第10章 4 第3讲 实验11：测量金属丝的电阻率(课件PPT)-【赢在微点·顶层设计】2027年高中物理高考一轮总复习（粤教版）

该高中物理高考复习课件聚焦“测量金属丝的电阻率”实验专题，覆盖伏安法测电阻、数据处理（图像法/平均值法）、误差分析（系统/偶然误差）等核心考点，对接高考评价体系，通过2024山东卷、2023全国乙卷等近5年真题分析考点权重，归纳电路设计、图像分析等常考题型，体现备考针对性。 课件亮点在于“真题精讲+迁移拓展”，以2023全国乙卷单刀双掷开关电路设计为例，培养科学探究能力，结合U-I图像斜率求电阻（科学思维），总结电流表外接法误差规避等技巧，帮助学生掌握实验题得分要点，教师可依此开展高效复习教学。

第3讲 第十章　电路和电能 实验11：测量金属丝的电阻率 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 目 标 要 求 1.进一步掌握伏安法测电阻的实验方法，能正确连接电路和进行实验操作。2.掌握测量电阻率的实验电路、数据处理和误差分析。 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 考点1　实验基本技能 考点2　实验的迁移、拓展和创新 内容 索引 温馨提示:点击标题链接相关内容 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 实验基本技能 考点1 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 5 1.实验原理。 由R=ρ得ρ=，因此只要测出金属丝的电阻、长度和横截面积，即可求得ρ。 2.实验器材。 被测金属丝、直流电源(4 V)、电流表(0~0.6 A)、电压表(0~3 V)、滑动变阻器(0~50 Ω)、开关、导线若干、 、毫米刻度尺。 螺旋测微器 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 3.实验步骤。 (1)用螺旋测微器在被测金属线上的三个不同位 置各测一次直径，求出其平均值d。 (2)连接好用伏安法测电阻的实验电路。 (3)用毫米刻度尺测量接入电路中的被测金属丝 的有效长度，反复测量多次，求出其平均值l。 (4)把滑动变阻器的滑片调到最 (填“左”或“右”)端。 左 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 (5)闭合开关，改变滑动变阻器滑片的位置，读出几组相应的电流表、电压表的示数I和U的值，填入记录表格内。 (6)将测得的R、l、d值，代入公式ρ=中，计算出金属丝的电阻率。 4.数据处理。 计算Rx的两种方法。 方法一：用Rx=分别算出各次的数值，再取平均值。 方法二：作U-I图像，利用斜率求出Rx。 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 5.误差分析。 (1)偶然误差：金属导线的直径和长度测量、电流表和电压表的读数等会带来偶然误差。 (2)系统误差：①采用伏安法测量金属导线的电阻时，由于采用的是电流表外接法，测量值小于真实值，使电阻率的测量值偏小。②由于金属导线通电后会发热升温，使金属导线的电阻率变大，造成测量误差。 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 6.注意事项。 (1)为了方便，测量直径应在金属丝连入电路之前进行，为了准确测量金属丝的长度，应该在连入电路之后在拉直的情况下进行。 (2)本实验中被测电阻值较小，故采用电流表外接法。 (3)实验中电流不宜太大，通电时间不宜太长，以免金属丝温度升高,导致电阻率在实验过程中变大。 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 【典例1】　(2024·山东卷)某学习小组对两种型号铅笔芯的电阻率进行测量。实验器材如下： 学生电源(输出电压0~16 V) 滑动变阻器(最大阻值10 Ω，额定电流2 A) 电压表V(量程3 V，内阻未知) 电流表A(量程3 A，内阻未知) 待测铅笔芯R(X型号、Y型号) 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 游标卡尺，螺旋测微器，开关S，单刀双掷开关K，导线若干。 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 回答以下问题： (1)使用螺旋测微器测量铅笔芯直径，某次测量结果如图甲所示，该读数为 mm。  (2)把待测铅笔芯接入图乙所示电路，闭合开关S后，将滑动变阻器滑片由最右端向左调节到合适位置，将单刀双掷开关K分别掷到1、2端,观察到电压表示数变化比电流表示数变化更明显，则测量铅笔芯电阻时应将K掷到 (填“1”或“2”)端。  2.450 1 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 (3)正确连接电路，得到Y型号铅笔芯I-U图像如图丙所示，求得电阻RY= Ω(保留3位有效数字)；采用同样方法得到X型号铅笔芯的电阻为1.70 Ω。  1.91 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 (4)使用游标卡尺测得X、Y型号铅笔芯的长度分别为40.68 mm、60.78 mm，使用螺旋测微器测得X、Y型号铅笔芯直径近似相等，则X型号铅笔芯的电阻率 (填“大于”或“小于”)Y型号铅笔芯的电阻率。  大于 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 (1)根据螺旋测微器的读数规则可知，其读数为d=2 mm+0.01×45.0 mm=2.450 mm。 (2)由于电压表示数变化更明显，说明电流表分压较多，因此电流表应采用外接法，即测量铅笔芯电阻时应将K掷到1端。 (3)根据题图丙的I-U图像，结合欧姆定律有RY==1.91 Ω。 (4)根据电阻定律R=ρ，可得ρ=，两种材料的横截面积近似相等,将电阻值和长度分别代入可知ρX>ρY。 解析 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 【典例2】　(2023·全国乙卷)一学生小 组测量某金属丝(阻值约十几欧姆)的电阻 率。现有实验器材：螺旋测微器、米尺、 电源E、电压表(内阻非常大)、定值电阻 R0(阻值10.0 Ω)、滑动变阻器R、待测金属 丝、单刀双掷开关K、开关S、导线若干。图甲是学生设计的实验电路原理图。完成下列填空： (1)实验时，先将滑动变阻器R接入电路的电阻调至最大，闭合S。 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 (2)将K与1端相连，适当减小滑动变阻器R接入电路的电阻，此时电压表读数记为U1，然后将K与2端相连，此时电压表读数记为U2。由 此得到流过待测金属丝的电流I=  ，金属丝的电阻r=  。(均用R0、U1、U2表示)  (3)继续微调R，重复(2)的测量过程，得到多组测量数据，如下表所示。 U1/mV 0.57 0.71 0.85 1.14 1.43 U2/mV 0.97 1.21 1.45 1.94 2.43 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 (4)利用上述数据，得到金属丝的电阻r=14.2 Ω。 (5)用米尺测量金属丝长度L=50.00 cm。用螺旋测微器测量金属丝不同位置的直径，某次测量的示数如图乙所示，该读数为d= mm。多次测量后，得到直径的平均值恰与d相等。  (6)由以上数据可得，待测金属丝所用材料的电阻率ρ= ×10-7 Ω·m(保留2位有效数字)。  0.150 5.0 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 (2)由于电压表内阻非常大，故K接2时电压表两端电压与K接1时金属丝和R0两端电压相等，即U2=U1+IR0，故流过金属丝的电流I=，由电阻的定义式可知金属丝的电阻r==。 (5)由题图乙可知螺旋测微器的固定刻度读数为0 mm，可动刻度读数为15.0×0.01 mm=0.150 mm，故该读数为d=0.150 mm。 (6)金属丝的横截面积S=πd2，由电阻定律有r=ρ，将相关数据代入解得ρ≈5.0×10-7 Ω·m。 解析 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 实验的迁移、拓展和创新 考点2 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 21 【典例3】　(2023·广东卷)某兴趣小组设计了测量盐水电导率的实验。所用器材有：电源E(电动势恒定，内阻可忽略)；毫安表mA(量程15 mA，内阻可忽略)；电阻R1(阻值500 Ω)、R2(阻值500 Ω)、R3(阻值600 Ω)和R4(阻值200 Ω)；开关S1和S2；装有耐腐蚀电极板和温度计的有机玻璃样品池；导线若干。请完成下列实验操作和计算。 考向1 实验电路的改变 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 (1)电路连接。 图甲为实验原理图，在图乙的实物图中，已正确连接了部分电路，只有R4一端的导线还未连接，该导线应接到R3的 (填“左”或“右”)端接线柱。  右 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 (2)盐水电导率和温度的测量。 ①测量并记录样品池内壁的长宽高，在样品池中注满待测盐水。 ②闭合开关S1， 开关S2，毫安表的示数为10.0 mA，记录此时毫安表的示数；计算得到流过样品池的电流I1为 mA。  ③ 开关S2，毫安表的示数为15.0 mA，记录此时毫安表的示数；计算得到流过样品池的电流I2为 mA。  ④断开开关S1，测量并记录盐水的温度。 (3)根据上述数据，计算得到样品池两电极板间待测盐水的电阻为 Ω，进而可求得该温度时待测盐水的电导率。  断开 40.0 闭合 60.0 100 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 审题指导 序号 信息读取 信息加工 1 某兴趣小组设计了测量盐水电导率的实验 测量盐水的电导率，一定涉及盐水的电阻 2 图甲为实验原理图 从原理图可看出不是常用的伏安法求电阻 3 闭合开关S1，________开关S2，毫安表的示数为10.0 mA，记录此时毫安表的示数；计算得到流过样品池的电流I1为________mA 利用并联电路的特点求电路中总电流 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 4 ________开关S2，毫安表的示数为15.0 mA，记录此时毫安表的示数；计算得到流过样品池的电流I2为________mA 再次利用并联电路的特点求电路另一状态下的总电流 5 根据上述数据，计算得到样品池两电极板间待测盐水的电阻为________Ω 利用闭合电路欧姆定律求盐水的电阻 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 (1)根据题图甲电路可知，R4一端的导线应接到R3的右端接线柱。 (2)②③分析电路可知，断开开关S2时，电路电阻大，毫安表示数小，闭合开关S2时，电路电阻小，毫安表示数大；故闭合开关S1,断开开关S2，毫安表的示数为10.0 mA， 则通过电阻R4的电流为I4=，根据电路构造可知，流过样品池的电流I1=I3+I4=40.0 mA; 解析 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 闭合开关S2，毫安表的示数为15.0 mA，则流过R4的电流为I4'=,流过样品池的电流I2=I3'+I4'=60.0 mA。 (3)设待测盐水的电阻为R0，根据闭合电路欧姆定律，开关S2断开时，E=I1，开关S2闭合时E=I2，代入数据解得R0=100 Ω。 解析 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 【类题演练】　某同学对航天飞机上使用的由特殊材料制作的电阻进行电阻率的测量，其形状为圆柱体，实验室现提供以下器材： A.电流表A1(量程0~50 mA，内阻r1=20 Ω)； B.电流表A2(量程0~100 mA，内阻r2约为40 Ω)； C.滑动变阻器R1(0~10 Ω，额定电流2 A)； D.定值电阻(R0=80 Ω)； E.待测电阻Rx(长度为L=10 cm、电阻大约为120 Ω)； F.直流电源E(电动势为4 V，内阻很小)； G.开关一只，导线若干。 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 实验步骤如下： a.用螺旋测微器测出该电阻的直径d，螺旋测微器示数如图甲所示； b.根据如图乙所示的实验电路将实验器材连接起来； c.闭合开关S，改变滑动变阻器的滑片位置得到多组电流表A1及电流表A2的读数I1、I2，并将其记录下来； d.将记录的数据描绘在以I1为纵轴、I2为横轴的坐标系中，得到如图丙所示的I1-I2图像； e.利用I1-I2图像得到待测电阻的阻值，求得其电阻率。 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 请回答下列问题： (1)待测电阻的直径d= mm。  (2)由图乙可以得到I1与I2的关系为I1=  I2 。  6.000 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 (3)由图丙知，Rx= Ω，由Rx=ρ知，ρ= Ω·m(保留3位有效数字)。  (4)在图乙中，可以认为电流表A1与定值电阻R0串联后就是改装的电压表，测量电阻Rx时得到的阻值与真实值相比，测量值 (填“大于”“等于”或“小于”)真实值。  100 2.83×10-2 等于 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 (1)螺旋测微器的精确值为0.01 mm，由图可知测电阻的直径为d= 6 mm+0.0×0.01 mm=6.000 mm。 (2)由欧姆定律知I1(r1+R0)=(I2-I1)Rx，则I1=I2。 解析 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 (3)根据I1=I2，结合图丙可得k===0.5，解得Rx=100 Ω，根据电阻定律可得Rx=ρ，解得ρ=≈2.83×10-2 Ω·m。 (4)由于在计算通过Rx的电流时，电流表A1内阻已知，已经考虑了改装电压表的分流作用，因此Rx的测量值等于真实值。 解析 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 【典例4】　(2023·辽宁卷)导电漆是将金属粉末 添加于特定树脂原料中制作而成的能导电的喷涂 油漆。现有一根用导电漆制成的截面为正方形的 细长样品(固态)，某同学欲测量其电阻率，设计 了如图(a)所示的电路图，实验步骤如下： a.测得样品截面的边长a=0.20 cm； b.将平行排列的四根金属探针甲、乙、丙、丁与样品接触，其中甲、乙、丁位置固定，丙可在乙、丁间左右移动； 考向2 数据处理的改变 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 c.将丙调节至某位置，测量丙和某探针之间的距离L； d.闭合开关S，调节电阻箱R的阻值，使电流表示数I=0.40 A，读出相应的电压表示数U，断开开关S； e.改变丙的位置，重复步骤c、d， 测量多组L和U，作出U-L图像如 图(b)所示，得到直线的斜率k。 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 回答下列问题： (1)L是丙到 (填“甲”“乙”或“丁”)的距离。   (2)写出电阻率的表达式ρ=  (用k、a、I表示)。  (3)根据图像计算出该样品的电阻率ρ= Ω·m(保留2位有效数字)。  乙 6.5×10-5 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 (1)由题图(a)可知，电压表测的是乙、丙探针之间的样品两端的电压，从题图(b)中可以看出L越大，电压表示数U越大，且U-L图像的延长线过坐标原点，在串联电路中电压表所测电阻部分的阻值越大，电压越大，说明L为电压表所测样品部分的长度，即L是丙到乙的距离。 解析 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 (2)电阻决定式为R=ρ，其中所测样品横截面积为S=a2，解得ρ==，其中电阻R=，解得ρ=，由题图(b)可知，U-L图像的斜率为k==，所以该样品的电阻率可以表示为ρ=。 (3)由题图(b)可知斜率为k= V/m=6.5 V/m，代入电阻率的表达式解得ρ== Ω·m=6.5×10-5 Ω·m。 解析 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 【典例5】　(2022·广东卷)弹性导电绳逐步成为智能控制系统中部分传感器敏感元件，某同学测量弹性导电绳的电阻与拉伸后绳长之间的关系，实验过程如下： (1)装置安装和电路连接。 如图甲所示，导电绳的一端固定，另一端作为拉伸端，两端分别用带有金属夹A、B的导线接入如图乙所示的电路中。 考向3 实验目的改变 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 (2)导电绳拉伸后的长度L及其电阻Rx的测量。 ①将导电绳拉伸后，用刻度尺测量并记录A、B间的距离，即为导电绳拉伸后的长度L。 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 ②将滑动变阻器R的滑片滑到最右端。断开开关S2，闭合开关S1，调节R，使电压表和电流表的指针偏转到合适位置，记录两表的示数U和I1。 ③闭合S2，电压表的示数 (填“变大”或“变小”)。调节R使电压表 的示数仍为U，记录电流表的示数I2，则此时导电绳的电阻Rx=             (用I1、I2和U表示)。  ④断开S1，增大导电绳拉伸量，测量并记录A、B间的距离，重复步骤②和③。 变小 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 (3)该电压表内阻对导电绳电阻的测量值 (填“有”或“无”)影响。  (4)图丙是根据部分实验数据描绘的Rx-L图线。将该导电绳两端固定在某种机械臂上，当机械臂弯曲后，测得导电绳的电阻Rx为1.33 kΩ,则由图线可读出导电绳拉伸后的长度为 cm，即为机械臂弯曲后的长度。  无 51.80 (2)闭合S2后，并联部分的电阻减小，根据闭合电路欧姆定律，电压表的示数变小。加在导电绳两端的电压为U，流过导电绳的电流为I2-I1，因此导电绳的电阻Rx=。 解析 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 (3)在闭合S2之前，电流表I1的示数包括定值电阻的电流和电压表分得的电流，闭合S2之后，加在电压表两端的电压保持不变，因此流过电压表和定值电阻的总电流仍为I1，故流过导电绳的电流是I2-I1，与电压表内阻无关，电压表内阻对测量没有影响。 (4)由题图丙可知，导电绳的电阻为1.33 kΩ时，导电绳拉伸后的长度为51.80 cm。 解析 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 把握高考微点，实现素能提升 完成——微练55 本部分内容讲解结束 $$