第三节 测定金属丝的电阻率（表格式教学设计）物理沪科版必修第三册

该高中物理教学设计聚焦“测定金属丝的电阻率”核心实验，基于电阻定律与伏安法测电阻原理展开。课堂导入从已学的电阻率影响因素（长度、横截面积、材料）切入，搭建理论到实践的学习支架，引导学生明确实验目的。 此资料亮点在于实验设计的系统性与误差控制策略，如伏安法外接法选择、螺旋测微器多位置测直径、U-I图像离群点处理，体现科学思维与科学探究素养。例题涵盖仪器读数、数据计算，助力学生提升实验能力，为教师提供清晰教学流程与实例参考。

第三节 测定金属丝的电阻率（教学设计） 年级 高二 学科 物理 课时数 课题 第10章 简单串联、并联组合电路 10.3 测定金属丝的电阻率（教学设计） 教学 目标 1.掌握测量金属丝电阻率的实验原理和方法。 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.了解伏安法测电阻的思路及实验数据的处理方法。 教材 分析 “测定金属丝的电阻率”是物理选择性必修模块《电学实验》中的经典实验。教材通过本实验让学生综合运用欧姆定律、电阻定律及实验误差和数据处理方法，进一步巩固伏安法测电阻、电表使用及读数、滑动变阻器应用等内容。 教学重点 1. 伏安法测电阻的实验设计与数据处理（公式法、图像法）。 2. 电阻率计算公式的推导与应用 教学难点 1. 减小系统误差的实验策略：选择电流表外接法、控制温升、保证导体拉直。 2. 用 U–I 图像求斜率时对离群点的识别与处理。 教学过程 教师活动 学生活动 导入新课 我们已经知道金属丝的长度和横截面积一定时，其阻值取决于金属材料的电阻率。本节我们将通过实验测量金属丝的电阻率。 金属丝的电阻率如何测量？ 回忆电阻率与哪些因素有关 学习新课 一、测定金属丝的电阻率 【实验原理】欧姆定律和电阻定律。用毫米刻度尺测一段金属丝导线的长度L，用螺旋测微器测导线的直径d，用伏安法测导线的电阻R =U/I ；又由R =ρL/S得 1. 实验思路 设计实验电路，如图，取一段金属电阻丝连接到电路中，测出电阻丝的电阻R、长度l和直径d(S＝)，由R＝得：ρ＝ (用R、S、l表示)＝ (用R、d、l表示)，从而计算出该电阻丝所用材料的电阻率。 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，螺旋测微器，毫米刻度尺。 3. 物理量的测量 （1）电阻的测量 根据伏安法测电阻的思想：用电压表测电阻丝两端的电压，用电流表测电阻丝中的电流，读出多组电压、电流值，通过U－I图像求R。 （2）电阻丝有效长度的测量 用刻度尺测量电阻丝接入电路的有效长度l。反复测量多次，得到有效长度的平均值。 （3）电阻丝直径的测量 电阻丝比较细，所以我们采用累积的方法测量，或选取螺旋测微器或游标卡尺来测量电阻丝的直径d。在不同位置测量三次，根据S＝计算出电阻丝的横截面积S。 4. 数据分析 （1）数据处理 ①公式法求电阻：测量多组电流、电压值，求出对应的电阻后取平均值，不能对电流、电压取平均值。 ②图像法求电阻：作出U－I图像，由图像的斜率求出电阻值，在设定标度时要尽量使各点间的距离拉大一些，连线时要让各点均匀分布在直线的两侧，个别偏离较远的点可以不予考虑。 ③计算导体的电阻率：将三个测量值代入公式ρ＝＝即可求电阻丝的电阻率 【注意事项】1.螺旋测微器的使用 (1)测量时,当测微螺杆P将要接触被测物体时,要停止使用旋钮K，改用微调旋钮K′,当听到“咔、咔…”声后,停止转动，以避免P和被测物体间产生过大的压力。这样既可以保护仪器，又能保证测量结果准确。 (2)螺旋测微器应估读一位，即以mm作单位应读到小数点后面第三位。 掌握实验的思路、实验器材 掌握多个物理量的测量方法 理解图像法求电阻的原理，学会读图计算 记住螺旋测微器的使用技巧 学习新课 二、测定金属的电阻率 1. 测量金属的电阻率 (1)为了方便,测量直径应在金属丝连入电路前进行,测金属丝直径一定要选三个不同部位进行测量，求其平均值。 (2)测量被测金属丝的有效长度，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,测量待测金属丝接入电路的两个端点之间的长度。亦即电压表两端点间的被测金属丝长度，测量时应将金属丝拉直，反复测量三次，求其平均值。 (3)本实验中被测金属丝的电阻值较小，故应采用电流表外接法。 (4)开关S闭合前，滑动变阻器的阻值要调到最大。 学习新课 三、精析例题 1. 实验原理和操作 【例1】某同学测量一个圆柱体的电阻率，需要测量圆柱体的尺寸和电阻. (1)分别使用游标卡尺和螺旋测微器测量圆柱体的长度和直径，某次测量的示数如图甲和乙所示，则圆柱体的长度为5.02 cm，直径为5.315 mm。 (2)按图丙连接电路后，实验操作如下： ①将滑动变阻器R1的阻值置于最大处，将S2拨向接点1，闭合S1，调节R1，使电流表示数为一个恰当的值I0； ②将电阻箱R2的阻值调至最大处，S2拨向接点2，保持R1不变，调节R2，使电流表的示数仍为I0，此时R2阻值为12.8 Ω； (3)由(2)中的测量，可得圆柱体的电阻为12.8 Ω； (4)利用以上各步骤中所测得的数据，得该圆柱体的电阻率为 Ω·m。 2. 实验数据处理 【例2】在“测定金属丝的电阻率”实验中，所用测量仪器均已校准.待测金属丝接入电路部分的长度约为50 cm。 (1)用螺旋测微器测量金属丝的直径，其中某一次测量结果如图所示，其读数应为 0.398 mm(该值接近多次测量的平均值)。 (2)用伏安法测金属丝的电阻Rx.实验所用器材为电池组(3 V)、电流表、电压表、滑动变阻器R(0～20 Ω，额定电流2 A)、开关、导线若干。 某小组同学利用以上器材按照图正确连接好电路，进行实验测量，记录数据如下： (3)图是测量Rx的实验器材实物图，图中已连接了部分导线，滑动变阻器的滑片P置于滑动变阻器的一端.请根据(2)所选的电路图，补充完成图中实物间的连线。 (4)这个小组的同学在坐标纸上建立U－I坐标系，如图所示，图中已标出了与测量数据对应的4个坐标点.请在图中标出第2、4、6次测量数据的坐标点，并描绘出U－I图线.由图线得到金属丝的阻值Rx＝4.4 Ω(保留两位有效数字)。 (5)根据以上数据可以估算出金属丝电阻率约为 C 。 A.1×10－2 Ω·m B.1×10－3 Ω·m C.1×10－6 Ω·m D.1×10－8 Ω·m 【针对训练】在“测定金属的电阻率”的实验中 (1)某同学用螺旋测微器测金属丝直径时，测得结果如图甲所示，则该金属丝的直径为2.935 mm。 (2)用量程为3 V的电压表和量程为0.6 A的电流表测金属丝的电压和电流时读数如图乙所示，则电压表的读数为2.60V，电流表的读数为0.52 A。 (3)用米尺测量金属丝的长度L＝0.810 m.利用以上测量数据，可得这种材料的电阻率为 4.2 Ω·m(保留两位有效数字)。 【例3】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)螺旋测微器如图所示.在测量电阻丝的直径时，先将电阻丝轻轻地夹在测砧与测微螺杆之间，使电阻丝与测微螺杆、测砧刚好接触，再旋动 C (选填“A”“B”或“C”)，直到听到“喀喀”的声音，以保证压力适当，同时防止螺旋测微器的损坏。 (2)选择电阻丝的 不同 (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)图甲中Rx为待测电阻丝.请用笔画线代替导线，将滑动变阻器接入图乙实物电路中的正确位置。 (4)为测量Rx，利用图甲所示的电路，调节滑动变阻器测得5组电压U1和电流I1的值，作出的U1－I1关系图像如图所示。接着，将电压表改接在a、b两端，测得5组电压U2和电流I2的值，数据见下表： 请根据表中的数据，在图中方格纸上作出U2－I2图像。 (5)由此，可求得电阻丝的阻值Rx＝ 23.5 Ω.根据电阻定律可得到电阻丝的电阻率。 板 书 设 计 10.3 测定金属丝的电阻率 一、测定金属丝的电阻率 1. 实验原理：欧姆定律和电阻定律 2. 实验思路：设计实验电路，如图，取一段金属电阻丝连接到电路中，测出电阻丝的电阻R、长度l和直径d(S＝)，由R＝得：ρ＝ (用R、S、l表示)＝ (用R、d、l表示)，从而计算出该电阻丝所用材料的电阻率。 3. 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，螺旋测微器，毫米刻度尺。 4. 物理量的测量 （1）电阻的测量 根据伏安法测电阻的思想：用电压表测电阻丝两端的电压，用电流表测电阻丝中的电流，读出多组电压、电流值，通过U－I图像求R。 （2）电阻丝有效长度的测量 用刻度尺测量电阻丝接入电路的有效长度l。反复测量多次，得到有效长度的平均值。 （3）电阻丝直径的测量 选取螺旋测微器或游标卡尺来测量电阻丝的直径d。在不同位置测量三次，根据S＝计算出电阻丝的横截面积S。 4. 数据分析 （1）数据处理 ①公式法求电阻 ②图像法求电阻：作出U－I图像，由图像的斜率求出电阻值，在设定标度时要尽量使各点间的距离拉大一些，连线时要让各点均匀分布在直线的两侧，个别偏离较远的点可以不予考虑。 ③计算导体的电阻率：将三个测量值代入公式ρ＝＝即可求电阻丝的电阻率 螺旋测微器的使用：螺旋测微器应估读一位，即以mm作单位应读到小数点后面第三位。 作业布置 教学反思 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $