1.导学案 第十一章 电路及其应用 3. 第3课时 实验：金属丝电阻率的测量（配套word）-【满分思维】2025-2026学年高中物理必修第三册（人教版）教师用书

该高中物理导学案聚焦“金属丝电阻率的测量”实验，引导学生理解实验原理，连接伏安法测电阻、电阻定律等知识，构建从原理到操作的学习支架，帮助掌握实验方法及误差分析。 导学案突出科学探究与科学思维，实验步骤强调多次测量求平均值、图像法处理数据，误差分析培养严谨态度，典例涵盖原型与创新实验，提升学生数据处理和问题解决能力，符合物理观念与科学探究素养要求。

第3课时　实验:金属丝电阻率的测量 必备知识·实验探究 一、实验目的 1.理解测量电阻率的实验原理及实验方法。 2.通过分组实验,学会测量导体的电阻率,并能进行误差分析。 3.通过测量电阻等过程,进一步形成自觉遵守实验操作规程和谨慎操作的习惯。 二、实验器材 被测金属丝,直流电源(4 V),电流表(0~0.6 A),电压表(0~3 V),滑动变阻器(50 Ω),开关,导线若干,螺旋测微器,毫米刻度尺。 三、实验原理与设计 1.把金属电阻丝接入电路中,用伏安法测金属丝的电阻R(R=)。电路原理图如图所示。 2.用毫米刻度尺测出接入电路的金属丝的长度l,用螺旋测微器测出金属丝的直径d,算出横截面积S(S=)。 3.由电阻定律R=ρ,得ρ===,求出电阻率。 四、实验步骤 1.测直径:用螺旋测微器在待测金属丝上三个不同位置各测一次直径,求平均值,并记录。 2.连电路:按实验原理与设计中的电路图连接实验电路。 3.测长度: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,求平均值并记录。 4.测电阻:把滑动变阻器的滑动触头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。改变滑动变阻器滑动触头的位置,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。 U/V I/A 5.拆除实验电路,整理好实验器材。 [交流讨论] 测量金属丝直径,是在连入电路之前还是之后? 提示:为了方便,测量直径时应在金属丝连入电路之前。 五、数据处理 1.金属丝的电阻 (1)平均值法:可以用每次测量的U、I分别计算出金属丝的电阻,再求平均值作为金属丝的电阻。 (2)图像法:建立U-I坐标系,将测量的对应U、I值描点作出图像,利用图像斜率来求出金属丝的电阻R。 2.电阻率的计算 将测得的R、l、d的值,代入电阻率计算公式ρ==中,计算出金属丝的电阻率。 六、误差分析 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。 2.采用伏安法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,使电阻率的测量值偏小。 3.金属丝的长度测量、电流表和电压表的读数等会带来偶然误差。 4.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。 【辨析明理】 判断下列说法的正误 (1)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。 (　　) (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,通电时间不宜过长。 (　　) (3)在采用图像法描点时,要尽量使各点间的距离小一些。 (　　) (4)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。 (　　) 提示:(1)√　(2)√　(3)×　(4)√ 典例精研·创新思维 类型一 教材原型实验 角度1　实验原理和实验操作 [典例1](2025·南京高二检测)一同学要测量某均匀导体的材料的电阻率,现有量程为0~3 V、内阻约为3 kΩ的电压表和量程为0~0.6 A、内阻约为0.1 Ω的电流表。采用分压电路接线,待测导体Rx阻值约为100 Ω。 (1)用螺旋测微器测导体的直径d,用游标卡尺测导体的长度l,如图甲所示,则d=　1.843　mm, l=　4.240　cm。  (2)图乙是未完成的实物连线图,图中a为待测导体右端接线柱,b为电流表正接线柱,c为滑动变阻器左上端接线柱,d为滑动变阻器左下端接线柱。则导线①应连接　b　(选填“a”或“b”),导线②应连接　d　(选填“c”或“d”)。  (3)实验中测得导体的电阻为101 Ω,计算该导体材料的电阻率ρ=　6×10-3 Ω·m　(利用数据估算,结果保留一位有效数字)  【解析】(1)螺旋测微器的精确度为0.01 mm,读数为d=1.5 mm+34.3×0.01 mm=1.843 mm;游标卡尺的精确度为0.05 mm,读数为l=4.2 cm+8×0.05 mm=4.240 cm; (2)由于Rx>,因此采用电流表内接法,以减小实验误差,故导线①应接b;由题意可知,本实验采用分压接法,故导线②要与d接通; (3)由电阻定律Rx=ρ,导体的横截面积S=π()2,联立得ρ==6×10-3 Ω·m。 答案:(1)1.843　4.240　(2)b　d　(3)6×10-3 Ω·m 角度2　实验数据处理 [典例2](2025·信阳高二检测)为研究某金属导线材料的电阻率,实验小组用如图甲所示电路进行实验,调节金属导线上可动接线柱Q的位置(如图乙所示),可以改变导线接入电路的长度。实验器材如下: 待测金属导线一根; 电压表一个,量程为0~3 V,内阻约为3 kΩ; 电流表一个,量程为0~0.6 A,内阻约为0.1 Ω; 滑动变阻器R1(阻值范围为0~10 Ω,允许通过的最大电流为0.1 A); 滑动变阻器R2(阻值范围为0~20 Ω,允许通过的最大电流为1 A); 干电池两节,开关一个,导线若干,螺旋测微器一个。 (1)请用笔画线代替导线,将图乙中未连接的导线补完整。 (2)图甲中开关S闭合之前,应将滑动变阻器的滑片P置于　A　(选填“A”或“B”)端。  (3)用螺旋测微器测量金属导线的直径如图丙所示,则导线的直径d=　1.850　mm。  (4)多次改变导线接入电路的长度L,测量不同长度时的电阻Rx,作Rx-L图像如图丁所示,测得图像中直线的斜率为k,则该金属导线的电阻率为 　(用k和d表示)。  【解析】(1)由图甲可知,采用电流表外接,滑动变阻器用分压式接法,则电路如图。 (2)图甲中开关S闭合之前,应将滑动变阻器的滑片P置于A端。 (3)用螺旋测微器测量金属导线的直径 d=1.5 mm+35.0×0.01 mm=1.850 mm。 (4)根据Rx=ρ=L,由题意可知k=,解得ρ=。 答案:(1)图见解析　(2)A　(3)1.850　(4) 类型二 创新型实验 [典例3](2025·太原高二检测)某同学想测量绕制滑动变阻器的金属丝的电阻率ρ。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(阻值为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。 (1)该同学首先截取了一段长为L的金属丝,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D=　0.500　mm。  (2)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。 (3)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)  (4)继续微调R,重复(3)的测量过程,得到多组测量数据,以U2为纵坐标,U1为横坐标,根据测得的数据绘制出U2-U1图像,若图像的斜率为k,则金属丝的电阻为 　(用k、R0表示)。  得到的多组测量数据如表所示,根据表格数据,在图丙中作出了U2-U1图像,则可求得金属丝的电阻r=　10(9~11均可)　Ω(结果保留两位有效数字)。  U1/mV 0.50 0.70 0.90 1.15 1.40 U2/mV 0.99 1.39 1.80 2.28 2.80 (5)待测金属丝所用材料的电阻率ρ= 　(用D、L、k、R0表示)。  【解析】(1)螺旋测微器测量金属丝的直径D=50.0×0.01 mm=0.500 mm; (3)由电路可知,流过待测金属丝的电流I=,金属丝的电阻r==; (4)根据r=解得U2=U1,则k= 解得r=;作出U2-U1图像, 则k==2,解得r== Ω=10 Ω。 (5)根据r=ρ,解得ρ=。 答案:(1)0.500　(3)　 (4)　10(9~11均可)　(5) [创新角度] (1)实验器材的创新。本题利用电压表和定值电阻测量金属丝的电阻。 (2)数据处理的创新。本题根据U2-U1图像求金属丝的电阻。 - 4 - 学科网（北京）股份有限公司 $