲寬度為L，半徑為D，則內阻率ρ的估算公式待測內阻絲的電阻為ρ=。
(5)用螺旋千分尺檢測待測內阻絲的半徑，讀數如圖所示，則內阻絲的半徑為D=。
答案：（1）C （2）R1分壓 （3）查看分析圖
(4)
(5) 1.205 (±0.002)
分析：（1）內阻絲Rx兩端的最大電流為U=IRx=0.25V，遠小于電流表的阻值。 需要串聯一個分壓內阻，即串聯一個標準內阻R0。 此時，R0+Rx<
，電壓表采用外接方式，選項C正確。
(2)如果滑動變阻器選用R2或采用限流接法，且控制范圍較小，則應選用R1并采用分壓接法。
(3)根據檢測電路圖和滑動變阻器的分壓連接方法，物理連接如圖所示。