4.实验：测量金属的电阻率（导学案）物理教科版2019必修第三册

该高中物理导学案围绕“测量金属的电阻率”实验展开，核心知识点包括游标卡尺与螺旋测微器的原理及读数、伏安法测电阻、电阻率计算。通过“知识回顾”衔接电阻定律与电阻率概念，“自主预习”铺垫测量工具构造原理，搭建旧知到新知的学习支架。 特色在于以科学探究为核心，设计“思考与讨论”引导分析测量工具原理及电流表内外接误差，结合典例与分层练习培养实验设计能力。注重科学思维，通过误差分析与公式推导提升推理能力，强调微小量放大法等研究方法，助力学生形成严谨实验态度与物理核心素养。

4.实验：测量金属的电阻率 导学案 1.物理观念：了解测量金属丝电阻率的原理及要测量的数据和方法。 2.科学思维：通过实验数据的分析，提升分析推理能力。 3.科学探究：能根据实验原理,设计测量金属丝电阻率的实验方案，并选取实验器材，完成实验探究；能正确进行实验器材连线和规范操作；能对测量数据进行分析，并进行误差分析。 4.科学态度与责任：通过对金属丝电阻率的测量，培养学生良好的思维习惯。 重点：掌握螺旋测微器和游标卡尺的原理及读数，会利用伏安法测量金属丝的电阻率。 难点：掌握螺旋测微器和游标卡尺的原理，会分析电流表内外接法的误差及选择内外接法的方法。 【知识回顾】 第3节 电阻定律 电阻率 一、实验探究 实验电路图如下 实验目的：探究导体电阻与导体长度L、横截面积S和 的定量关系 实验方法： 法 实验原理：伏安法 实验步骤：（1）控制材料、横截面积S不变，探究电阻R与 的关系 （2）控制材料、长度L不变，探究电阻R与 的关系 （3）控制长度L、横截面积S不变，探究电阻R与 的关系 实验记录： 二、电阻定律 (1)内容：同种材料的导体，其电阻R与它的长度l成 ，与它的横截面积S成 ；导体电阻还与构成它的 有关。 (2)公式：R＝ρ，式中ρ是比例系数，叫作这种材料的 。 三、电阻率 1.意义：电阻率是一个反映材料 的物理量； 2.定义：材料的电阻率在数值上 用这种材料制成长度1m，横截面积为1m2的导体的电阻； 3.公式：ρ＝ ； 4.单位： ，符号是 。 5.说明：电阻率跟导体的材料和 有关 四、限流与分压 【自主预习】 第4节 实验：测量金属的电阻率 一、游标卡尺 1.构造： 、 (主尺和游标尺上各有一个内、外测量爪)、游标卡尺上还有一个深度尺。 2.分类： 3.读数=主尺整mm值 + 游标尺的 刻度数×精确度。 二、螺旋测微器 1.构造 2.原理 精密螺纹的螺距为0.5mm，即D每旋转一周，F前进或后退0.5mm。可动刻度E上的刻度为50等份，每一小格表示 。 3.读数方法 测量读数= 刻度+半刻度+可动刻度（+估读位）。 三、实验：测量金属的电阻率 思考与讨论1 一、游标卡尺 1.如图所示是游标卡尺的结构图。请大家结合游标卡尺的实物,认识游标卡尺的组成部分及其功能。 2.如图所示，常见的游标卡尺有三类，分别是10分度、20分度、50分度。如果把游标尺的零刻度线与主尺的零刻度线对齐,你有什么发现? 3.游标卡尺的读数练习1 4.游标卡尺的读数练习2 5.游标卡尺的读数练习3 6.游标卡尺的读数练习1（二十分度） 7.游标卡尺的读数练习2（二十分度） 8.游标卡尺的读数练习3（二十分度） 9.游标卡尺的读数练习（五十分度） 思考与讨论2 二、螺旋测微器 1.螺旋测微器（又叫千分尺）是比游标卡尺更精密的测量长度的工具，用它测长度可以准确到0.01mm，测量范围为几个厘米。如图所示，请同学们结合教材内容，说说螺旋测微器原理是什么？ 2.要如何使用呢？ 3.怎么读数？ 4.读数练习1 5.读数练习2 6.读数练习3 7.读数练习4 8.读数练习5 9.读数练习6 思考与讨论3 三、实验：测量金属的电阻率 1.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。 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? 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。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? 3.电流表是内接还是外接，应该如何选择呢？ 【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”)。 【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。 （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。 【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”）。 【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； （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 （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） 课堂小结： 本节课的内容主要涉及了测量工具的原理和使用。对游标卡尺和螺旋测微器的学习,能使学生体会到微小量放大的方法是物理研究问题的重要方法。在教学中应重视对电学实验分析问题思路、方法的引导,指导学生归纳总结出电学实验设计的一般思路。本课时的内容还涉及了滑动变阻器的两种接法,是教学的重点也是难点。 1.某同学用游标卡尺分别测量金属圆管的内、外壁直径，游标卡尺的示数分别如图3(a)和(b)所示 .由图可读出，圆管内壁的直径为_______ cm，圆管外壁的直径为______ cm；由此可计算出金属圆管横截面的面积. 图3 2.读出图中给出的螺旋测微器的示数. 甲：________mm，乙：________mm，丙：________mm. 3.在“测定金属丝的电阻率”的实验中： (1)用螺旋测微器测量金属丝的直径，其示数如图2所示，则该金属丝直径的测量值d＝________ mm. 图2 (2)请根据如图3甲所示电路图，用笔画线代替导线将图乙中的实验器材连接起来，并使滑动变阻器的滑片P置于b端时接通电路后的电流最小． 图3 (3)若通过测量可知，金属丝的长度为l，直径为d，通过金属丝的电流为I，对应金属丝两端的电压为U，由此可计算得出金属丝的电阻率ρ＝________.(用题目所给字母和通用数学符号表示) 本节课学习中，你有哪些收获，还有哪些问题？ 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $ 4.实验：测量金属的电阻率 导学案 1.物理观念：了解测量金属丝电阻率的原理及要测量的数据和方法。 2.科学思维：通过实验数据的分析，提升分析推理能力。 3.科学探究：能根据实验原理,设计测量金属丝电阻率的实验方案，并选取实验器材，完成实验探究；能正确进行实验器材连线和规范操作；能对测量数据进行分析，并进行误差分析。 4.科学态度与责任：通过对金属丝电阻率的测量，培养学生良好的思维习惯。 重点：掌握螺旋测微器和游标卡尺的原理及读数，会利用伏安法测量金属丝的电阻率。 难点：掌握螺旋测微器和游标卡尺的原理，会分析电流表内外接法的误差及选择内外接法的方法。 【知识回顾】 第3节 电阻定律 电阻率 一、实验探究 实验电路图如下 实验目的：探究导体电阻与导体长度L、横截面积S和材料的定量关系 实验方法：控制变量法 实验原理：伏安法 实验步骤：（1）控制材料、横截面积S不变，探究电阻R与长度L的关系 （2）控制材料、长度L不变，探究电阻R与横截面积S的关系 （3）控制长度L、横截面积S不变，探究电阻R与材料的关系 实验记录： 二、电阻定律 (1)内容：同种材料的导体，其电阻R与它的长度l成正比，与它的横截面积S成反比；导体电阻还与构成它的材料有关。 (2)公式：R＝ρ，式中ρ是比例系数，叫作这种材料的电阻率。 三、电阻率 1.意义：电阻率是一个反映材料导电性能的物理量； 2.定义：材料的电阻率在数值上等于用这种材料制成长度1m，横截面积为1m2的导体的电阻； 3.公式：ρ＝； 4.单位：欧姆·米，符号是Ω·m。 5.说明：电阻率跟导体的材料和温度有关 四、限流与分压 【自主预习】 第4节 实验：测量金属的电阻率 一、游标卡尺 1.构造：主尺、游标尺(主尺和游标尺上各有一个内、外测量爪)、游标卡尺上还有一个深度尺。 2.分类： 3.读数=主尺整mm值 + 游标尺的对齐刻度数×精确度。 二、螺旋测微器 1.构造 2.原理 精密螺纹的螺距为0.5mm，即D每旋转一周，F前进或后退0.5mm。可动刻度E上的刻度为50等份，每一小格表示0.01mm。 3.读数方法 测量读数=固定刻度+半刻度+可动刻度（+估读位）。 三、实验：测量金属的电阻率 思考与讨论1 一、游标卡尺 1.如图所示是游标卡尺的结构图。请大家结合游标卡尺的实物,认识游标卡尺的组成部分及其功能。 答案 游标卡尺的组成部分及其功能标注如下 2.如图所示，常见的游标卡尺有三类，分别是10分度、20分度、50分度。如果把游标尺的零刻度线与主尺的零刻度线对齐,你有什么发现? 答案 不管游标尺上有多少个刻度，游标尺的刻度部分的总长度比主尺上的同样多的小等分刻度少1 mm。 3.游标卡尺的读数练习1 答案 L=15+3×0.1=15.3(mm)。 4.游标卡尺的读数练习2 答案 L=20+0×0.1=20.0(mm) 5.游标卡尺的读数练习3 答案 L=52+6×0.1=52.6(mm) 6.游标卡尺的读数练习1（二十分度） 答案 L=24+5×0.05=24.25(mm) 7.游标卡尺的读数练习2（二十分度） 答案 L=105+0×0.05=105.00(mm) 8.游标卡尺的读数练习3（二十分度） 答案 L=15+7×0.05=15.35(mm) 9.游标卡尺的读数练习（五十分度） 答案 L=3+22×0.02=3.44(mm) 思考与讨论2 二、螺旋测微器 1.螺旋测微器（又叫千分尺）是比游标卡尺更精密的测量长度的工具，用它测长度可以准确到0.01mm，测量范围为几个厘米。如图所示，请同学们结合教材内容，说说螺旋测微器原理是什么？ 答案 精密螺纹的螺距为0.5mm，即D 每旋转一周，F 前进或后退0.5mm。可动刻度 E上的刻度为50等份，每一小格表示0.01mm。 2.要如何使用呢？ 答案 ①使用前应先检查零点，方法是缓缓转动保护旋钮，使测杆和测砧（固定小砧）接触，此时可动尺上的零刻线应当和固定刻度的零刻线对正。 ②左手持曲柄（U型框架），右手转动大旋钮使测杆与测砧间距稍大于被测物，放入被测物，转动保护旋钮K′到夹住被测物，听到“喀喀”声时停止。 ③拨固定旋钮使测杆固定后读数。 3.怎么读数？ 答案 测量读数=固定刻度+半刻度+可动刻度（+估读位）。 ①由固定刻度上读出毫米数（注意半毫米线有没有出来）; ②由可动刻度读对齐的格数,并估读,再乘以0.01; ③待测长度为两者之和。 4.读数练习1 答案 L=1+0.5+25.0×0.01=1.750(mm) 5.读数练习2 答案 L=2+0.0+34.3×0.01=2.343(mm) 6.读数练习3 答案 L=0+0.5+0.8×0.01=0.508(mm) 7.读数练习4 答案 L=0+0+49.5×0.01=0.495(mm) 8.读数练习5 答案 L=1.500mm 9.读数练习6 答案 L=0.906mm 思考与讨论3 三、实验：测量金属的电阻率 1.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。 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? 答案 没有区别，都为R=U/I。 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。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? 答案 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。 3.电流表是内接还是外接，应该如何选择呢？ 答案 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。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。 【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”)。 答案 (1)3.205 (2)5.015 (3)偏小 【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。 （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。 答案 (1)C (2)不同 (3)如图所示 【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”）。 答案 ① 0.200 ③ 相等 【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； （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 （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） 答案 (1)50.15 (2)4.700 (3)220 (4) 课堂小结： 本节课的内容主要涉及了测量工具的原理和使用。对游标卡尺和螺旋测微器的学习,能使学生体会到微小量放大的方法是物理研究问题的重要方法。在教学中应重视对电学实验分析问题思路、方法的引导,指导学生归纳总结出电学实验设计的一般思路。本课时的内容还涉及了滑动变阻器的两种接法,是教学的重点也是难点。 1.某同学用游标卡尺分别测量金属圆管的内、外壁直径，游标卡尺的示数分别如图3(a)和(b)所示 .由图可读出，圆管内壁的直径为_______ cm，圆管外壁的直径为______ cm；由此可计算出金属圆管横截面的面积 . 图3 答案　2.23　2.99 2.读出图中给出的螺旋测微器的示数 . 甲：________mm，乙：________mm，丙：________mm. 答案　3.550　3.205　0.900 3.在“测定金属丝的电阻率”的实验中： (1)用螺旋测微器测量金属丝的直径，其示数如图2所示，则该金属丝直径的测量值d＝________ mm. 图2 (2)请根据如图3甲所示电路图，用笔画线代替导线将图乙中的实验器材连接起来，并使滑动变阻器的滑片P置于b端时接通电路后的电流最小． 图3 (3)若通过测量可知，金属丝的长度为l，直径为d，通过金属丝的电流为I，对应金属丝两端的电压为U，由此可计算得出金属丝的电阻率ρ＝________.(用题目所给字母和通用数学符号表示) 答案　(1)0.384(0.383～0.385均可)　(2)　(3) 本节课学习中，你有哪些收获，还有哪些问题？ 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $