11.3 实验：导体电阻率的测量 导学案-2026-2027学年高二上学期物理人教版必修第三册

该高中物理导学案聚焦“导体电阻率的测量”，核心涵盖游标卡尺、螺旋测微器的读数方法，伏安法测电阻及电阻率计算原理。通过复习电阻定律引出实验所需测量物理量，搭建从理论公式到实验操作的学习支架，衔接前后知识脉络。 资料以知识整理配例题强化测量工具规范读数，实验环节强调多次测量取平均值、图像法处理数据，结合误差分析与注意事项，培养学生科学思维与科学探究能力，助力提升实验技能和问题解决效率。

11.3　实验：导体电阻率的测量 [学习目标] 1.掌握游标卡尺和螺旋测微器的读数方法(重难点)。 2.掌握电流表、电压表的读数方法(重点)。 3.掌握测量金属丝电阻率的实验原理和方法(重点)。 4.了解伏安法测电阻的思路及实验数据的处理方法(难点)。 一、游标卡尺的测量原理及使用 【知识整理】 1．游标卡尺 （1）构造：主尺，__________（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。（如图所示） （2）用途：测量厚度、长度、深度、内径、外径。 （3）原理：利用主尺的单位刻度与游标尺的单位刻度之间固定的微量差值制成。 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1mm。常见的游标卡尺有10分度、20分度和50分度三种，其规格见下表： 刻度格数（分度） 刻度总长度 每小格与1mm的差值 精确度（可精确到） 10 9mm 0.1mm ______mm 20 19mm 0.05mm ______mm 50 49mm 0.02mm ______mm （4）读数：从主尺上读出整毫米数x，然后再从游标尺上找出第k条刻度线与主尺上某一刻度线对齐，即记录结果表示为（x＋k×精确度）mm。 【例题】 2．如图所示，用10分度的游标卡尺测量一根金属导体的长度，则其长度为（     ） A．4.5 mm B．40.5 mm C．41.5 mm D．41.50 mm 3．20分度的游标卡尺测量金属球直径时读数如图，则金属球直径测量值为（　　） A．20.30mm B．22.30mm C．20.06mm D．22.06mm 4．某物理老师给同学设计了几个易错的有关长度测量的题目，其中之一是游标卡尺的读数问题，图中游标卡尺的读数为（     ） A．9.3 mm B．0.93 cm C．9.30 cm D．0.930 cm 二、螺旋测微器的测量原理及使用 【知识整理】 自行结合课本了解螺旋测微器的构造。 5．测量原理 螺旋测微器是依据螺旋放大的原理制成的。 (1)固定刻度B上的精密螺纹的螺距为0.5 mm，即旋钮D每旋转一周，F前进或后退0.5 mm，而可动刻度E上分为50等份，每转动一小格，F前进或后退距离为 mm＝ mm，即螺旋测微器的精确度为 mm。读数时再估读一位，则估读到毫米的千分位，因此，螺旋测微器又叫千分尺。 (2)可动刻度在固定刻度上旋转一周，可动刻度便沿着固定刻度方向前进或后退一个螺距的距离。因此，沿轴线方向移动的微小距离，就能用圆周上的读数表示出来，如图所示。 6．读数方法 (1)先读固定刻度：毫米的整数部分。 (2)再读半毫米刻度，若半毫米刻度线已露出，记作 mm；若半毫米刻度线未露出，记作0.0 mm。 (3)再读可动刻度(注意估读一位)记作n×0.01 mm。 (4)最终读数结果为：固定刻度＋半刻度＋可动刻度。 如图中固定刻度为2 mm，半毫米刻度线未露出，可动刻度读数为12.5(其中“12”是准确格数，“0.5”是估读的格数)，故被测长度是2 mm＋0＋0.01×12.5 mm＝2.125 mm。 注意事项 (1)测量时，在测微螺杆快靠近被测物体时应停止使用旋钮，改用微调旋钮，避免产生过大的压力，既可使测量结果精确，又能保护螺旋测微器。 (2)读数时准确到0.01 mm，要估读到0.001 mm，测量结果若用毫米作单位，则小数点后面必须保留三位数字。 【例题】 7．图中螺旋测微器的读数为（　　） A．5.703mm B．5.203mm C．6.203mm D．5.703cm 8．某同学用螺旋测微器测量金属丝的直径，如图为示数的局部放大图，读数为（　　） A． B． C． D． 9．如图所示，用螺旋测微器测量金属丝的直径，金属丝的直径为（　　） A．0.225mm B．1.25mm C．1.225mm D．0.725mm 三、实验：测量金属的电阻率 【导学】 10．实验：测量金属的电阻率 （1）实验思路 设计实验电路，如图，取一段金属电阻丝连接到电路中，测出电阻丝的_______、_________和直径d(S＝______)，由R＝ρ得：ρ＝______(用R、S、l表示)＝______(用R、d、l表示)，从而计算出该电阻丝所用材料的电阻率。 （2）实验器材 电流表、电压表、电源、滑动变阻器、一段被测金属丝、开关1个、导线若干、毫米刻度尺、螺旋测微器(或游标卡尺)。 （3）实验步骤 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________________________(或____________)来测量电阻丝的直径。在不同位置测量三次，取平均值d后，根据S＝________计算出电阻丝的横截面积S。 ②测量电阻丝有效长度 按实验电路图连接好电路。用______测量电阻丝_____的有效长度l。反复测量多次，得到有效长度的平均值。 ③测量电阻 闭合开关S，用电压表测电阻丝两端的电压，用电流表测电阻丝中的电流，移到滑动变阻器的滑片，读取多组电压、电流值。用R＝分别算出各次的数值，再取平均值。也可以作出U－I图像，用U－I图线的斜率求出R的值。测量完毕，断开开关，拆除电路，整理好器材。 ④计算电阻率 将记录的数据R、l、d的值代入电阻率计算式ρ＝R＝。 （4）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。 （5）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。 ②测金属丝直径一定要选三个不同位置进行测量，求其平均值。 ③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。 ④在用伏安法测电阻时，通过待测金属丝的电流I不宜过大(电流表用0～0.6 A量程)，通电时间不宜过长，以免金属丝的温度明显升高，造成其电阻率在实验过程中逐渐增大。 ⑤若采用图像法，在描点时，要尽量使各点间的距离大一些，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。 【例题】 11．在测量铅笔芯电阻率的实验中，实验器材有：待测圆柱形铅笔芯、电压表 、电流表 、电阻箱 、干电池、刻度尺、螺旋测微器、开关 、滑片 及导线等。实验电路图如图（a）所示，、 为铅笔芯的两端，滑片 在 、 间左右滑动。 (1)用螺旋测微器测量铅笔芯的直径 ，其示数如图（b）所示，可知 ___________。 (2)适当选择电阻箱 的阻值、移动滑片 到某位置、测量 、 间的长度 ，闭合开关 ，记录电压表的示数 ，电流表的示数 ，则该铅笔芯电阻率的表达式为 ___________（用 、、 和 表示）。 (3)多次改变滑片 的位置、记录对应的 、、，由实验数据绘制出的 图如图（c）所示。由此可得该铅笔芯的电阻率 ___________ 取3.14，保留两位有效数字）。 (4)干电池使用一段时间后，其内阻增大，对电阻率的测量结果 ___________（填”有”或”无”）影响。 试卷第1页，共3页 试卷第1页，共3页 学科网（北京）股份有限公司 参考答案 1． 游标尺 0.1 0.05 0.02 2．C 【详解】游标卡尺精度为0.1mm，读数为41mm+0.1mm×5=41.5mm。 故选C。 3．B 【详解】20分度的游标卡尺精度为，可知金属球直径测量值 故选B。 4．D 【详解】该游标卡尺为20分度，精确度为0.05mm。若以毫米为单位需要读至小数点后两位，厘米为单位需要三位。游标尺零刻度线在主尺1厘米刻度左侧，主尺读数为0.9cm。游标尺第六条刻度线与主尺刻度线对齐，游标尺读数为0.030cm。总读数为二者相加0.930cm。 故选D。 5. 0.01 0.01 6. 0.5 7．A 【详解】由固定刻度读出5.5mm,可动刻度的最小分度是0.01mm,读数时要估计到其下一位，读数为，故读数为 故选A。 8．A 【详解】螺旋测微器读数为 故选A。 9．C 【详解】螺旋测微器的读数为固定刻度与可动刻度之和，所以金属丝的直径为 故选C。 10． 电阻 长度 游标卡尺 螺旋测微器 刻度尺 接入电路 11．(1)0.500 (2) (3) (4)无 【详解】（1）读数为 （2）根据欧姆定律和电阻定律可知 其中铅笔芯的横截面积 联立解得 （3）根据 可知 故 图像的斜率为 根据图像 代入数值解得 （4）干电池使用一段时间后，其内阻增大，不考虑电表内阻的影响下，实验中测量的和通过的电流还是铅笔芯两端的电压和通过铅笔芯的电流，对实验测量结果无影响。 答案第1页，共2页 答案第1页，共2页 学科网（北京）股份有限公司 $