10.4　实验11：测量金属丝的电阻率 课件 -2027届高三物理一轮复习

该高中物理高考复习课件聚焦“测量金属丝的电阻率”实验专题，依据高考评价体系梳理了仪器使用、数据处理、误差分析三大考查维度，通过真题分析明确教材原型实验占60%、创新应用占40%的考点分布，归纳出仪器读数、电路选择、图像分析等常考题型。 课件亮点在于“真题引领+素养提升”，如2024山东卷真题训练螺旋测微器读数和伏安法接法判断，培养科学探究与科学思维素养，通过U/I-l图像斜率求电阻率等方法指导，帮助学生掌握实验题答题技巧，教师可依托此课件实现精准复习，提升学生高考冲刺效率。

第4讲　实验11:测量金属丝的电阻率 强基础·教考衔接 一、实验目的 1.掌握刻度尺、螺旋测微器及游标卡尺的原理及读数方法。 2.掌握电流表、电压表和滑动变阻器的使用方法及电流表和电压表的读数方法。 3.会用伏安法测电阻,进一步测定金属丝的电阻率。 二、实验思路 根据电阻定律公式可知,只要测出金属丝的长度和它的直径d,计算出横截面积S,并用伏安法测出电阻Rx,即可计算出金属丝的电阻率。 三、实验器材 被测金属丝,直流电源,电流表,电压表,滑动变阻器,开关,导线若干,螺旋测微器,刻度尺。 四、进行实验 1.用螺旋测微器在被测金属丝上的三个不同位置各测一次直径,求出其平均值d。 2.连接好用伏安法测电阻的实验电路。 3.用刻度尺测量接入电路中的被测金属丝的有效长度,反复测量三次,求出其平均值l。 接入后测长度 4.把滑动变阻器的滑片调节到电路中的电阻值最大的位置。 5.闭合开关,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,填入记录表格内。 五、数据处理 1.在求Rx的平均值时可用两种方法 (1)用Rx=分别算出各次的数值,再取平均值。 (2)用U-I图线的斜率求出。 2.计算电阻率 将记录的数据Rx、l、d的值代入电阻率计算式ρ=Rx。 注意单位 六、误差分析 1.若为内接法,电流表分压。 2.若为外接法,电压表分流。 3.长度和直径的测量。 七、注意事项 1.先测直径,再连电路:为了方便,直径应在金属丝连入电路之前测量。 2.电流表外接法:本实验中被测金属丝的阻值较小,故采用电流表外接法。 3.电流控制:电流不宜过大,通电时间不宜过长,以免金属丝温度过高,导致电阻率在实验过程中变化。 研考点·精准突破 考点一　教材原型实验 考向一　实验原理和实验操作 典题1 (2024山东卷)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。 回答以下问题: (1)使用螺旋测微器测量铅笔芯直径,某次测量结果如图所示,该读数为 　　　　 mm;  2.450 (2)把待测铅笔芯接入下图所示电路,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;  1 (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(结果保留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;  (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。 1.91 大于 解析 (1)由螺旋测微器的读数规则可知,示数为2.450 mm。 (2)因为电压表读数变化明显,说明电流表分压影响较大,应掷到“1”端,用外接法。 (3)由图像斜率倒数得RY= Ω=1.91 Ω。 (4)根据R=ρ得,ρ=,因此>1,说明ρX>ρY。 考向二　数据处理和误差分析 典题2 (2026甘肃庆阳模拟)某同学为测量某种金属丝的电阻率,设计了如图甲所示的电路进行实验。实验时多次改变金属丝接入电路的长度l,调节滑动变阻器滑片的位置,使电流表的示数I达到某一相同值时记录电压表的示数U,从而得到多个的值,作出-l图像,如图乙所示。 (1)根据电路图甲,请用笔画线代替导线,在图丙中将实物电路连接完整。(电压表用0~3 V量程,电流表用0~0.6 A量程) (2)如果已经测得金属丝的直径为d,根据图乙所给数据,可得金属丝的电阻 率为　　　　　　　　。(用题中所给物理量表示)  (3)请从理论上分析并说明,(2)问求得的金属丝电阻率　　　　(选填“存在”或“不存在”)因电表内阻带来的误差,根据图中数据可得电流表的内阻为 　　　　。 不存在 c 解析 (1)实物电路连接如图所示。 (2)根据欧姆定律得U=I, 变形可得l+rA, 故-l图像的斜率表示, 由题图乙可知斜率为, 联立解得ρ=。 (3)根据测量原理知电压表和电流表内阻对测量结果没有影响,根据l+rA,可知纵截距表示电流表内阻,故电流表内阻为c。 考点二　实验的改进与创新 考向一　实验目的的迁移 典题3 (2025湖南卷)车辆运输中若存在超载现象,将带来安全隐患。由普通水泥和导电材料混合制成的导电水泥,可以用于监测道路超载问题。某小组对此进行探究。 (1)选择一块均匀的长方体导电水泥块样品,用多用电表粗测其电阻。将多用电表开关旋转到“×1 k”挡,正确操作后,指针位置如图所示,则读数为 　　　　Ω。 8 000 (2)为进一步提高实验精度,使用伏安法测量水泥块电阻,电源E电动势6 V,内阻可忽略,电压表量程0~6 V,内阻约10 kΩ,电流表量程0~600 μA,内阻约100 Ω。实验中要求滑动变阻器采用分压接法,在下图中完成余下导线的连接。 (3)如图所示,测量水泥块的长为a,宽为b,高为c。用伏安法测得水泥块电阻 为R,则电阻率ρ=　　　　(用R、a、b、c表示)。 (4)测得不同压力F下水泥块的电阻R,算出对应的电阻率ρ,作出ρ-F图像如图所示。 (5)基于以上结论,设计压力报警系统,电路如图丁所示。报警器在两端电压大于或等于3 V时启动,R1为水泥块,R2为滑动变阻器,当R2的滑片处于某位置,R1上压力大于或等于F0时,报警器启动。报警器应并联在　　　(选填“R1”或“R2”)两端。 (6)若电源E使用时间过长,电动势变小,R1上压力大于或等于F1时,报警器启动,则F1　　　　　　(选填“大于”“小于”或“等于”)F0。 R2 大于 解析 (1)由题可知多用电表开关旋转到“×1 k”挡,故根据题图甲可得读数为8 000 Ω。 (2)由上述知长方体导电水泥块样品的电阻Rx>,故采用电流表内接法;实验中要求滑动变阻器采用分压接法,故连接实物图如图所示。 (3)电阻定律R=,化简得ρ=,根据题图乙可知,测量的水泥块长度为a,横截面积为bc,代入解得ρ=。 (5)根据题图丙可知压力越大电阻率越小,即电阻越小;回路中电流增大,滑动变阻器R2两端电压增大,水泥块R1两端电压减小,而报警器在两端电压大于或等于3 V时启动,故应将报警器并联在R2两端。 (6)电源电动势E减小,要使报警器启动,即R2两端电压仍为3 V,根据串联分压有U2=E=E,可知E减小需要R1更小,又因为F越大R1越小,可知F1大于F0。 考向二　实验方法的创新 典题4 (2026河北石家庄模拟)某同学为测定电阻丝的电阻率ρ,设计了如图甲所示的电路,电路中ab是一段电阻率较大、粗细均匀的电阻丝,保护电阻R0=4.0 Ω,电源电动势E=3.0 V,电流表内阻忽略不计,滑片与电阻丝始终接触良好。 (1)实验中用螺旋测微器测得电阻丝的直径如图乙所示,其示数为d= 　　　　 mm。 甲 乙 0.400 (2)实验时闭合开关,调节滑片的位置,分别测量出每次实验中a端到滑片的长度x及对应的电流值I,实验数据如表所示。 x/m 0.10 0.20 0.30 0.40 0.50 0.60 I/A 0.49 0.43 0.38 0.33 0.31 0.28 /A-1 2.04 2.33 2.63 3.03 3.23 3.57 根据表中的数据,在图中作出-x图像,并由-x图像求出电阻丝的电阻率ρ= 　　　 　Ω·m (结果保留2位有效数字)。 1.2×10-6 (3)根据-x关系图像纵轴截距的物理意义,可求得电源的内阻为r= 　　　　Ω(结果保留2位有效数字)。 (4)若电流表内阻不可忽略,则电流表的内阻对测量电阻丝的电阻率 　　　　(选填“有”或“无”)影响。 1.2 无 解析 (1)电阻丝的直径d=0 mm+40.0×0.01 mm=0.400 mm。 (2)-x图像如图所示 由电阻定律可得R=ρ,S=π, 由闭合电路欧姆定律可得R=-R0-r, 即x+,则-x图像斜率k=, 代入数据得k= A-1·m-1=3.06 A-1·m-1, 联立解得电阻率为ρ==1.2×10-6 Ω·m。 (3)根据-x图像中图线纵轴截距为1.72,此时待测电阻丝电阻为零,由闭合电路欧姆定律得E=I(r+R0),解得r=1.2 Ω。 (4)k=,整理得ρ=。若电流表内阻不可忽略,则电流表的内阻对测量电阻丝的电阻率无影响。 $