2026届高考物理一轮复习实验专题课件 　实验 测定金属丝的电阻率

该高中物理高考复习课件聚焦“测定金属丝的电阻率”核心实验，对接高考评价体系中基础性与创新性实验考查要求，梳理实验原理（电阻定律）、电路设计（伏安法）、数据处理（计算平均值、U-I图像斜率）、误差分析（温度影响、电表接法）等高频考点，归纳全国乙卷、辽宁卷等真题常考题型，构建系统备考框架。 课件亮点在于高考真题实战训练与核心素养培养，如结合2023全国乙卷真题解析“U-I图像法求电阻”，渗透科学思维中的模型建构与科学推理；通过金属膜电阻、导电漆样品等创新实验案例，强化科学探究能力。特设易错点警示（有效长度测量、图像描点舍点），助力学生掌握得分技巧，教师可据此精准定位学情，提升复习效率。

实验:测定金属丝的电阻率 一、实验原理及电路设计 2.测量电阻的电路图 二、实验操作 1.测直径:用螺旋测微器在被测金属丝上的三个不同位置各测一次直径,求出其平均值d。 2.连电路:按伏安法测电阻原理图连接实验电路。 3.测长度:用毫米刻度尺测量接入电路的被测金属丝的有效长度,测量三次,求出其平均值l。 4.测电压、电流:把滑动变阻器的滑片调节到使接入电路中的电阻值最大的位置。闭合开关,改变滑动变阻器的阻值,测多组U、I。 三、注意事项 1.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,反复测量多次,求其平均值。 2.测金属丝直径一定要选多个不同部位进行测量,求其平均值。 3.在用伏安法测电阻时,通过被测金属丝的电流不宜过大(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。 4.若采用图像法求金属丝电阻的平均值,在描点时,要尽量使各点间的距离大一些,连线时要尽可能地通过较多的点,不在直线上的点均匀分布在直线的两侧,个别明显偏离较远的点应舍去。 四 、数据处理 1.计算R的两种方法 方法二:作U-I图像,利用斜率求出R,如图所示。 考点一 基础性实验 [例1] 【实验原理和操作】 (2023·全国乙卷,23)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。 (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=　　　　。(结果均用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: 0.150 U1/mV 0.57 0.71 0.85 1.14 1.43 U2/mV 0.97 1.21 1.45 1.94 2.43 (4)利用上述数据,得到金属丝的电阻r=14.2 Ω。 (5)用米尺测得金属丝长度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好与d相等。  【解析】 (5)螺旋测微器的读数为d=15.0×0.01 mm=0.150 mm。 (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。(结果保留2位有效数字)  5.0 [例2] 【数据处理和误差分析】 (2024·江苏连云港一模)精密仪器中常用到金属膜电阻,它是通过金属电镀工艺将金属层溅射到绝缘陶瓷基底的表面形成的。如图甲所示,某金属膜电阻长度为L,金属膜厚度为h。 实验室提供的器材有: 干电池2节; 电压表V(量程0～3 V,内阻约3 kΩ); 电流表(0～5 mA,内阻约为50 Ω); 滑动变阻器(最大阻值10 Ω); 开关S,导线若干。 某同学用图乙所示电路测量该金属膜电阻的电阻率,请回答以下问题: (1)闭合S前,应将滑动变阻器的滑片置于　　　　(选填“a”或“b”)端。  a 【解析】 (1)闭合S前,应将滑动变阻器的滑片置于a端,从而使闭合开关之后分压部分电路电压从零开始变化。 (2)用螺旋测微器测量镀膜后的陶瓷管直径D,示数如图丙所示,则D= 　　　　 mm。  3.700 【解析】 (2)根据螺旋测微器读数规则,固定刻度读数为3.5 mm,可动刻度读数为20.0×0.01 mm,则陶瓷管直径D=3.5 mm+20.0×0.01 mm=3.700 mm。 (3)闭合开关后,移动滑片,测出多组电表示数的U、I值,并画出U-I图像如图丁所示,可得金属膜电阻的阻值R=　　　　Ω。  650 (4)用字母D、L、R、h表示金属膜电阻的电阻率 ρ=　　 　　。  (5)金属膜电阻的电阻率测量值偏大,产生误差的主要原因是 　 。 电流表采用内接 法,在电路中电流表分压,致使电阻率测量值偏大 考点二 创新性实验 [例3] 【实验器材的创新】 某物理兴趣小组在实验室测量一根粗细均匀的合金丝的电阻率,实验室里有一半径为10 cm的量角器,但是缺少刻度尺。该小组首先取一段合金丝绕在该量角器上,并接入如图甲所示的电路中,通过金属夹所夹位置改变合金丝接入电路的长度,接入电路的合金丝所对应的圆心角θ可以由量角器读出。实验时多次改变金属夹所夹位置,通过调节滑动变阻器的阻值,使每次电流表的读数I达到一相同值时记录电压表的示数U,从而得到多组U、θ的值,作出 U-θ图像如图乙所示。 (1)在实验开始前,滑动变阻器的滑片P应置 于　　　　(选填“左端”或“右端”)。  左端 【解析】(1)本实验滑动变阻器采用分压式接法,为使合金丝的电压从0开始记录,故需要将滑动变阻器的滑片P置于左端。 (2)实验中电流表指针位置如图丙所示,则读数 I=　　　　 A。  0.40 【解析】(2)由题图甲可知,所选电流表量程是0～0.6 A,由题图丙表盘可知,其分度值为0.02 A,示数为0.40 A。 (3)在实验时,b端应与　　　　相连接。  A.d端 B.e端 C.g端 D.c端 B 【解析】(3)在实验时,b端应与e端相连,用电压表测量f与金属夹之间合金丝的电压。 (4)已知合金丝的横截面积为4.0×10-8 m2,则合金丝的电阻率为　　　 Ω·m (结果保留2位有效数字)。  5.9×10-7 [例4] 【实验方法的创新】 (2023·辽宁卷,12)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: 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; 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图像如图乙所示,得到直线的斜率k。 回答下列问题: (1)L是丙到　　　　(选填“甲”“乙”或“丁”)的距离。  乙 【解析】(1)由于电压表测量的是乙、丙之间的电压,则L是丙到乙的距离。 (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(结果保留2位有效数字)。  6.5 × 10-5 【解析】(3)根据图像可知k≈6.5 V/m,则根据(2)代入数据有ρ=6.5 × 10-5 Ω·m。 [例5] 【实验数据处理的创新】 (2024·江西卷,12)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a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d=0.07 m和高h=0.03 m。 (2)现有实验器材:电流表(量程300 μA,内阻 RA=2 500 Ω)、电压表(量程3 V或15 V,内阻未知)、直流电源(3 V)、滑动变阻器、开关和导线。请在图a中画线完成电路实物连接。 【答案及解析】(2)电源电动势为3 V,故电压表量程选择 3 V;由于电流表的内阻已知,故采用电流表内接时,可以消除系统误差,故电流表采用内接法,实物图如图所示。 (3)连接好电路,测量26 ℃的水在不同长度l时的电阻值Rx。将水温升到65 ℃,重复测量。绘出26 ℃和65 ℃水的Rx-l图线,分别如图b中甲、乙所示。 (4)若Rx-l图线的斜率为k,则水的电阻率表达式为ρ=　　　　(用k、d、h表示)。实验结果表明,温度　　　　(选填“高”或“低”)的水更容易导电。  kdh 高 (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8.0×10-3 m的水管。若人体的安全电流为1.0×10-3 A,热水器出水温度最高为65 ℃,忽略其他电阻的影响(相当于热水器220 V的工作电压直接加在水管两端),则该水管的长度至少应设计为　　　　m。(结果保留2位有效数字)  0.46 感谢观看 1.由R=ρ得ρ=,因此只要测出金属丝的长度l、横截面积S和电阻R,即可求得ρ。 5.算电阻率:ρ=。 方法一:用R=分别算出各次的数值,再取平均值。 2.计算电阻率:将记录的数据l、d及R的值,代入电阻率计算式,得ρ=。 【解析】 (2)因电压表的内阻非常大,故电压表可视为理想电压表,根据题意可知,K接1端时,有Ir=U1,K接2端时,有Ir+IR0=U2,联立可得 I=,r=。 【解析】 (6)根据电阻定律r=ρ,又S=π·()2,代入数据联立解得ρ≈5.0× 10-7 Ω·m。 【解析】 (3)U-I图像的斜率为电阻大小,得R= Ω=650 Ω。 【解析】 (4)根据电阻定律有R=ρ,而横截面积为S=π·()2-π·(-h)2=π(D-h)h,联立解得金属膜电阻的电阻率为ρ=。 【解析】 (5)电流表采用内接法,在电路中电流表会分压,使得电压表读数偏大,由欧姆定律R=,得测量的电阻阻值偏大,由ρ=,可知电阻率测量值偏大。 【解析】 (4)已知合金丝的横截面积为4.0×10-8 m2,由题图乙可知,当θ=时,所对应的电压大小为 0.92 V,则根据欧姆定律,可得此时合金丝的电阻为R== Ω= 2.3 Ω,则根据电阻率的公式可得R=ρ,ρ== Ω·m≈5.9×10-7 Ω·m。 【解析】 (2)闭合开关后,调节电阻箱R使样品中电流为I,则探针乙、丙间电压U=IR样,而R样=ρ,即U=L,则ρ=。 【解析】 (4)根据电阻定律有Rx=ρ,又S=dh,联立得 Rx=l,故Rx-l图像中图线的斜率k=,解得ρ=kdh。根据题图b可知,温度高的水的 Rx-l 图线(图线乙)斜率较小,则温度高的水的电阻率较小,更容易导电。 【解析】 (5)人体的安全电流为I0=1.0×10-3 A,接入电压U=220 V时,水的最小电阻Rmin=;65 ℃的水的电阻率为ρ=k乙dh=×0.07×0.03 Ω·m=24 Ω·m,当选用内直径为D=8.0×10-3 m的水管时,水的电阻Rmin=ρ,联立解得水管的长度至少应设计为lmin≈ 0.46 m。 $