实验十：测量金属丝的电阻率 课件-2026届高考物理一轮复习

该高中物理高考复习课件聚焦“测量金属丝的电阻率”核心实验，严格对接高考评价体系，系统梳理仪器读数（螺旋测微器、游标卡尺）、伏安法电路设计、图像法数据处理（U-I图线斜率）、误差分析等高频考点，通过近5年真题统计明确“伏安法内外接选择”“电阻率公式应用”等占比超60%的关键题型，构建完整备考框架。 课件亮点在于“真题实战+素养导向”，以2024山东卷、2023辽宁卷等真题为例，训练科学探究能力（如电路连接、数据记录）和科学思维（模型建构：电阻定律公式推导，科学推理：图像斜率计算电阻）。特设“误差分析模板”和“仪器读数口诀”，助力学生掌握螺旋测微器估读、伏安法内外接判断等得分技巧，教师可直接用于专题复习，提升备考效率。

实验十 测量金属丝的电阻率 1 一、实验目的 1.理解“导体电阻率的测量”的基本原理. 2.掌握测电阻率的电路图及误差分析. 2 二、实验原理 用毫米刻度尺测一段金属丝的长度 ,用螺旋测微器测金属丝的直径 ,用伏安法测金属丝的电阻,由得,金属丝的电阻率 .电路原理图如图所示. 3 三、实验器材 待测金属丝，直流电源，电流表，电压表 ，滑动 变阻器 ，开关，导线若干，____________，毫米刻度尺. 螺旋测微器 4 四、实验步骤 1.用螺旋测微器在金属丝上的三个不同位置各测一次直径，求出其平均值 . 2.连接好用伏安法测电阻的实验电路. 3.用毫米刻度尺测量金属丝接入电路中的有效长度，反复测量三次，求出 其平均值 . 4.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 表的示数和 的值，填入记录表格内. 5.将测得的、、、值，代入公式、和 中，计算 出金属丝的电阻率. 5 五、数据处理 1.在求<m></m>的平均值时可用两种方法 (1)用<m></m>分别算出各次的数值，再取平均值. (2)用<m></m>图线的斜率求出. 2.计算电阻率 将记录的数据<m></m>、<m></m>、<m></m>、<m></m>的值代入电阻率计算公式<m></m>. 6 六、误差分析 1.金属丝的横截面积是利用直径计算而得的，直径的测量是产生误差的主 要来源之一. 2.采用伏安法测量金属丝的电阻时，由于采用的是电流表外接法，测量值 ______真实值，使电阻率的测量值______. 小于 偏小 3.金属丝的长度测量、电流表和电压表的读数等会带来偶然误差. 4.由于金属丝通电后发热升温，会使金属丝的电阻率变____，造成测量误差. 大 7 七、注意事项 1.本实验中金属丝的电阻阻值较小，因此实验电路一般采用电流表______法. 外接 2.测量金属丝的有效长度，是指测量金属丝接入电路的两个端点之间的长 度，即电压表两端点间的金属丝长度，测量时应将金属丝拉直，反复测量 三次，求其平均值. 3.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. 8 4.闭合开关之前，滑动变阻器的滑片应处在阻值最小(与金属丝并联部分阻 值最小)的位置. 5.在用伏安法测电阻时，通过金属丝的电流不宜过大(电流表用 量 程)，通电时间不宜过长，以免金属丝的温度明显升高，造成其电阻率在 实验过程中逐渐增大. 6.若采用图像法求电阻阻值的平均值，则在描点时，要尽量使各点间的距 离拉大一些，连线时要尽可能地过更多的点，不在线上的点均匀分布在直 线的两侧，个别明显偏离较远的点可以不予考虑. 9 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 )； 滑动变阻器(最大阻值 ，额定电流 )； 电压表(量程 ，内阻未知)； 电流表A(量程 ，内阻未知)； 待测铅笔芯型号、型号 ； 游标卡尺，螺旋测微器，开关，单刀双掷开关 ，导线若干. 回答以下问题： 10 (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______ . 2.450 [解析] 根据螺旋测微器的读数规则可知，其读数为 . 11 (2) 把待测铅笔芯接入图乙所示电路，闭合开关 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 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 掷 到___(选填“1”或“2”)端. 1 12 [解析] 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 掷到1端. 13 (3) 正确连接电路，得到型号铅笔芯 图像如图丙所示，求得电阻 _____ (保留3位有效数字)；采用同样方法得到 型号铅笔芯的电阻 为 . 1.92 [解析] 根据题图丙结合欧姆定律可得 . 14 (4) 使用游标卡尺测得、型号铅笔芯的长度分别为 、 .使用螺旋测微器测得、型号铅笔芯直径近似相等，则 型号 铅笔芯的电阻率______(选填“大于”或“小于”) 型号铅笔芯的电阻率. 大于 [解析] 根据电阻定律可得，分别代入数据可知 . 15 变式 [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，设计了如图甲所示的电路图，实验步骤如下： .测得样品截面的边长 ; .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; 16 .将丙调节至某位置，测量丙和某探针之间的距离 ; .闭合开关,调节电阻箱 的阻值，使电流表示数,读出相应的电压表示数,断开开关 ; .改变丙的位置，重复步骤、,测量多组和,作出 图像如图乙所示，得到直线的斜率 . 回答下列问题： 17 (1) 是丙到____(选填“甲”“乙”或“丁”)的距离； 乙 [解析] 由图像可知电压表测得的电压与距离 成正比，由于电压表测量 的是乙、丙之间的电压，所以 是丙到乙的距离. 18 (2) 写出电阻率的表达式:_ ___(用、、 表 示); [解析] 根据电阻定律有 ,根据欧姆定律 有,联立得,故 图像的斜率 ,则 . 19 (3) 根据图像计算出该样品的电阻率 ______ ______ (保留两位有效数字). [解析] 根据图像可知 ,则根据 ，代入数据得 . 20 创新角度 实验装置图 创新解读 实验目的 的创新 ________________________________________________________________________ (1)进一步探究用镍铬丝将表 头改装成电流表 (2)作出 图像，利用斜率 进行数据处理 21 创新角度 实验装置图 创新解读 实验原理 的创新 _____________________________________________________________________________ (1)利用伏阻法测量电阻率 (2)作出 图像，利用斜 率计算阻值 续表 22 创新角度 实验装置图 创新解读 实验器材 的创新 ___________________________________________________________ (1)在绝缘长方体容器左右两 侧安装可移动的薄金属板电 极，将自来水倒入其中 (2)测量不同温度的水的电阻 率，利用图像进行数据处理 续表 23 考向一 实验目的的创新 例2 [2023·浙江1月选考] 在“测量金属丝的电阻率”实验中： (1) 测量一段金属丝电阻时所用器材和部分电路连 线如图甲所示，图中的导线 端应与____ (选填“-”“0.6”或“3”)接线柱连接， 端应与____ (选填“-”“0.6”或“3”)接线柱连接.开关闭合前，图甲 中滑动变阻器滑片应置于____(选填“左”或“右”)端. 0.6 0.6 左 24 [解析] 在“测量金属丝电阻率”的实验中，考虑到温度 对电阻率的影响，一般通过金属丝的电流要小一些， 并采用电流表外接法测量阻值较小的金属丝电阻，所 以端接“0.6”， 端也接“0.6”.在闭合开关前，分压式 电路的滑片应该在能使伏安法测量电阻的并联电路两 端电压最小的位置，即应将滑片置于滑动变阻器的左 端. 25 (2) 合上开关，调节滑动变阻器，得到多组和数据.甲同学由每组、 数 据计算电阻，然后求电阻平均值；乙同学通过 图像求电阻,则两种求 电阻的方法更合理的是____(选填“甲”或“乙”). 乙 [解析] 为避免误差较大的数据的影响，应通过描点绘图像处理数据以减 小实验误差，所以乙的操作更合理. 26 作出图像如图丙所示，则图像斜率_________ .若要把 该表头改装成量程为的电流表，需要把长为____________ 的 镍铬丝并联在表头 两端. (结果均保留两位有效数字) (3) 两同学进一步探究用镍铬丝将满偏电流 的表头 改装成电流表.如图乙所 示，表头两端并联长为 的镍铬丝，调节 滑动变阻器使表头满偏，毫安表示数为 . 改变，重复上述步骤，获得多组、 数据， 27 [解析] 设表头内阻为 ,镍铬丝的电阻率为 , 导线长度为，横截面积为 ，根据电流 表的改装原理，有 ,变形得 , 图像斜率为 .将丙图中的图线延长与 的图线 相交，交点的横坐标为，即当时， . 28 考向二 实验原理的创新 例3 某小组测量某金属细杆(如图甲所示)的电阻率，使用了学生电源 、 定值电阻、电压表和、电阻箱 等器材，操作步骤如下： 29 (1) 用刻度尺测量金属细杆的长度 ，用游标卡尺在不同部位测量金属细 杆横截面的直径，读数如图乙所示，示数为_____ ； 1.07 [解析] 游标卡尺的分度值为 ，根据游标卡尺读数规则可得，示数 为 . 30 (2) 按图丙连接电路，、 间器件表示金属细杆，闭合开关，调节电阻箱， 记录两块电压表和电阻箱的读数，绘制出如图丁所示的图像，可计算出金 属细杆的电阻____ ，用、、表示出该金属细杆的电阻率 _ _____； 2.6 31 [解析] 由题意及电路图可得，变形得 ， 所以 图线的斜率即为金属细杆的电阻大小，由图像可知 ；由电阻定律可得，金属细杆的电阻 ， 则金属细杆的电阻率 . 32 (3) 从系统误差角度看，由图丁计算出的阻值 ______(选填“大于”“小于” 或“等于”)真实值. 等于 [解析] 由上述分析可得，电压表 的分流不影响图线斜率，因此由图丁计 算出的阻值 等于真实值. 33 考向三 实验器材的创新 例4 [2024·江西卷] 某小组欲设计一种电热水器防触电装置，其原理是:当 电热管漏电时,利用自来水自身的电阻,可使漏电电流降至人体安全电流以 下.为此,需先测量水的电阻率,再进行合理设计. (1)如图1所示,在绝缘长方体容器左右两侧安装可移动的薄金属板电极,将自来水倒入其中，测得水的截面宽和高 . 34 (2) 现有实验器材：电流表(量程，内阻 )、电压表 (量程或，内阻未知)、直流电源 、滑动变阻器、开关 和导线.请在图1中画线完成电路实物连接. [答案] 如图所示 35 [解析] 由于电流表阻值已知，因此电流表采用内接法时，水的电阻 ，可消除伏安法测电阻的系统误差；因电源电动势为 ，则 电压表选用 量程.实物连线如图所示. 36 (3)连接好电路，测量的水在不同长度 时的电阻值.将水温升到，重复测量.绘出 和水的 图线，分别如图2中甲、乙所示. 37 (4) 若图线的斜率为 ，则水的电阻率表 达式为_____(用、、 表示).实验结果表明， 温度____(选填“高”或“低”)的水更容易导电. 高 [解析] 根据电阻定律有，又 ，联 立可得，故图像的斜率 ， 解得；根据题图2可知， 水的 图像的斜率比水的 图像的斜率小，说明温度高的水的电 阻率较小，更容易导电. 38 (5) 测出电阻率后，拟将一段塑料水管安装于热水器 出水口作为防触电装置.为保证出水量不变，选用内直 径为 的水管.若人体的安全电流为 ，热水器出水温度最高为 ，忽略其 他电阻的影响(相当于热水器 的工作电压直接加 0.46 在水管两端),则该水管的长度至少应设计为_____ . (保留2位有效数字) 39 [解析] 根据欧姆定律和电阻定律有，其中 ,由题图2 可知，水的图像的斜率 ，代入数据解得 ，故该水管长度的最小值为 . 40 1.在“金属丝电阻率的测量”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 . (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甲所示， 其读数应为________________________ .(该值接近多次测量的平均值) (均可) [解析] 螺旋测微器的读数为 . 41 (2) 用伏安法测金属丝的电阻，实验所用器材为：电池组(电动势为 ， 内阻约为)、电流表(内阻约为)、电压表(内阻约为 )、滑动变 阻器 ，额定电流为 、开关、导线若干.某小组同学利用以 上器材正确连接好电路，进行实验测量，记录数据如下表： 次数 1 2 3 4 5 6 7 0.10 0.30 0.70 1.00 1.50 1.70 2.30 0.020 0.060 0.160 0.220 0.340 0.460 0.520 42 由以上实验数据可知，他们测量 是采用下图中的____(选填“乙”或“丙”)图. 乙 [解析] 通过给定的数据发现电压接近从0开始，故滑动变阻器采用的是分 压式接法. 43 (3) 图丁是测量 的实物图，图中已连接了部分导线.请根据(2)中所选的 电路图，补充完整图中实物间的连线. [答案] 如图甲所示 [解析] 按照所选的电路图连接实物图，如图所示. 44 (4) 这个小组的同学在坐标纸上建立 坐标系，如图戊所示，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，并描绘出图线.由图线得到金属丝的阻值 ____________________ .(保留两位有效数字) 4.5 (均可) 45 [答案] 如图乙所示 [解析] 图线应过原点，且使大多数点在一条直线上，不在直线上的点均 匀分布在直线两侧，偏离过远的点舍弃.图像的斜率反映了金属丝的电阻， 所以 . 46 (5) 根据以上数据可以算出金属丝电阻率约为___(填选项前的字母). A. B. C. D. [解析] 由，,取、、 , 解得 . √ 47 (6) 任何实验测量都存在误差，本实验所用测量仪器均已校准.下列关于误 差的说法中正确的是_____(填选项前的字母). A.用螺旋测微器测量金属丝直径时，由于读数引起的误差属于系统误差 B.由于电流表和电压表内阻引起的误差属于偶然误差 C.若将电流表和电压表的内阻计算在内，可以消除由测量仪表引起的系统 误差 D.用 图像处理数据求金属丝电阻可以减小偶然误差 √ √ 48 [解析] 由于读数引起的误差属于偶然误差，A错误；由于电流表和电压表 内阻引起的误差属于系统误差，若将电流表和电压表的内阻计算在内，则 可以消除由测量仪表引起的系统误差，B错误，C正确；利用 图像处 理数据，相当于多次测量取平均值，可以减小偶然误差，D正确. 49 2.[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(电动势恒定,内阻可忽略);毫安表同(量程为 ,内阻可忽略); 电阻(阻值为)、(阻值为)、(阻值为)和 (阻值为);开关和 ;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: 50 (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 一 端的导线还未连接,该导线应接到 的____(选填“左”或“右”)端接线柱. 右 [解析] 对比实验原理电路图，可知该导线应该接到 的右端接线柱. 51 (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,______开关,毫安表的示数为 ,记录此时毫安表的 示数.计算得到流过样品池的电流为_____ . ③______开关,毫安表的示数为 ,记录此时毫安表的示数.计算得 到流过样品池的电流为_____ . ④断开开关 ,测量并记录盐水的温度. 断开 40.0 闭合 60.0 52 [解析] 根据②中毫安表读数小于③中毫安表读数可知，②中为断开开关 ,③中为闭合开关.断开开关,毫安表的示数为 ,根据并联 电路规律,可知流过的电流为 ,则流过样品池的电流为 .闭合开关,毫安表的示数为 ,根据并 联电路规律,可知流过的电流为 ,则流过样品池的电 流为 . 53 2.[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(电动势恒定,内阻可忽略);毫安表同(量程为 ,内阻可忽略); 电阻(阻值为)、(阻值为)、(阻值为)和 (阻值为);开关和 ;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: (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_____ , 进而可求得该温度时待测盐水的电导率. 100 [解析] 根据闭合电路欧姆定律有 ， ,联立解得 . 54 $