11.3.2 实验：金属丝电阻率的测量 课件 -2025-2026学年高二上学期物理人教版必修第三册

该高中物理课件聚焦“金属丝电阻率的测量”实验，以电阻定律和伏安法测电阻为核心，通过复习电流表内外接法、滑动变阻器接法等前置知识搭建学习支架，结合“如何测量电阻率”的问题导入，衔接前后知识脉络。 其亮点在于融合科学思维与科学探究，通过推导电阻率公式培养科学推理能力，采用平均值法与图像法处理数据强化证据意识，例题涵盖器材选择、仪器读数等实践环节。学生能提升实验操作与误差分析能力，教师可借助结构化内容高效开展教学。

第十一章 电路及其应用 11.3.2 实验：金属丝电阻率的测量 2、了解伏安法测电阻的思路及实验数据的处理方法。难点 1、掌握测量金属丝电阻率的实验原理和方法。重点 素养目标 1.电流表的两种接法   内接法 外接法 电路 误差分析 误差来源 口诀 电压表示数UV=UR+UA>UR 电流表示数IA=IRR测=>=R真 电压表示数UV=UR 电流表示数IA=IR+IV>IR R测=<=R真 电流表的分压作用 电压表的分流作用 大内偏大 小外偏小 复习巩固 电流表内、外接的选择方法 方法一　直接比较法 当Rx≫RA时，采用内接法，当Rx≪RV时，采用外接法，可记忆为“大内小外”。 方法二　公式计算法 当<即Rx>时，用电流表内接法， 当>即Rx<时，用电流表外接法， 当Rx=时，两种接法效果相同。 Rx Rx RA RA RV RV 复习巩固 方法三　试触法 适用于Rx、RV、RA的阻值关系不能确定的情况，如图所示，把电压表的接线端分别接a、b两点，观察两电表的示数变化： 若电流表的示数变化明显，即>，说明电压表的分流对电路影响大，表明Rx较大，应选用电流表内接法。反之，应选用电流表外接法。 复习巩固 (3)试触法:适用于Rx、RV、RA的阻值关系都不能确定的情况,如图所示,把电压表的可动接线端分别试接b、c两点,观察两电表的示数变化,若电流表的示数变化明显,说明电压表的分流作用对电路影响大,应选用内接法;若电压表的示数有明显变化,说明电流表的分压作用对电路影响大,应选外接法。 复习巩固   限流式接法 分压式接法 电路图(图中R为负载电阻，R0为滑动变阻器) 实质 滑动变阻器接入电路的特点 闭合开关前滑片位置 2.滑动变阻器两种接法的特点 滑动变阻器一部分与测量电阻并联之后，再与滑动变阻器另一部分电阻串联 采用“一上一下”的接法 采用“一上两下”的接法 应在最左端，即保证滑动变阻器接入电路中的阻值最大 应在最左端，即开始时R两端电压为零 滑动变阻器与测量电阻串联 复习巩固   限流式接法 分压式接法 电路图 通过R的电流范围 R两端的电压范围 优点 缺点 0~U ~ U~U 0~ 电路结构简单、操作方便、耗能少。 电压或电流不能从0变起、调节范围小。 电压或电流能从0调节，调节范围大。 电路结构复杂、操作不方便、耗能多 复习巩固 两种接法的适用条件 (1)限流式接法适合测量阻值较小的电阻(与滑动变阻器的总电阻相当)。由于R小，限流式接法中滑动变阻器分得的电压大，移动滑片调节范围大。 (2)分压式接法适合测量阻值较大的电阻(比滑动变阻器的总电阻大)。若R很大，分压式接法中R几乎不影响电压的分配，移动滑片电压变化明显，便于调节。 复习巩固 不同导体的导电性能不同，电阻率是反映导体材料导电性能的重要物理量。那么，我们该如何测量导体的电阻率呢？ 导入新知 一、实验思路 2.测量的量 S= 1、实验原理 取一段金属电阻丝连接到电路中，测出电阻丝的______ 、 ______和直径d(S= ______)。 电阻R 长度l （1）.待测电阻丝阻值较小时，电流表采用内接法，还是外接法？ 答案　由于电阻丝阻值较小，故选择电流表外接法。 A V R A V R 一、实验思路 3、电路设计 (2).为调节方便，尽可能测量多组数据，滑动变阻器采用限流式接法，还是分压式接法？闭合开关S之前，滑动变阻器的滑片处在什么位置？ 答案　分压式接法调压范围稍大，数据点可以更分散一些，选择分压式接法，此时应调节滑动变阻器的滑片使待测电阻丝两端的电压从零开始。 E S A V R A V R E S 一、实验思路 3、电路设计 (3).请画出测量金属丝电阻率的实验电路图，并连接实物图。 E S A V R 一、实验思路 3、电路设计与连接 直流电流表、直流电压表、电源、滑动变阻器、一段被测金属电阻丝、开关1个、导线若干、毫米刻度尺、螺旋测微器(或游标卡尺)。 二、实验器材 三、物理量的测量 1.电阻的测量 伏安法测电阻 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，读取多组电压、电流值，通过U-I图像求R E S A V 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 取一段新的电阻丝，在圆柱形物体上紧密缠绕，用分度值为1 mm的刻度尺测出总宽度，再除以圈数，如图所示，该方法为累积法。 三、物理量的测量 游标卡尺或螺旋测微器 用刻度尺量电阻丝的直径(累积法) 在不同位置测量三次，取平均值d 根据 S= 计算出电阻丝的横截面积S 为减小误差，尽量选用螺旋测微器 四、实验步骤 1.用螺旋测微器测量金属丝的直径，在不同位置测量三次，取平均值。 2.把金属丝接入电路中，先用毫米刻度尺测量金属丝接入电路的有效长度三次，取平均值；然后闭合开关S，调节滑动变阻器，用电压表测金属丝两端的电压，用电流表测通过金属丝的电流，利用欧姆定律R=，得到金属丝的电阻R。 改变滑动变阻器滑片位置， 多测几组U、I的数值。 五、数据处理 1.电阻R的测量 (1)平均值法：用R=分别算出各次的数值，再取平均值 测量次数 1 2 3 电阻平均值 电压U/V       电流I/A       电阻R/Ω       (2)图像法：用U-I图像的斜率求出。 2.电阻率的计算 将记录的数据R、l、d 的值代入电阻率计算公式。 测量次数 1 2 3 平均值 导线直径d/m       导线长l/m 电阻R/Ω       电阻率       五、数据处理 1.金属丝的横截面积是利用直径计算而得，直径的测量是产生误差的主要来源之一。 六、误差分析 2.金属丝的直径长度的测量、电流表和电压表的读数等会带来偶然误差。 3.采用伏安法测量金属丝的电阻时，电流表内阻(不是无限小)、电压表内阻(不是无限大)会造成系统误差。 1.用分压式接法时，闭合开关S之前，一定要使滑动变阻器的滑片处在使待测电阻被短路的位置；用限流式接法时，滑动变阻器阻值调到最大。 2.在用伏安法测电阻时，通过待测金属丝的电流I不宜过大(电流表用0~0.6 A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。 3.若采用图像法，在描点时，要尽量使各点间的距离大一些，连线时要尽可能地让各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。 七、注意事项 1. 某物理学习小组的两位同学采用伏安法测金属丝的电阻率，实验室备有下列实验器材： A．电压表(量程0～3 V，内阻约为15 kΩ) B．电压表(量程0～15 V，内阻约为75 kΩ) C．电流表(量程0～3 A，内阻约为0.2 Ω) D．电流表(量程0～0.6 A，内阻约为1 Ω) E．滑动变阻器R1(0～10 Ω，0.6 A) F．滑动变阻器R2(0～2 000 Ω，0.1 A) G．电池组E(电压为3 V) H．待测金属丝Rx(阻值约为5 Ω) I．开关S，导线若干，米尺，螺旋测微器等 (1)为减小实验误差，电压表应选用____；电流表应选用____；滑动变阻器应选用____。(均填字母代号) 最大电压3V，则电压表选A 最大电流0.6A，则电流表选D 待测电阻5Ω，相近大小便于操作 A D E 例题精选 (2)两位同学分别画出了两个电路图，如图甲、乙所示。本实验选用_____(填“甲”或“乙”)图比较合适。 甲 A．电压表(量程0～3 V，内阻约为15 kΩ)， D．电流表(量程0～0.6 A，内阻约为1 Ω)， H．待测金属丝Rx(阻值约为5 Ω) 由于>，应采用电流表外接法，应选题图甲所示电路。 例题精选 (3)实验中用螺旋测微器测量金属丝的直径，使用时发现测微螺杆与测砧直接接触时读数如图丙所示，测量金属丝直径时如图丁所示，则金属丝的直径d＝______ mm。 0.510 由题图丙可知测微螺杆与测砧直接接触时读数存在的误差为0.020 mm，题图丁读数为0.5 mm＋0.01×3.0 mm＝0.530 mm，所以金属丝直径为0.510 mm。 例题精选 (4)如果实验中测得金属丝的电阻值为R，用米尺测出的金属丝长度为l，用螺旋测微器测出的金属丝的直径为d，则其电阻率ρ＝________。(用所给字母表示) R＝ρ，S＝πd2，所以ρ＝。 例题精选 2.在“测量金属丝的电阻率”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甲所示，其读数应为______________________ mm (该值接近多次测量的平均值)。 0.398(0.397、0.399均可) 由题图甲可知，螺旋测微器的读数为0＋39.8×0.01 mm＝0.398 mm。 例题精选 (2)用伏安法测金属丝的电阻Rx。实验所用器材为：电池组(电压为3 V)、电流表(内阻约0.1 Ω)、电压表(内阻约3 kΩ)、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正确连接好电路，进行实验测量，记录数据如右： 由右侧实验数据可知，他们测量Rx采用的是图中的____图(选填“乙”或“丙”)。 由表中实验数据可知，所测得的最小电压很小，接近0，故滑动变阻器是选用分压式接法。因此实验采用的是题图乙所示电路。 乙 例题精选 (3)如图丁所示是测量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置于变阻器的一端。请根据(2)中所选的电路图，补充完整图丁中实物间的连线，要求闭合开关的瞬间，电压表或电流表不至于被烧坏。 例题精选 (4)该小组同学在坐标纸上建立U－I坐标系，如图戊所示，图中已标出了与测量数据对应的5个坐标点，请在图中标出第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＝_____ Ω(结果保留两位有效数字)。 4.5 次数 U/V I/A 4 1.00 0.220 6 1.70 0.460 连接坐标系内各测量数据的坐标点，作出U－I图线如图戊所示。由于第6次测量的数据描点偏差太大，故应舍去。图线的斜率为Rx的阻值，由图线可知，Rx＝＝ Ω≈4.5 Ω。 例题精选 (5)根据以上数据可以估算出金属丝的电阻率约为____。 A.1×10－2 Ω·m B.1×10－3 Ω·m C.1×10－6 Ω·m D.1×10－8 Ω·m C d=0.397mm Rx=4.5Ω l=50cm 由Rx＝ρ，S＝π()2知，金属丝的电阻率 ρ＝＝ Ω·m≈1×10－6 Ω·m，故C正确。 例题精选 (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正确的是_____。 C A.用螺旋测微器测量金属丝的直径时，由于读数引起的误差属于系统误差 B.由电流表和电压表的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U－I图像处理数据求金属丝的电阻可以减小偶然误差 属于偶然误差 属于系统误差 把电表内阻计算在内可以消除系统误差的影响 图像处理数据相当于多次测量求平均值，同时把偏差大的点舍弃可以减小偶然误差 D 例题精选 　 3.某中学课题研究小组为了撰写关于未知材料电阻率的实践报告，设计了一个测量电阻率(被测电阻丝的阻值约为25 Ω)的实验方案，可提供的器材有： A.电流表G，内阻Rg=120 Ω，满偏电流Ig=3 mA B.电流表A，内阻约为0.2 Ω，量程为0~0.1 A C.螺旋测微器 D.电阻箱R0(0~9 999 Ω，0.5 A) E.滑动变阻器R(5 Ω，1 A) F.干电池组(3 V) G.一个开关和导线若干 例题精选 (1)用螺旋测微器测量被测电阻丝横截面直径，示数如图甲所示，可知其直径d为　　　mm；用游标卡尺测其长度，示数如图乙所示，可知其长度L为　　　　mm。  0.268 42.40 螺旋测微器读数为d=0 mm+26.8×0.01 mm=0.268 mm； 游标卡尺的读数为L=42 mm+8×0.05 mm=42.40 mm。 例题精选 (2)把电流表G与电阻箱串联改装成电压表使用，最大测量电压为3 V，则电阻箱的阻值应调为R0=　　　Ω。  880 (3)请用改造完的电压表设计一个测量电阻丝Rx电阻率的实验电路，根据提供的器材和实验需要，请将图中电路图补画完整。 A.电流表G，Rg=120 Ω，Ig=3 mA 由欧姆定律得3 V=Ig(Rg+R0)，代入数据解得R0=880 Ω。 为了得到较大的电压调节范围，滑动变阻器采用分压式接法，等效电压表的内阻已知，为1 000 Ω，电流表采用外接法，电路图如图所示。 例题精选 (4)实验数据的测量与电阻率的计算：如果电阻丝的长度用L表示，开关闭合后，调节滑动变阻器的滑片到合适位置，电流表G的示数为I1，电流表A的示数为I2，请用已知量和测量量写出计算电阻率的表达式ρ=　　 　　。  通过待测电阻丝的电流I=I2-I1，待测电阻两端的电压为U=I1(Rg+R0) 根据欧姆定律有Rx=，根据电阻定律有Rx=ρ， 联立解得ρ==。 例题精选 实验思路 金属丝 电阻率的测量 ρ＝ 实验器材 实验步骤及 物理量的测量 测电阻丝直径 连电路 测电阻丝有效长度 伏安法测电阻 数据处理 平均值法 图像法 误差分析 系统误差 偶然误差 注意事项 课堂小结 导体电阻率的测量 实验原理 误差分析 伏安法测电阻 物理量的测量 S= 长度、电压、电流读数 直径的测量 伏安法测电阻 2.测长度l 毫米刻度尺 3.测直径d ②游标卡尺 或螺旋测微器 ①累积法 伏安法测电阻 1.测电阻R 课堂小结 Lavf58.20.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 $