第6节 科学测量：金属丝的电阻率-【金版新学案】2025-2026学年高中物理必修第三册同步课堂高效讲义配套课件（鲁科版）

该高中物理课件聚焦“金属丝的电阻率测量”，核心涵盖伏安法测电阻原理、电流表内外接法选择、滑动变阻器限流与分压接法，通过实验设计衔接电阻定律，构建从理论到实践的学习支架。 其亮点在于以科学思维分析内外接法误差原因与适用条件，结合科学探究呈现实验步骤、数据处理及误差分析实例，辅以拓展创新题（如导电液体电阻率测量）。助力学生形成物理观念，提升实验操作与推理能力，教师可依托分层练习优化教学效率。

第6节　科学测量：金属丝的电阻率 　　　　 第3章　恒定电流 探究过程　梳理要点 1 合作交流　应用拓展 2 随堂演练　对点落实 3 内容索引 2 3 4 5 6 7 8 9 1 10 11 12 13 探究过程　梳理要点 返回 一、伏安法测电阻 用伏安法测电阻，其原理为I＝，则R＝，即测出导体两端的电压和通过的电流，便可计算出导体的电阻。 二、电流表内、外接法 1．两种接法的比较   内接法 外接法 电路图 误差原因 电流表分压U测＝Ux＋UA 电压表分流I测＝Ix＋IV 电阻测量值 R测＝Rx测量值大于真实值 R测＝<Rx测量值小于真实值 适用条件 Rx≫RA Rx≪RV 2.两种接法的选择 (1)比较法 ①若Rx≪RV，说明电压表的分流作用较弱，应用电流表外接法； ②若Rx≫RA，说明电流表的分压作用较弱，应选用电流表内接法。 (2)比值法 ①若>，应选用电流表内接法； ②若<，应选用电流表外接法； ③若，两种接法均可。 三、滑动变阻器的两种接法 1．滑动变阻器的两种接法(限流电路、分压电路)   限流电路 分压电路 电路图 闭合开关前 滑片的位置 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上得到的电压为零 R两端的电压范围 U～U 0～U 通过R的电流范围 ～ 0～ 2．两种接法的适用条件 (1)限流式接法适合测量阻值小的电阻(与滑动变阻器总电阻相比相差不多或比滑动变阻器的总电阻还小)。因为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)。因为R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。 (3)以下几种情况必须采用分压式接法 ①若采用限流式接法不能使电路中电流满足实验要求，即不论怎样调节滑动变阻器，待测电阻上的电流(或电压)都会超过电流表(或电压表)的量程，或超过待测电阻的额定电流，则必须选用分压式接法。 ②若待测电阻的阻值比滑动变阻器总电阻大得多，以致在限流电路中，滑动变阻器的滑动触头从一端滑到另一端时，待测电阻上的电流或电压变化范围不够大，不利于多次测量平均值，此时应改用分压式接法。 ③若实验中要求电压从零开始连续可调，则必须采用分压式接法。 (4)在两种电路均可使用的情况下，应优先采用限流式接法，因为限流式接法电路简单，能耗低。 四、测量金属丝的电阻率 1．实验目的 (1)测量金属丝的电阻率。 (2)学习伏安法测电阻的方法。 2．实验器材 刻度尺、螺旋测微器、学生电源、滑动变阻器、电压表、电流表、开关、金属丝、导线。 3．实验原理 (1)把金属丝接入如图所示的电路中，用伏安法测金属丝的电阻Rx。由于金属丝的电阻较小，选择电流表外接法；由于不要求电压必须从0开始调节，所以一般可以选择滑动变阻器限流式接法。 (2)用毫米刻度尺测出金属丝的长度l，用螺旋测微器测出金属丝的直径d，算出横截面积S。 (3)由电阻定律R＝ρ，得ρ＝，求出电阻率。 4．实验步骤 (1)用螺旋测微器在不同位置多次测量金属丝的直径，算出其平均值。 (2)把金属丝两端固定在接线柱上使其拉直，用刻度尺多次测量接入电路部分的金属丝的长度，算出其平均值。 (3)按设计的电路图连接电路，并将滑动变阻器的滑片置于阻值最大端。 (4)闭合开关，改变滑片位置，测出若干组电流、电压值，填入设计的表格中。 (5)测量结束后打开开关，拆除电路，整理实验器材。 5．数据分析 将测量的数据记入设计的表格中，并计算出金属丝的阻值、横截面积和长度，将以上计算出的数据代入ρ ＝R，求出电阻率。 返回 6．注意事项 (1)因一般金属丝电阻较小，为了减小实验的系统误差，必须选择电流表外接法。 (2)本实验若用限流式接法，在接通电源之前应将滑动变阻器调到阻值最大状态。 (3)测量l时应测接入电路中的金属丝的有效长度(即两接线柱之间的长度)；在金属丝的3个不同位置上用螺旋测微器测量直径d。 (4)电流不宜过大(电流表用0～0.6 A量程)，通电时间不宜太长，以免电阻率因温度升高而变化。 合作交流　应用拓展 返回 类型一　教材原型实验 一、实验原理与器材选取 用伏安法测量某电阻Rx的阻值，现有实验器材如下： A．待测电阻Rx：范围在5～8 Ω，额定电流0.45 A B．电流表A1：量程0～0.6 A(内阻0.2 Ω) C．电流表A2：量程0～3 A(内阻0.05 Ω) D．电压表V1：量程0～3 V(内阻3 kΩ) E．电压表V2：量程0～15 V(内阻15 kΩ) F．滑动变阻器R：0～100 Ω G．蓄电池：电动势12 V H．导线，开关 为了较准确地测量，并保证器材安全，电流表应选____，电压表应选_____，并画出电路图。 A1　 V1　 答案： 例1 待测电阻Rx的额定电流为0.45 A，应选电流表A1，额定电压Umax＝0.45×8 V＝3.6 V，应选电压表V1；由于 Ω，，因此选用电流表的外接法测电阻；因为电压表V1量程小于3.6 V，且要较准确地测量，故变阻器R应选择分压式接法，其电路如图所示。 针对练．在做“测定金属丝的电阻率”的实验时，若待测金属丝的电阻约为5 Ω，要求测量结果尽量准确，提供以下器材： A．电池组(电动势约3 V) B．电流表(3 A，内阻约0.012 5 Ω) C．电流表(0.6 A，内阻约0.125 Ω) D．电压表(3 V，内阻约4 kΩ) E．电压表(15 V，内阻约15 kΩ) F．滑动变阻器(0～20 Ω，允许最大电流1 A) G．滑动变阻器(0～2 000 Ω，允许最大电流0.3 A) H．开关、导线若干 (1)实验时电流表、电压表和滑动变阻器应分别选取____、____和____。(填写仪器前字母代号) C　 D　 F　 因电源电动势约为3 V，电压表量程应选用3 V，通过待测电阻的最大电流Imax＝＝0.6 A，电流表量程应选用0.6 A，为方便实验操作，滑动变阻器应选最大阻值较小的20 Ω，所以电流表、电压表和滑动变阻器应分别选用C、D、F。 (2)测电阻时，电流表、电压表、待测电阻Rx在组成测量电路时，应采用电流表_____(选填“内”或“外”)接法，测量值比真实值偏_____(选填“大”或“小”)。 外　 小 因＞，测量电路应采用电流表外接法；因电流表示数实际为待测电阻与电压表并联的总电流，测得电阻为待测电阻与电压表并联的总电阻，实验测量结果比真实值偏小。 二、 数据处理和误差分析 在“测定金属的电阻率”的实验 中，某同学进行了如下测量： (1)用毫米刻度尺测量接入电路中的被 测金属丝的有效长度。测量3次，求出其平均值l。其中一次测量结果如图甲所示，金属丝的另一端与刻度尺的零刻度线对齐，图中读数为_______________________________cm。用螺旋测微器测量金属丝的直径，选不同的位置测量3次，求出其平均值d。其中一次测量结果如图乙所示，图中读数为______________________________mm。 例2 24.13(24.11～24.15 cm之间均对)　 0.518(0.515～0.519 mm之间均对) 刻度尺的最小分度是1 mm，故金属丝的测量长度为24.13 cm。螺旋测微器中主尺半毫米刻度线已露出，故金属丝的直径为0.518 mm。 (2)采用如图所示的电路测量金属丝AB的电阻。调节滑动变阻器，若其中一次测量两表读数分别如图中(a)、(b)所示，则电压表读数为___________________________V，电流表读数为______A，AB电阻的测量值大小为___________________________Ω(保留一位小数)，根据所连接的电路可知，该电阻的测量值比真实值______(填“偏大”或“偏小”)。 2.17(2.15～2.19 V之间均对)　 0.16　 13.6(13.4～13.7 Ω之间均对)　 偏小 从电路实物图可知，电压表量程为0～3 V，读数为2.17 V。电流表量程为0～0.6 A，故读数为0.16 A。故R＝ Ω≈13.6 Ω。由于电流表采用外接法，电压表的内阻不是无穷大，电压表分流，故电流表的测量值大于真实值，由R＝可知，电阻的测量值偏小。 (3)根据以上测量值，求出电阻率ρ＝________Ω·m。(答案保留两位有效数字) 1.2×10-5 由R＝ρπd2，可得 ρ＝≈1.2×10-5 Ω·m。 针对练．在测定金属的电阻率的实验中，金属导线长约0.8 m，直径小于1 mm，电阻在5 Ω左右，实验步骤如下： (1)用米尺测量金属导线的长度，测三次，求出平均值l，在金属导线的不同位置用______________测量直径，求出平均值d。 螺旋测微器 金属导线的直径用螺旋测微器测量。 (2)用伏安法测量金属导线的电阻R。试把图中所给的器材连接成测量R的合适电路。图中电流表的量程为0～0.6 A，内阻接近1 Ω，电压表的量程为0～3 V，内阻为几千欧，电源的电动势为6 V，变阻器的阻值为0～20 Ω，在闭合开关前，变阻器的滑动触点应处于正确位置。 答案：连线如图所示 电路图如答案图所示。接电路图时，由于被测金属导线的电阻值较小，应采用电流表外接法，并且滑动变阻器采取限流式，闭合开关前，滑动变阻器的滑片处在最大阻值处。 (3)用上面测得的金属导线长度l、直径d和电阻R，可根据电阻率的表达式ρ ＝________算出所测金属的电阻率。 由电阻定律R＝ρ，有ρ＝。 类型二　实验拓展与创新 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，长度为______cm，直径为______________________ mm。 例3 5.01　 5.316(5.313～5.318均可) 游标卡尺的精度为0.1 mm，所以L＝(50＋1×0.1)mm＝5.01 cm，螺旋测微器的读数为d＝(5＋31.6×0.01)mm＝5.316 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_____处(选填“大”或“小”)；将S2拨向接点1，闭合S1，调节R1，使电流表示数为I0。 ②将电阻箱R2的阻值调至最____(选填“大”或“小”)，S2拨向接点2；保持R1不变，调节R2，使电流表示数仍为I0，此时R2阻值为1 280 Ω。 大　 大　 为了保护电流表，在接通电路之前，要使电路中的总电阻尽可能大，然后慢慢减小电路中的电阻，故①中滑动变阻器R1的阻值应置于最大处，②中的电阻箱R2的阻值应调至最大处。 (3)由此可知，圆柱体的电阻为________Ω。 1 280 将S1闭合，S2拨向接点1时，其等效电路图如图1所示。   当S2拨向2时，其等效电路图如图2所示。 由欧姆定律知I＝，当I相同均为I0时，R2＝R圆柱体，所以R圆柱体＝1 280 Ω。 返回 随堂演练　对点落实 返回 1．在“测定金属丝电阻率”的实验中，由ρ＝可知，对实验结果的准确性影响最大的是 A．导线直径d的测量 B．电压U的测量 C．电流I的测量 D．导线长度l的测量 四个选项中的四个物理量对金属丝的电阻率均有影响，但影响最大的是直径d，因为在计算式中取直径的平方。 √ 2．用伏安法测电阻，可采用如图所示的甲、 乙两种接法。若所用电压表内阻为5 000 Ω， 电流表内阻为0.5 Ω。 (1)当测量100 Ω左右的电阻时，宜采用____ (选填“甲”或“乙”)电路。 甲　 Ω＝50 Ω<Rx，Rx为大电阻，故电流表采用内接法误差较小，应用甲电路。 (2)现采用乙电路测量某电阻的阻值时，两电表的读数分别为10 V、0.5 A，则此电阻的测量值为_____Ω，真实值为______Ω。 20　 20.1 如果采用乙电路，则有：R测＝ Ω＝20 Ω，＝I，解得Rx＝20.1 Ω。 3．在“测定金属丝电阻率”的实验中需要测出其长度l、直径d和电阻R。 (1)若用图甲所示电路图测金属丝的电阻，则测量结果将比真实值______。(选填“偏大”或“偏小”) 甲 偏小　 题图甲中电流表采用外接法，故测量值偏小。 (2)用电压表和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______ V，电流表的读数为______A。   乙 2.60　 0.52 电压表精度为0.1 V，其读数为2.60 V；电流表精度为0.02 A，其读数为0.52 A。 4．如图所示是一同学测量某导电液体电阻率的实物连线图。图中均匀的长直玻璃管内径为d，里面充满待测导电液体，玻璃管两端各装有一电极，电极距离为L。 (1)根据实物连线图在虚线框内画出实验的电路原理图，其中导电液体用电阻Rx表示。 电路原理图如图所示 (2)在接通电路前，为保证器材安全，滑动变阻器的滑片P应移到最____端(选填“左”或“右”)。在电路调试时，该同学发现：闭合开关S1后，单刀双掷开关S2接到a接点时电压表示数为4.5 V、电流表示数为180 μA；单刀双掷开关S2接到b接点时电压表示数为4.6 V、电流表示数为164 μA。正式测量时，为减小实验误差，单刀双掷开关S2应接到____点(选填“a”或“b”)。 右　 b　 接通电路前为保证电路的安全，应使滑动变阻器接入电路中的电阻最大，即滑片应移到最右端。分别使用内接法和外接法时电流表示数变化大，电压表示数变化小，说明电流表对示数影响较小，即电流表内阻远小于被测电阻，为减小误差应当采用电流表内接法，故接b点。 (3)该同学正确完成实验，测得该段液体的电阻R0，则该导电液体的电阻率的表达式为ρ＝ ________(用R0、L、d等表示)。 根据欧姆定律R＝、电阻定律ρ＝及S＝可得电阻率ρ＝。 5．一课外实验小组用如图(a)所示的电路测量某待测电阻Rx的阻值，图中R0为标准定值电阻(R0＝20.0 Ω)；V可视为理想电压表；S1为单刀单掷开关，S2为单刀双掷开关；E为电源；R为滑动变阻器。采用如下步骤完成实验。 (1)按照实验原理线路图(a)，将图(b)中实物连线； 答案： 根据原理图进行实物连线，注意滑动变阻器的接法，如图所示。 (2)将滑动变阻器滑动端置于适当的位置，闭合S1； (3)将开关S2掷于1端，改变滑动变阻器滑动端的位置，记下此时电压表V的示数U1；然后将S2掷于2端，记下此时电压表V的示数U2； (4)待测电阻阻值的表达式Rx＝___________(用R0、U1、U2表示)； R0　 I＝ 联立得：Rx＝R0。 (5)重复步骤(3)，得到如下数据： (6)利用上述5次测量所得的平均值，求得Rx＝______Ω。(保留一位小数)   1 2 3 4 5 U1/V 0.25 0.30 0.36 0.40 0.44 U2/V 0.86 1.03 1.22 1.36 1.49 3.44 3.43 3.39 3.40 3.39 48.2 的平均值为＝3.41 Rx＝R0＝(3.41－1)×20.0 Ω＝48.2 Ω。 返回 谢 谢 观 看 第3章　恒定电流 2 3 4 5 6 7 8 9 1 10 11 12 13 $