3.3 测量金属丝的电阻率 课件-2025-2026学年高二上学期物理粤教版必修第三册

该高中物理课件聚焦“用伏安法测量金属丝的电阻率”实验，系统涵盖实验原理、器材、步骤及数据处理，通过“讨论与交流”设问电流表内外接和滑动变阻器接法，衔接伏安法测电阻知识，搭建从电阻测量到电阻率计算的学习支架。 其亮点在于以科学探究为主线，通过多次测量取平均值、U-I图像法处理数据培养科学思维，结合误差分析深化物理观念，含实验视频辅助理解。例题覆盖器材选择、电路设计等，助力学生提升实验操作与问题解决能力，为教师提供结构化教学资源，提高教学效率。

Physics 第三章恒定电流 了解伏安法测电阻的思路及实验数据的处理方法 02 掌握测量金属丝电阻率的实验原理和 方法。 01 重难点 重点 (1)测一段金属丝的电阻时，电流表采用内接法，还是外接法？ A Rx V 答案　由于金属丝阻值较小，故选择电流表外接法。 公司logo 公司logo 讨论与交流 (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？ 限流式 分压式 公司logo 公司logo 讨论与交流 用伏安法测金属丝的电阻率 一、实验原理 R=ρ 伏安法测金属丝的电阻 R＝ 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＝ (原理式) 公司logo 公司logo 核心知识 用伏安法测金属丝的电阻率 一、实验原理 (原理图) 限流外接法 Rx A V E S 公司logo 公司logo 核心知识 E S P Rx A V 一、实验原理 (原理图) 分压外接法 公司logo 公司logo 核心知识 螺旋测微器、 、电压表、电流表、开关及导线、待测金属丝、电源(学生电源)、滑动变阻器。 毫米刻度尺 二、实验器材 公司logo 公司logo 核心知识 1.测量电阻丝直径 电阻丝比较细，所以可采用累积的方法测量，或用螺旋测微器(或游标卡尺在待测金属丝上三个不同位置各测一次直径并记录，取平均值。 三、实验步骤与数据处理 公司logo 公司logo 核心知识 2.连电路：按实验原理中的电路图连接实验电路。 3.量长度：用毫米刻度尺测量接入电路中的待测金属丝的有效长度， 重复测量3次并记录，取平均值。 测量次数 1 2 3 平均值 导线长l/m         导线直径d/m         公司logo 公司logo 核心知识 4.求电阻：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，电路经检查确认无误后，闭合开关S。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I和U的值，记入表格内，断开开关S。 测量次数 1 2 3 电阻平均值 电阻率ρ=R 电压U/V         电流I/A       电阻R/Ω       5.拆除实验电路，整理好实验器材。 公司logo 公司logo 核心知识 实验视频(限流式接法) 公司logo 公司logo 核心知识 误差分析 偶然误差 长度测量、直径测量时造成的误差 电压表、电流表读数造成的误差 系统误差 测量金属丝的电阻时，由于采用的是电流表外接法，测量值小于真实值，使电阻率偏小 由于金属丝通电后发热升温，会使金属丝的电阻率变大，造成测量误差。 四、误差分析 公司logo 公司logo 核心知识 五、注意事项 1.测量时应将金属丝拉直，反复测量三次，求其平均值，测金属丝直径一定要选三个不同的位置进行测量，求其平均值。 2.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两端电压最低的位置。 3.测电阻时，电流不宜过大，通电时间不宜太长，因为电阻率会随温度升高而改变。 4.为准确求出R的平均值，应多测几组U、I数值，然后采用U－I图像法求出电阻。 公司logo 公司logo 核心知识 1.在“测定金属丝的电阻率”的实验中，待测金属丝的电阻Rx约为3 Ω，实验室备有下列实验器材： A.电压表V(量程3 V，内阻约为3 kΩ) B.电流表A(量程0.6 A，内阻约为1 Ω) C.滑动变阻器R(0~10 Ω，额定电流0.5 A) D.电源E(电动势为3 V，内阻约为0.3 Ω) E.开关S，导线若干 例题 (1)为减小实验误差，应选用图中　　(填“甲”或“乙”)为该实验的电路原理图。  乙 根据>可知，电流表应外接，乙图符合题意。 例题 (2)现用刻度尺测得金属丝长度为60.00 cm，用螺旋测微器测得其直径示数如丙图，则直径为　　 　 mm。图丁为两电表的示数，则该金属丝的电阻率为　　　　　 Ω·m(结果保留3位有效数字)。  0.608 1.16×10-6 例题 螺旋测微器读数由固定刻度和可动刻度两部分组成，d＝0.5 mm＋0.01 ×10.8 mm＝0.608 mm；电压表量程为3 V，分度值为0.1 V，示数为1.20 V，电流表量程为0.6 A，分度值为0.02 A，示数为0.50 A，根据欧姆定律得，R＝＝2.4 Ω；金属丝的电阻率ρ＝≈1.16×10-6 Ω·m。 2.(2025·广州市高二期中)某兴趣小组在做“测定电阻丝的电阻率”的实验中，通过粗测电阻丝的电阻约为5 Ω，为了使测量结果尽量准确，从实验室找出以下供选择的器材： A.电池组(3 V) B.电流表A1(0~3 A，内阻约0.012 5 Ω) C.电流表A2(0~0.6 A，内阻约0.125 Ω) D.电压表V1(0~3 V，内阻约4 kΩ) E.电压表V2(0~15 V，内阻约15 kΩ) F.滑动变阻器R1(0~20 Ω，允许最大电流1 A) G.滑动变阻器R2(0~2 000 Ω，允许最大电流0.3 A) H.开关、导线若干 例题 (1)上述器材中，电流表应选___，电压表应选___，滑动变阻器应选___ (填写器材前的字母)。电路应选图____(填“甲”或“乙”)。  C D F 乙 参考数据：通过粗测电阻丝的电阻约为5 Ω， A.电池组(3 V) B.电流表A1(0~3 A，内阻约0.012 5 Ω) C.电流表A2(0~0.6 A，内阻约0.125 Ω) D.电压表V1(0~3 V，内阻约4 kΩ) E.电压表V2(0~15 V，内阻约15 kΩ) F.滑动变阻器R1(0~20 Ω，允许最大电流1 A) G.滑动变阻器R2(0~2 000 Ω，允许最大电流0.3 A) 例题 电池组电压为3 V，为确保电压表的安全与精度，电压表应选择0~3 V，即电压表选择D。 由于待测电阻丝的电阻约为5 Ω，则通过电阻丝的最大电流约为I＝ A＝0.6 A，为确保电流表的安全与精度，电流表应选择0~0.6 A，即电流表选择C。 为确保电压与电流测量数据的连续性，滑动变阻器选择总阻值与待测电阻丝电阻相差小一些的0~20 Ω，即滑动变阻器选择F。 由于≈＝800>≈＝40，表明电流表的分压影响大，测量电路应排除电流表分压影响，采用电流表外接法，可知，电路应选题图乙。 (2)请根据在(1)问中所选的电路图，完成实物连接。 例题 (3)若用螺旋测微器测得电阻丝的直径d的读数如图，则读数为　　　 mm。  0.900 (4)利用上述电路求得Rx的阻值、电阻丝的直径d，再利用刻度尺求得电阻丝接入电路的长度l，利用ρ＝求得此电阻丝的电阻率。 根据螺旋测微器的读数规律，该读数为 0.5 mm＋0.01×40.0 mm＝0.900 mm。 例题 3.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)。  0.399(0.398、0.400均可) 由题图甲可知，螺旋测微器的读数为0＋39.9×0.01 mm＝0.399 mm。 例题 (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，记录数据如表： 次数 U/V I/A 1 0.10 0.020 2 0.30 0.060 3 0.70 0.160 4 1.00 0.220 5 1.50 0.340 6 1.70 0.460 7 2.30 0.520 例题 由以上实验数据可知，他们测量Rx采用的电路图是　　图(选填“乙”或“丙”)。  次数 U/V I/A 1 0.10 0.020 2 0.30 0.060 3 0.70 0.160 4 1.00 0.220 5 1.50 0.340 6 1.70 0.460 7 2.30 0.520 乙 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。 例题 (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，电压表或电流表不被烧坏。 例题 (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 例题 标出第4、6次测量数据的坐标点，连接坐标系内各测量数据的坐标点，作出U－I图线如图(b)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。 (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 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 (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　　 。  A.用螺旋测微器测量金属丝的直径时，由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 CD 例题 由读数而引起的误差是偶然误差，由于电压表与电流表的内阻引起的误差是系统误差，A、B错误； 若将电流表和电压表的内阻计算在内，则消除了电表内阻对实验产生的影响，即消除了由测量仪表引起的系统误差，C正确； 用U－I图像处理数据，体现了多次测量求平均值的思想，而且剔除了个别偶然误差比较大的点，如图线中的第6个点，故可以减小偶然误差，D正确。 4. 国标(GB/T)规定自来水在15 ℃时的电阻率应大于13 Ω·m。某同学利用图甲电路测量15 ℃自来水的电阻率，其中内径均匀的圆柱形玻璃管侧壁连接一细管，细管上加有阀门K以控制 管内自来水的水量，玻璃管两端接有导电活塞(活塞电阻可忽略)，右活塞固定，左活塞可自由移动。实验器材还有：电源(电动势约为3 V，内阻可忽略)，电压表V1(量程为0~3 V，内阻很大)，电压表V2(量程为0~3 V，内阻很大)，定值电阻R1(阻值4 kΩ)，定值电阻R2(阻值2 kΩ)，电阻箱R(最大阻值9 999 Ω)，单刀双掷开关S，导线若干，游标卡尺，刻度尺。 例题 实验步骤如下： A.用游标卡尺测量玻璃管的内径d； B.向玻璃管内注满自来水，并用刻度尺测量水柱长度L； C.把S拨到1位置，记录电压表V1示数； D.把S拨到2位置，调整电阻箱阻值，使电压表V2示数与电压表V1示数相同，记录电阻箱的阻值R； E.改变玻璃管内水柱的长度，重复实验步骤C、D，记录每一次水柱长度L和电阻箱阻值R； F.断开S，整理好器材。 例题 (1)测量玻璃管的内径d时，游标卡尺示数如图乙所示，则d＝　　 mm。  30.00 根据游标卡尺的读数规则，玻璃管的内径d＝30 mm＋0×0.05 mm＝30.00 mm。 例题 (2)玻璃管内水柱的电阻Rx的表达式为Rx＝　　 (用R1、R2、R表示)。  把S拨到1位置，记录电压表V1示数，得到通过水柱的电流I1＝，由闭合电路欧姆定律，有E＝U＋Rx。把S拨到2位置，调整电阻箱阻值，使电压表V2示数与电压表V1示数相同，记录电阻箱的阻值R，得到该支路的电流I2＝，由闭合电路欧姆定律，有E＝U＋R2，联立解得Rx＝。 例题 (3)利用记录的多组水柱长度L和对应的电阻箱阻值R的数据，绘制出如图丙所示的R－关系图像。自来水的电阻率ρ＝　 Ω·m(结果保留2位有效数字)。  14 由电阻定律Rx＝ρ，Rx＝，联立解得R＝·。R－关系图线的斜率k＝0.4×103 Ω·m，k＝，S＝，解得ρ＝＝14 Ω·m。 例题 (4)本实验中若电压表V1内阻不是很大，则自来水电阻率的测量结果将 　 　(选填“偏大”“不变”或“偏小”)。  偏大 本实验中，若电压表V1内阻不是很大，则通过水柱的电流I1大于测量值，得到Rx>，即自来水电阻的测量值偏大，自来水电阻率的测量结果将偏大。 例题 本课结束 Keep Thinking! Lavf58.12.100 $电阻率是反映材料导体导电性能的物理量，下面我们来测量导体的电阻率。实验器材，长约50厘米的镍铬合金丝、学生电源、电流表、电压表，最大阻值为50欧的滑动变阻器、螺旋测微器、开关、导线等。实验原理，根据电阻定律R等于ULBS只要测量出镍铬合金丝的长度L和它的直径D计算出导线的横截面积S并用电流表和电压表测出镍铬合金丝上的电流和两端的电压，就可以计算出金属导线的电阻率柔等于派D方U比4IL实验步骤，用螺旋测微器在背侧镍铬合金丝上的三个不同位置各测一次直径D。记录在表中求出其平均值。用螺旋测微器测量时当接近电阻丝时需转动微调旋钮，用毫米刻度尺测量接入电路中的被测金属导线的有效长度L为0.5米。按如图所示的电路图连接好电路，测出镍铬合金丝上的电流和两端的电压。将测得的数据带入电阻率计算公式中，计算出镍铬合金丝的电阻率。