4. 实验：测量金属的电阻率 第2课时（教学课件）物理教科版必修第三册

该高中物理课件围绕“测量金属的电阻率”实验展开，核心涵盖伏安法测电阻、电流表内外接法误差分析与选择，从多用电表估测精度不足引入伏安法，通过误差推理构建“大内小外”选择逻辑，形成完整知识脉络。 以科学思维与科学探究为特色，含“大内小外”口诀简化方法选择，实验步骤分维度指导（测直径、连电路等），数据处理融合计算与图像法。典例练习强化误差分析与方案设计，助力学生提升实验操作与科学论证能力，为教师提供系统教学资源。

第四节 实验：测量金属的电阻率 教科版（2019）高中物理必修第三册 第二章 电路及其应用 @HY 学习目标——物理学科素养 1.会分析电流表内外接法的误差及选择内外接法的方法。 2.学会利用伏安法测电阻，进一步测量金属丝的电阻率。 教学重难点 教学难点 教学重点 会分析电流表内外接法的误差及选择内外接法的方法 利用伏安法测量金属丝的电阻率 金属丝的电阻可以使用多用电表直接测量，但是测量精确程度较低，一般只适合大致估测其数量级。 中学实验室较精确的测量通常采用伏安法R=U/I，如图为采用伏安法测量金属丝电阻的两种电路图。 电流表外接 电流表内接 电流表内外接 1.如果电流表和电压表都是理想电表，即电流表的内阻RA为零，电压表的内阻RV为无穷大，电流表内接法和外接法两种电路的测量结果有区别吗? 电流表外接 电流表内接 答案：没有区别，都为R=U/I 电流表内外接 2.因为电流表和电压表都不是理想电表，测量电阻时要产生误差。 （1）电流表外接法引起测量误差的原因是什么?电流表内接法引起测量误差的原因是什么? 电流表外接 电流表内接 电流表外接误差：电流表测得的电流包括流过V表的电流 电流表内接误差：电压表测得的电压包括A表分到的电压 IV UA 电流表内外接 2.因为电流表和电压表都不是理想电表，测量电阻时要产生误差。 （2）两种电路的测量结果，比电阻的真实值偏大还是偏小？ （3）实际的电流表和电压表，内阻越大还是内阻越小越精确? 电流表外接 电流表内接 R 电流表内阻越小越精确，电压表内阻越大越精确 IV UA R < R R > 电流表内外接 实际测量时，要根据电阻大小与电流表和电压表内阻比较再选择接法 内外接法的选择： 当待测电阻Rx远小于电压表本身电阻RV时，采用电流表外接 当待测电阻Rx远大于电流表本身电阻RA时，采用电流表内接 更准确的标准： 电流表外接 电流表内接 口诀：大内小外 电流表内外接 如果希望在尽可能大的范围内改变待测电阻两端的电压，滑动变阻器的接法应该采用限流电路还是分压电路。 测电阻的限流式电路 测电阻的分压式电路 电压变化范围小 电压变化范围大 电流表内外接 实验目的 实验器材 实验步骤 实验原理 数据处理 误差分析 注意事项 (1)掌握螺旋测微器及游标卡尺的原理及读数方法 (2)掌握电流表、电压表和滑动变阻器的使用方法及电流表和电压表的读数方法 (3)会用伏安法测电阻,并能测定金属的电阻率 实验目的 实验器材 实验步骤 实验原理 数据处理 误差分析 注意事项 实验原理和方法 用__________测一段金属丝导线的长度l， 用__________测导线的直径d， 用伏安法测导线的电阻R，由R＝____，得ρ＝。 毫米刻度尺 螺旋测微器 实验目的 实验器材 实验步骤 实验原理 数据处理 误差分析 注意事项 实验器材 毫米刻度尺、螺旋测微器、电压表、电流表、被测金属丝、学生电源、开关、滑动变阻器和导线若干。 实验目的 实验器材 实验步骤 实验原理 数据处理 误差分析 注意事项 1、测直径：用螺旋测微器在被测金属导线上三个不同位置各测一次直径，并记录。 2、连电路：按如图所示的电路图连接实验电路。 3、量长度：用毫米刻度尺测量接入电路中的被测金属导线的有效长度，重复测量3次，并记录。 4、求电阻：把滑动变阻器的滑动触头调节到使接入电路中的电阻值最大的位置，电路经检查确认无误后，闭合开关S。改变滑动变阻器滑动触头的位置，读出几组相应的电流表、电压表的示数I和U的值，记入表格内，断开开关S。 5、拆除实验电路，整理好实验器材。 实验目的 实验器材 实验步骤 实验原理 数据处理 误差分析 注意事项 (2)电阻R的平均值可用以下两种方法确定： ①计算法：利用每次测量的U、I值分别计算出电阻，再求出电阻的平均值作为测量结果。 ②图像法：可建立I­U坐标系，将测量的U、I值描点作出图象，利用图像的斜率来求出电阻值R。 (3)将测得的R、l、d的值，代入电阻率计算公式ρ＝＝_______中，计算出金属丝的电阻率。 平均值 (1)根据记录结果，计算出金属丝的直径d和长度l的______。 实验目的 实验器材 实验步骤 实验原理 数据处理 误差分析 注意事项 误差分析 (1)直径和长度的测量造成偶然误差，应采取多次测量取平均值的方法减小误差。 (2)电压表、电流表读数造成偶然误差。读数时，视线垂直于表盘，可减小误差。 (3)测量电路中电压表、电流表的接法对金属丝电阻测量造成系统误差，由于电路采用电流表______，造成电阻的测量值____。 (4)通过电流过大，时间过长，使金属丝发热导致电阻率变大而引起误差。 外接法 偏小 实验目的 实验器材 实验步骤 实验原理 数据处理 误差分析 注意事项 注意事项 (1)导线的长度是连入电路电流流过的________(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______。 (3)测电阻时，电流不宜过大，通电时间不宜太长。 (4)为准确求出R的平均值，应采用U-I图像法求电阻。 有效长度 外接法 【典例1】　张明同学在测定某种合金丝的电阻率时： (1)用螺旋测微器测得其直径为________mm（如图甲所示）； (2)用20分度的游标卡尺测其长度为________cm（如图乙所示）； (3)用图丙所示的电路测得的电阻值将比真实值________(填“偏大”或“偏小”)。 3.205 5.015 偏小 课堂练习 【典例2】　某同学测量一段长度已知的电阻丝的电阻率。 实验操作如下： （1）螺旋测微器如题1图所示．在测量电阻丝直径时，先将电阻丝轻轻地夹在测砧与测微螺杆之间，再旋动_____（选填“A”“B”或“C”），直到听见“喀喀”的声音，以保证压力适当，同时防止螺旋测微器的损坏。 C 课堂练习 【典例2】　某同学测量一段长度已知的电阻丝的电阻率。 （2）选择电阻丝的________（选填“同一”或“不同”）位置进行多次测量，取其平均值作为电阻丝的直径。 （3）2图甲中Rx为待测电阻丝．请用笔画线代替导线，将滑动变阻器接入2图乙实物电路中的正确位置。 不同 课堂练习 【典例3】　现测定长金属丝的电阻率。 ①某次用螺旋测微器测量金属丝直径的结果如图所示，其读数是___________mm。 ②利用下列器材设计一个电路，尽量准确地测量一段金属丝的电阻。这段金属丝的电阻Rx约为100Ω，实验电路如图所示。 电源E（电动势10V，内阻约为10Ω） 电流表A1（量程0~250mA，内阻R1=5Ω） 电流表A2（量程0~300mA，内阻约为5Ω） 滑动变阻器R（最大阻值10Ω，额定电流2A） 开关S及导线若干 ③某同学设计方案正确，测量得到电流表A1的读数为I1，电流表A2的读数为I2，则这段金属丝电阻的计算式Rx=____________．从设计原理看，其测量值与真实值相比______（填“偏大”、“偏小”或“相等”）。 0.200 相等 课堂练习 【典例4】　某同学要测量一均匀新材料制成的圆柱体的电阻率ρ。 步骤如下： （1）用游标为20分度的卡尺测量其长度如图1，由图可知其长度L=_______mm；    （2）用螺旋测微器测量其直径如图2所示，由图可知其直径D=__________mm； 50.15 4.700 课堂练习 【典例4】　某同学要测量一均匀新材料制成的圆柱体的电阻率ρ。 （3）用多用电表的电阻“×10”挡，按正确的操作步骤测此圆柱体的电阻，表盘示数如图3所示，则该电阻的阻值约为_____________Ω 220 课堂练习 【典例4】　某同学要测量一均匀新材料制成的圆柱体的电阻率ρ。 （4）若该同学用伏安法跟用多用电表测量得到的R测量值几乎相等，若已知伏安法测电阻电路中电压表和电流表示数分别用U和I表示，则用此法测出该圆柱体材料的电阻率ρ＝ ______________．（不要求计算，用题中所给字母表示） 课堂练习 $$