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

该高中物理课件围绕“测量金属丝的电阻率”，第1课时系统讲解游标卡尺、螺旋测微器、电表的构造与读数，第2课时衔接实验原理、器材使用及数据处理，构建从基础工具到综合实验的学习支架。 其亮点在于通过典例分类（如游标卡尺不同分度读数、伏安法内外接选择）强化科学思维中的模型建构与科学推理，结合实验步骤中的多次测量、误差分析培养科学探究能力。学生能提升实验技能，教师可依托系统资源优化教学。

第三节　测量金属丝的电阻率 第1课时　长度的测量及测量工具的选用 1 课前知识梳理 1 典例分类讲解 2 内 容 索 引 随堂巩固落实 3 课前知识梳理 PART 01 第一部分 3 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．(如图1所示) ‹#› 返回导航 2．用途：测量厚度、长度、深度、内径、外径等． 3．使用：当外(内)测量爪一侧的两个刃接触时，游标尺上的零刻度线与主尺上的零刻度线正好对齐．将被测物体夹(套)在这两个刃之间，把主尺读数和游标卡尺读数相加，就是被测物体的长度． ‹#› 返回导航 二、螺旋测微器 1．构造   如图2所示，它的测砧A和固定刻度B固定在尺架C上，可动刻度E、粗调旋钮D和微调旋钮D′是与测微螺杆F连在一起的，并通过精密螺纹套在B上． ‹#› 返回导航 2．使用方法 当A与F并拢时，可动刻度E的零点恰好跟固定刻度B的零点重合，逆时针旋转旋钮D，将测微螺杆F旋出，把被测物体放入A、F之间的夹缝中，再顺时针旋转旋钮D，F快要接触被测物时，要停止使用旋钮D，改用微调旋钮D′，听到“喀喀”声时停止． ‹#› 返回导航 三、电压表、电流表的读数 1．首先要弄清电表量程，即指针指到最大刻度时电表允许通过的最大电压或电流值． 2．根据表盘总的刻度数确定精确度，即每一小格表示的值，同时确定读数有效数字所在的位数． 3．按照指针的实际位置进行读数． ‹#› 返回导航 4．(1)0～3 V量程的电压表和0～3 A量程的电流表读数方法相同，此量程下的精确度分别是0.1 V和0.1 A，还要估读到下一位，即读到小数点后面两位． (2)对于0～15 V量程的电压表，精确度是0.5 V，在读数时只要求读到小数点后面一位． (3)对于0～0.6 A量程的电流表，精确度是0.02 A，在读数时只要求读到小数点后面两位，这时要求“半格估读”，即读到最小刻度的一半0.01 A． ‹#› 返回导航 典例分类讲解 PART 02 第二部分 10 题型一　游标卡尺的原理与读数 1．原理：利用主尺的单位刻度(1 mm)与游标尺的单位刻度之间固定的微量差值来提高测量精度． 不管游标尺上有多少个小等分刻度，它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.常见的游标卡尺有10分度、20分度、50分度三种，其规格见下表：  刻度格数(分度) 刻度总长度 1 mm与每小格的差值 精确度 10 9 mm 0.1 mm 0.1 mm 20 19 mm 0.05 mm 0.05 mm 50 49 mm 0.02 mm 0.02 mm ‹#› 返回导航 2.读数 若用x表示从主尺上读出的整毫米数，K表示从游标尺上读出与主尺上某一刻度线对齐的游标的格数，则记录结果表示为(x＋K×精确度) mm. ‹#› 返回导航 √ 　　　用10分度的游标卡尺测量某物体长度，测得的读数如图所示，则该物体的长度为(　　) A.1.7 mm　　　　　　 B．1.37 mm C．1.2 mm D．13.7 mm [解析]　由题图可知，游标尺为10分度，且第7个小格与主尺对齐，则物体的长度l＝13 mm＋0.1×7 mm＝13.7 mm. ‹#› 返回导航 √ 　　　用20分度的游标卡尺测量某物体长度，测得读数如图所示，则物体的长度为(　　)   A．20.30 mm B．20.30 cm C．20.3 mm D．21.30 mm [解析]　游标卡尺的固定刻度读数为20 mm，游标尺读数为0.05×6 mm＝0.30 mm，所以最终读数为20 mm＋0.30 mm＝20.30 mm. ‹#› 返回导航 题型二　螺旋测微器的原理与读数 1．原理 精密螺纹的螺距是0.5 mm，即旋钮D每转一周，测微螺杆F前进或后退0.5 mm，可动刻度分成50等份，因此每旋转一格，对应测微螺杆F前进或后退0.01 mm.0.01 mm即为螺旋测微器的精确度． 2．读数方法 L＝固定刻度示数＋可动刻度示数(估读一位)×分度值． 注意事项　(1)读数时要准确到0.01 mm，还要估读一位，即测量结果若用毫米做单位，则小数点后面必须保留3位． (2)读数时，要注意固定刻度上半毫米刻度线是否露出． ‹#› 返回导航 √ 　　　用螺旋测微器测量某圆柱体的直径如图所示，由图可知其直径D 为(　　) A．4.700 mm　　　　　 B．5.000 mm C．5.700 mm D．4.500 mm [解析]　螺旋测微器读数是固定刻度读数(0.5 mm的整数倍)加可动刻度读数(0.5 mm以下的小数)，题图中读数D＝4.5 mm＋20.0×0.01 mm＝4.700 mm，故A正确，B、C、D错误． ‹#› 返回导航 　　　某同学利用螺旋测微器测量一金属板的厚度．该螺旋测微器校零时的示数如图甲所示，测量金属板厚度时的示数如图乙所示．图甲所示读数为________ mm，图乙所示读数为________ mm，所测金属板的厚度为________ mm. 0.010　 6.870　 6.860 ‹#› 返回导航 [解析]　依据螺旋测微器读数的基本原理，被测长度的半毫米刻度值在固定刻度上读出，而可动刻度的示数要估读一位，则题图甲读数为0.010 mm，题图乙读数为(6.5＋37.0×0.01) mm＝6.870 mm，故金属板的厚度d＝6.870 mm－0.010 mm＝6.860 mm. ‹#› 返回导航 题型三　电表的使用和读数 对于电表，正确读数必须做到以下三点 (1)要注意量程． (2)要弄清所选量程对应的每一大格和每一小格所表示的值． (3)要掌握基本仪器的读数原则．最小刻度是“1”的仪器，要求读到最小刻度后再往下估读一位；最小刻度是“2”和“5”的仪器，只要求读到最小刻度所在的这一位，不再往下估读． ‹#› 返回导航 　　　(2025·江门月考)某实验小组在“测定金属丝电阻率”的实验过程中，正确操作用游标卡尺测得金属丝的长度l为________cm、用螺旋测微器测得金属丝的直径d为______mm以及电流表、电压表的读数如图丙所示，则电流和电压的读数值依次是________A，________V. 2.26　 0.531　 0.42　 2.26 ‹#› 返回导航 [解析]　由题图甲可得，金属丝的长度l＝2.2 cm＋6×0.1 mm＝2.26 cm，金属丝的直径d＝0.5 mm＋3.1×0.01 mm＝0.531 mm.由题图乙可得，电流表量程为0.6 A，分度值为0.02 A，读数为0.42 A．由题图丙可得，电压表量程为3 V，分度值为0.1 V，读数为2.26 V. ‹#› 返回导航 　　　(1)如图甲所示，电压表选0～3 V量程时的读数为________V，电压表选0～15 V量程时的读数为________V. [解析]　由题图甲可知，电压表选0～3 V量程时，电压表的分度值为0.1 V，读数为1.20 V. 电压表选0～15 V量程时，电压表分度值为0.5 V，读数为6.0 V. 1.20　 6.0　 ‹#› 返回导航 (2)如图乙所示，电流表选0～0.6 A量程时的读数为________A，电流表选0～3 A量程时的读数为________A. [解析]　电流表选0～0.6 A量程时，分度值为0.02 A，读数为0.50 A. 电流表选0～3 A量程时，分度值为0.1 A，读数为2.50 A. (3)如图丙所示，电阻箱的读数为________Ω. [解析]　根据电阻箱的读数规则可得5×100 Ω＋3×10 Ω＋0×1 Ω＋0×0.1 Ω＝530.0 Ω. 0.50　 2.50 530.0 ‹#› 返回导航 项目 内接法 外接法 电路     题型四　伏安法测电阻 1．电流表的内接法和外接法 ‹#› 返回导航 ‹#› 返回导航 ‹#› 返回导航 (3)试触法：   如图，把电压表的可动接线端分别试接b、c两点，观察两电表的示数变化，若电流表的示数变化明显，说明电压表的分流作用对电路影响大，应选用内接法，若电压表的示数有明显变化，说明电流表的分压作用对电路影响大，所以应选外接法． ‹#› 返回导航 项目 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Rx上得到的电压为零 3．滑动变阻器的限流式和分压式接法 ‹#› 返回导航 ‹#› 返回导航 　　　(多选)如图所示，电压表和电流表的读数分别为10 V和0.1 A，电流表的内阻为0.2 Ω，那么有关待测电阻Rx的说法正确的是(　　)  A．Rx的测量值比真实值大 B．Rx的测量值比真实值小 C．Rx的真实值为99.8 Ω D．Rx的真实值为100.2 Ω √ √ ‹#› 返回导航 ‹#› 返回导航 　　　如图所示的是用伏安法测定一个定值电阻阻值的实验所需器材的实物图，器材规格如下：  (1)待测电阻Rx(约100 Ω) (2)直流电流表(量程0～20 mA，内阻约为50 Ω) (3)直流电压表(量程0～3 V，内阻约5 kΩ) (4)直流电源(输出电压6 V，内阻不计) (5)滑动变阻器(阻值范围0～15 Ω，允许通过的最大电流为1 A) (6)开关1个，导线若干 根据器材规格及实验要求，在本题的实物图上完成连线(图中的部分连线已画出). ‹#› 返回导航 [答案]　实物图连线见解析 ‹#› 返回导航 随堂巩固落实 PART 03 第三部分 34 √ 1．利用螺旋测微器测量金属丝的直径，如图所示，金属丝的直径为(　　)  A．1.040 mm　　　　　 B．1.400 mm C．0.940 mm D．0.900 mm 解析：螺旋测微器读数是固定刻度读数(0.5 mm的整数倍)加可动刻度读数(0.5 mm以下的小数)，图中读数D＝0.5 mm＋40.0×0.01 mm＝0.900 mm. ‹#› 返回导航 2．用10分度的游标卡尺测量小球的直径，测量的示数如图所示，读出小球直径d的值为________mm.   解析：该游标卡尺是10分度的，精度为0.1 mm，故小球直径d的值d＝18 mm＋4×0.1 mm＝18.4 mm. 18.4 ‹#› 返回导航 3．请分别写出螺旋测微器和游标卡尺对应的读数： 甲读数为________mm；乙读数为________cm. 　 解析：螺旋测微器的精确值为0.01 mm，由题图甲可知读数为1.5 mm＋34.8×0.01 mm＝1.848 mm. 20分度游标卡尺的精确值为0.05 mm，由题图乙可知读数为42 mm＋8×0.05 mm＝42.40 mm＝4.240 cm. 1.848　 4.240 ‹#› 返回导航 4．(1)图甲所示的电表使用0～0.6 A量程时，对应刻度盘上每一小格代表________A，图中表针示数为________A；当使用0～3 A量程时，对应刻度盘中每一小格代表________A，图中表针示数为________A. 解析：使用0～0.6 A量程时，刻度盘上的每一小格为0.02 A，表针示数为0.44 A；当使用0～3 A量程时，每一小格为0.1 A，表针示数为2.20 A. 0.02　 0.44　 0.1　 2.20 ‹#› 返回导航 (2)图乙所示的电表使用较小量程时，每小格表示________V，图中表针的示数为________V；若使用的是较大量程，则这时表盘刻度每小格表示________V，图中表针示数为________V. 解析：电压表使用0～3 V量程时，每小格表示0.1 V，表针示数为1.70 V；使用0～15 V量程时，每小格表示0.5 V，表针示数为8.5 V. 0.1　 1.70　 0.5　 8.5 ‹#› 返回导航 <　 >　 系统 ‹#› 返回导航 解析：题图甲中电压表测量值为真实值，由于电压表分流作用，可知电流表测量值偏大，故电阻测量值偏小；题图乙中电流表测量值为真实值，由于电流表分压作用，可知电压表测量值偏大，故电阻测量值偏大，所以有R1<R真，R2>R真，这种误差属于系统误差． ‹#› 返回导航 第2课时　金属丝电阻率的测量 42 课前知识梳理 1 典例分类讲解 2 内 容 索 引 随堂巩固落实 3 课前知识梳理 PART 01 第一部分 44 ‹#› 返回导航 ‹#› 返回导航 二、实验器材 螺旋测微器、游标卡尺、毫米刻度尺、电压表、电流表、开关及导线、被测金属丝、滑动变阻器、干电池． ‹#› 返回导航 三、实验步骤 1．测直径：用螺旋测微器在被测金属丝上三个不同位置各测一次直径，并记录． 2．电阻丝有效长度的测量：电阻丝长度的测量工具应选用毫米刻度尺．需要注意，在测量电阻丝的长度时，测量的并不是电阻丝的总长度， 而是接入电路的有效长度l.反复测量多次，得到有效长度的平均值． 3．连电路：按如图所示的电路图连接实验电路． 4．电阻的测量：闭合开关，改变滑动变阻器滑片的位置，读取多组电压、电流值，通过U－I图像求得电阻R. ‹#› 返回导航 四、数据处理 电阻R的数值可用以下两种方法确定： 1．计算法：利用每次测量的U、I值分别计算出电阻，再求出电阻的平均值作为测量结果． 2．图像法：可建立I－U坐标系，将测量的U、I值描点作出图像，利用图像切线的斜率的倒数来求出电阻值R. ‹#› 返回导航 五、实验注意事项 1．因一般金属丝电阻较小，为了减少实验的系统误差，必须选择电流表外接法． 2．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时应测接入电路的金属丝的有效长度(即两接线柱之间的长度，且金属丝伸直)；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． ‹#› 返回导航 典例分类讲解 PART 02 第二部分 51 题型一　教材原型实验 　　　(2024·黑龙江高二统考学业考试)在做“金属丝电阻率的测量”的实验中，需要测量金属丝的电阻、长度和直径三个物理量． (1)测量金属丝的直径d，用到如图甲所示测量仪器，它的名称是______(选填“A”或“B”).  A．螺旋测微器　　　　 B．毫米刻度尺 [解析]　根据题图甲可知该测量仪器是螺旋测微器． A　 ‹#› 返回导航 (2)测量金属丝的电阻R，用到如图乙所示电路．  ①实验中需要多次改变电压表和电流表的示数， 在虚线框内还需要连入的实验器材是________(选填“A”或“B”). A．定值电阻一个 B．滑动变阻器一个 ②若某次测量中电压表读数为U，电流表读数为I，则电阻的测量值 R＝________(用U、I表示). B ‹#› 返回导航 ‹#› 返回导航 　　　(2025·肇庆期末)某同学在做测金属丝电阻率的实验中，取一根粗细均匀的康铜丝，其中有两个步骤是用螺旋测微器测出康铜丝的直径d和用伏安法测量的康铜丝的电阻R. ‹#› 返回导航 (1)用螺旋测微器测量康铜丝直径如图甲所示，可知其直径为________mm. [解析]　根据螺旋测微器读数可得，康铜丝直径d＝1.5 mm＋38.0×0.01 mm＝1.880 mm. 1.880　 ‹#› 返回导航 (2)图乙是测量康铜丝电阻的原理图，根据原理图在如图丙所示的实物图中补全未画出的连线． [解析]　为了尽量测多组数据，滑动变阻器选择分压式接法．由于康铜丝电阻较小，所以选用电流表外接法，所得实物图如图所示． [答案]　图见解析　 ‹#› 返回导航 (3)闭合开关前应将滑片P移到__________(选填“a端”或“b端”)，利用上面的电路图测出的电阻值比真实值__________(选填“偏大”或“偏小”). [解析]　为了防止开关闭合后电流和电压过大而损坏器材，闭合开关前应将滑片P移到a端． 测量康铜丝电阻时电路选择的电流表外接法，由于电压表分流，导致电流的测量值大于真实值，则测出的电阻值比真实值偏小． a端　 偏小 ‹#› 返回导航 　　　(2025·深圳市期中)在“测量金属丝的电阻率”时，某实验小组选用的主要仪器有：待测金属丝(接入电路的长度为10.00 cm，电阻约为几欧)，电压表V(0 ～ 3 V，内阻约为2 kΩ；0～15 V，内阻约为15 kΩ)，电流表A(0～3 A，内阻约为0.01 Ω；0～0.6 A，内阻约为0.05 Ω)，滑动变阻器R(0～10 Ω，0.6 A)，干电池两节，导线若干． ‹#› 返回导航 (1)用螺旋测微器测量金属丝的直径，某次测量结果如图甲所示，读数应为________mm；游标卡尺测量长度如图乙所示，可知其长度L＝__________mm. [解析]　螺旋测微器读数d＝0 mm＋0.01 mm×40.0＝0.400 mm，游标卡尺测量长度如题图乙所示，可知其长度L＝101 mm＋11×0.05 mm＝101.55 mm. 0.400　 101.55　 ‹#› 返回导航 (2)请用笔画线代替导线，在图丙中完成实物电路的连接． [答案]　见解析图1　 ‹#› 返回导航 ‹#› 返回导航 (3)实验中，调节滑动变阻器，记录到的电压表和电流表的示数如表所示，请在图丁中作出U－I图线． U/V 1.05 1.40 2.00 2.30 2.60 I/A 0.22 0.28 0.40 0.46 0.51 [答案]　见解析图2　 ‹#› 返回导航 解析：图线如图2所示． ‹#› 返回导航 (4)进一步分析，可得金属丝的电阻率ρ＝__________Ω·m(结果保留2位有效数字). 6.3×10－6　 ‹#› 返回导航 (5)测得的电阻率比真实值偏大可能原因有____________． A．金属丝粗细不均匀导致测出的直径偏大 B．开关闭合时间过长导致测出的电阻偏大 C．电压表内阻不够大导致测出的电阻偏大 D．滑动变阻器阻值偏小导致测量范围偏小 解析：金属丝粗细不均匀导致测出的直径偏大会导致测得的电阻率偏大，A正确；开关闭合时间过长导致测出的电阻偏大会导致测得的电阻率偏大，B正确；由于电压表分流，导致电流表测量值偏大，电阻测量值偏小，则电阻率测量值会偏小，C错误；滑动变阻器阻值偏小导致测量范围偏小，这与结果的精确度无关，D错误． AB ‹#› 返回导航 题型二　教材实验创新 　　　(2024·山东卷，T14)某学习小组对两种型号铅笔芯的电阻率进行测量．实验器材如下： 学生电源(输出电压0～16 V) 滑动变阻器(最大阻值10 Ω，额定电流2 A)； 电压表V(量程0～3 V，内阻未知)； 电流表A(量程0～3 A，内阻未知)； 待测铅笔芯R(X型号、Y型号)； 游标卡尺，螺旋测微器，开关S，单刀双掷开关K，导线若干． ‹#› 返回导航 回答以下问题： (1)使用螺旋测微器测量铅笔芯直径，某次测量结果如图甲所示，该读数为____________mm. [解析]　根据螺旋测微器的读数规则可知，其读数d＝2 mm＋0.01×45.0 mm＝2.450 mm. (2)把待测铅笔芯接入图乙所示电路，闭合开关S后，将滑动变阻器滑片由最右端向左调节到合适位置，将单刀双掷开关K分别掷到1、2端，观察到电压表示数变化比电流表示数变化更明显，则测量铅笔芯电阻时应将K掷到____________(选填“1”或“2”)端． [解析]　由于电压表示数变化更明显，说明电流表分压较多，因此电流表应采用外接法，即测量铅笔芯电阻时应将K掷到1端． 2.450　 1　 ‹#› 返回导航 (3)正确连接电路，得到Y型号铅笔芯I－U图像如图丙所示，求得电阻RY＝____________Ω(保留3位有效数字)；采用同样方法得到X型号铅笔芯的电阻为1.70 Ω. 1.91　 ‹#› 返回导航 (4)使用游标卡尺测得X、Y型号铅笔芯的长度分别为40.68 mm、60.78 mm，使用螺旋测微器测得X、Y型号铅笔芯直径近似相等，则X型号铅笔芯的电阻率____________(选填“大于”或“小于”)Y型号铅笔芯的电阻率． 大于 ‹#› 返回导航 随堂巩固落实 PART 03 第三部分 71 1．(2025·河北衡水市期中)已知某圆柱复合材料的电阻约为3 kΩ，某实验小组通过以下实验测量其电阻率ρ. ‹#› 返回导航 (1)该实验小组分别用20分度的游标卡尺、螺旋测微器测量其长度L和直径D，某次测量结果如图甲、乙所示，长度L＝____________cm，直径D＝____________mm. 解析：长度L＝2.3 cm＋5×0.05 mm＝2.325 cm，直径D＝6.5 mm＋0.01 mm×20.0＝6.700 mm. 2.325　 6.700　 ‹#› 返回导航 (2)实验使用的滑动变阻器的阻值为0～20 Ω，请将图丙所示电路补充完整． 答案：图见解析 ‹#› 返回导航 解析：实验使用的滑动变阻器的阻值为0～20 Ω，则采用分压电路，待测电阻为大电阻，则采用电流表内接，则实际测量电路如图所示． ‹#› 返回导航 (3)某次实验时，图丁所示量程为0～0.6 A的电流表读数为________A.电压表的示数为U，电流表的示数为I，用实验测量的物理量L、D、U、I表示 电阻率，则表达式ρ＝____________． 0.40 ‹#› 返回导航 2．(2023·河南郑州统考期末)小明同学家里装修水电，装修公司为厨房规划了如图甲所示的一种标称四平方的铜线(即铜线的横截面积为4 mm2).小明为了鉴定铜线的品质，将一盘长100 m的铜线带到学校实验室． ‹#› 返回导航 (1)用螺旋测微器多次测量铜线直径发现粗细基本均匀，某次测量读数如图乙所示，则该铜线的直径为________ mm，该铜线的粗细与标称是否一致？__________(选填“是”或“否”). 2.260　 是　 ‹#› 返回导航 (2)为了进一步确定该铜线是否为杂质较多的再生铜，小明同学设计了如图丙所示的测量电路把100 m的铜线都接入电路，电流表、电压表读数如图丁所示，则电流表读数为________A，电压表读数为________V.已知电流表内阻RA为0.1 Ω，定值电阻R0为2.0 Ω，纯铜的电阻率为1.7×10－8Ω·m.小明同学根据实验数据估算得出该铜线__________(选填“是”或“不是”)纯铜． 0.38　 1.20　 不是 ‹#› 返回导航 ‹#› 返回导航 项目 内接法 外接法 误差分析 电压表示数 UV＝UR＋UA＞UR 电流表示数IA＝IR R测＝＞＝R真 电压表示数 UV＝UR 电流表示数 IA＝IR＋IV＞IR R测＝＜＝R真 误差来源 电流表的分压作用 电压表的分流作用 项目 限流电路 分压电路 Rx两端的电压范围 U～U 0～U 适用情况 负载电阻的阻值Rx与滑动变阻器的总电阻R0相差不多，或R0稍大，且电压、电流变化不要求从零调起 (1)要求负载上电压或电流变化范围较大，且从零开始连续可调 (2)负载电阻的阻值Rx远大于滑动变阻器的总电阻R0 $