4 第二章 4.实验 测量金属的电阻率（PPT同步课件）-【学而思】2026-2027学年高二物理必修第三册（教科版）

该高中物理课件围绕“测量金属的电阻率”实验，系统讲解游标卡尺、螺旋测微器的构造原理和读数方法，以及金属丝电阻、长度、直径的测量与数据处理，构建从工具使用到实验探究的递进式学习支架。 其亮点在于融合科学探究与科学思维，通过知识辨析、误差分析培养严谨态度，典例中图像法求电阻体现模型建构，多种测电阻方法拓展探究视野，助力学生提升实验能力，为教师提供丰富教学实例。

知识点1　游标卡尺 1.构造:游标卡尺主要由主尺和游标尺组成。   4 实验:测量金属的电阻率 必备知识 清单破 第1讲　描述运动的基本概念 2.原理:游标卡尺是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来提高测 量精度的。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都比主尺上同样多的 小等分刻度少1 mm。 3.精度:常用的游标卡尺有10分度、20分度和50分度三种。 分度 刻度 总长度 每小格与 1 mm的差值 精度 (可精确到) 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 第1讲　描述运动的基本概念 4.读数:若用x表示由主尺上读出的整毫米数,K表示游标尺上零刻度线右边第K条刻度线与主 尺上某一刻度线对齐,则记录结果表示为x+K×精度mm。 5.游标卡尺的使用及注意事项 (1)用游标卡尺测量物体时,右手拿主尺,大拇指移动游标尺,左手拿待测物体,当其与测量爪相 贴时,即可锁定螺钉,读取数据。 (2)游标卡尺是比较精密的测量工具,要轻拿轻放,不得碰撞或跌落到地上。 (3)用游标卡尺测量物体时,不能过分地施加压力,所用压力应使两个测量爪刚好接触零件表 面。 (4)游标卡尺不需要估读。 第1讲　描述运动的基本概念 知识点2　螺旋测微器 1.构造:如图所示。   第1讲　描述运动的基本概念 2.原理:测微螺杆P与固定刻度G之间的精密螺纹的螺距为0.5 mm,即粗调旋钮K每旋转一周,P 前进或后退0.5 mm。可动刻度H上有50个等分刻度,每转动一小格,P前进或后退0.01 mm,即精度为0.01 mm。读数时误差出现在毫米的千分位上,因此,螺旋测微器又叫千分尺。 3.读数:(1)测量时被测物体长度的半毫米数由固定刻度读出,不足半毫米部分由可动刻度读出。 (2)测量值(mm)=固定刻度数(mm)(注意半毫米刻度线是否露出)+可动刻度数(估读一位)×0.0 1(mm)。   第1讲　描述运动的基本概念 4.螺旋测微器的使用及注意事项 (1)在使用螺旋测微器之前,首先应检查零点。 (2)测量时,用左手持尺架,右手转动粗调旋钮使测杆与测砧间距稍大于被测物,放入被测物,转 动保护旋钮到夹住被测物,直到棘轮发出声音为止,拨动止定旋钮使测杆固定后读数。这样 既能使测量结果精确,又可避免产生过大的压力使螺旋测微器受损。 (3)在读数时,要注意固定刻度尺上表示半毫米的刻线是否露出。 第1讲　描述运动的基本概念 知识点3　金属丝电阻率的测量 1.实验思路:取一段金属电阻丝连接到实验电路中,只要测出电阻丝的电阻R、长度l和直径d, 就可以计算出该电阻丝所用材料的电阻率,即ρ= = 。   第1讲　描述运动的基本概念 2.物理量的测量 (1)电阻的测量:按实验电路图连接实物电路。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。 (2)电阻丝有效长度的测量:电阻丝长度的测量工具应选用刻度尺,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)电阻丝直径的测量:因为电阻丝比较细,直接用刻度尺测量会产生比较大的误差。选择测 量工具时,既要考虑使用的方便,也要考虑测量误差的大小。 3.数据分析 　　将三个测量值代入ρ= = ,计算得出金属丝的电阻率。 第1讲　描述运动的基本概念 知识辨析 1.做本实验时,能否使用毫米刻度尺测量金属丝接入电路的长度和直径? 2.用螺旋测微器测金属丝直径时,应注意哪些问题? 3.若待测金属导线是漆包线,用小刀刮掉漆皮再测量金属导线的直径,这种方法可以吗? 4.实验中用伏安法测金属丝电阻时,为方便操作,开关一直闭合,待多次测量完毕再断开开 关。这样操作对吗? 第1讲　描述运动的基本概念 一语破的 1.可用毫米刻度尺测量金属丝接入电路的长度,但金属丝较细,其直径用毫米刻度尺测量误差 较大,应用游标卡尺或螺旋测微器测量。 2.应选不同的位置测量3次,再取平均值。 3.不可以。若待测金属导线是漆包线,应该用火烧去其表面的漆皮,轻轻抹去灰尘后再测金属 导线的直径,不可用小刀去刮掉漆皮。 4.不对。金属的电阻率随温度升高而增大,这会影响实验的准确性,所以实验中每测一组电 压、电流值应及时把开关断开,防止金属丝温度升高。 第1讲　描述运动的基本概念 关键能力 定点破 定点1　伏安法测电阻两种接法的比较和电路的选择 1.电流表的内接法和外接法的比较 内接法 外接法 电路     误差来源 电流表分压U测=Ux+UA 电压表分流I测=Ix+IV 适测阻值 大电阻 小电阻 第1讲　描述运动的基本概念 电阻测量值 R测= =Rx+RA>Rx测量值大于真实值 R测= =  <Rx测量值小于真实值 第1讲　描述运动的基本概念 温馨提示     可简记为“大内偏大,小外偏小”。 2.电路选择方法 (1)阻值比较法:先将待测电阻的估计值与电压表、电流表内阻进行比较,若Rx较小,宜采用电 流表外接法;若Rx较大,宜采用电流表内接法。 (2)临界值计算法 Rx≪ 时,用电流表外接法; Rx≫ 时,用电流表内接法。 (3)实验试触法:按如图所示电路图接好电路,让电压表的可动接线端先后与a、b处接触一下, 如果电压表的示数有较大的变化,而电流表的示数变化不大,则可采用电流表外接法;如果电 流表的示数有较大的变化,而电压表的示数变化不大,则可采用电流表内接法。 第1讲　描述运动的基本概念 温馨提示     由内接法和外接法的误差来源可知,当电流表的量程合适且内阻已知时,选用内接法误差较 小。 第1讲　描述运动的基本概念 定点2　金属丝电阻率的测量的数据处理和误差分析 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。 第1讲　描述运动的基本概念 注意     若采用图像法,在描点时,要尽量使各点间的距离拉大一些,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。 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 =Rx 。 3.误差分析 (1)金属丝的横截面积是利用直径计算而得的,直径的测量是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,因此测量值小于真实值,故 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。 第1讲　描述运动的基本概念 4.注意事项 (1)本实验中待测金属丝的电阻值较小,因此实验电路一般采用电流表外接法。 (2)实验连线时,应先从电源的正极出发,将电源、开关、电流表、待测金属丝、滑动变阻器 连成主干线路,然后再把电压表并联在待测金属丝的两端。 (3)测量金属丝的有效长度,是指测量金属丝接入电路的两个端点之间的长度,即电压表两端 点间的待测金属丝长度,测量时应将金属丝拉直,反复测量三次,求其平均值。 (4)测量金属丝直径一定要选三个不同部位进行测量,求其平均值。 (5)闭合开关S之前,一定要将原理图中滑动变阻器的滑片移到阻值最大处。 (6)在用伏安法测电阻时,通过待测金属线的电流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。 第1讲　描述运动的基本概念 典例　张同学打算测量由某种合金材料制成的金属丝的电阻率ρ,待测金属丝的横截面为圆 形。实验器材有毫米刻度尺、螺旋测微器、电压表(内阻几千欧)、电流表(内阻几欧)【1】、 滑动变阻器、电源、开关、待测金属丝及导线若干。 (1)用毫米刻度尺测量待测金属丝的长度,用螺旋测微器测量其直径【2】,结果分别如图1和图2 所示,可得其长度L=　　　     cm,直径D=　　　    mm。   图1 图2 第1讲　描述运动的基本概念 (2)该同学要用图像法求出待测金属丝的阻值,要求电压从零开始变化【3】。请将图3所示实物 电路图中所缺导线补全。 图3 图4 第1讲　描述运动的基本概念 (3)图4是根据实验中测得的6组电流I、电压U的值描绘的点,由图可求出电阻值R=　　　     Ω(保留3位有效数字)。 (4)请写出待测金属丝的电阻率ρ的表达式ρ=　　　    (用测得的物理量符号和已知量表 示)。 信息提取    【1】金属丝的电阻较小,与电压表、电流表内阻相比较,确定电流表采用内接法 还是外接法。 【2】螺旋测微器的读数=固定刻度读数(注意半毫米刻度线是否露出)+可动刻度数(估读一 位)×0.01 mm。 【3】电压从零开始变化,滑动变阻器采用分压式接法。 第1讲　描述运动的基本概念 思路点拨    解答本题要分五步走。 第一步:螺旋测微器读数时,要先读出固定刻度读数,再读出可动刻度读数,然后相加即可得出 结果。 第二步:根据题意,确定电流表的连接方式。 第三步:要求电压从零开始变化,确定滑动变阻器的连接方式。 第四步:根据U-I图上所标的点,作出U-I图线,算出斜率可得出电阻值【4】。 第五步:根据电阻定律【5】,求出电阻率。 第1讲　描述运动的基本概念 解析    (1)毫米刻度尺的分度值为1 mm,由图可知,待测金属丝的长度测量值为59.40 cm。螺 旋测微器的读数为0+43.5×0.01 mm=0.435 mm,即待测金属丝直径测量值为0.435 mm(由 【2】得到)。 (2)要求电压从零开始变化,故滑动变阻器采用分压式接法(由【3】得到);待测金属丝电阻较 小,电流表采用外接法(由【1】得到)。实物电路图连接如图所示。   第1讲　描述运动的基本概念 线两侧,舍弃离直线较远的点,如图所示。   直线的斜率表示待测金属丝的电阻,根据所画直线可得R≈5.75 Ω(由【4】得到)。 (4)由于R=ρ (由【5】得到),S= ,解得ρ= 。 答案     (1)59.40    0.435(0.434~0.436均可)    (2)图见解析    (3)5.75(5.70~5.80均可)    (4)  第1讲　描述运动的基本概念 定点3　其他方法测电阻 1.伏安法的变形——安安法、伏伏法测电阻 (1)安安法测电阻即用两个电流表测电阻。在缺少合适的电压表的情况下,常用已知内阻的 电流表串联一个定值电阻代替电压表使用,另一个不知内阻的电流表用来测电流。 (2)伏伏法测电阻即用两个电压表测电阻。在缺少合适的电流表的情况下,常用已知内阻的 电压表代替电流表使用,另外一个不知内阻的电压表用来测电压。 2.等效替代法测电阻 电流等效替代 电压等效替代 实验电路图     第1讲　描述运动的基本概念 实验步骤 (1)闭合S1、S2,调节滑片P,使电流表指针指在适当的位置,记下此时电流表的示数为I0 (2)断开S2,闭合S3,保持滑动变阻器滑片P位置不变,调节电阻箱,使电流表的示数仍为I0 (3)此时电阻箱接入电路的阻值R0与未知电阻Rx的阻值等 效,即Rx=R0 (1)闭合S1、S2,调节滑片P,使电压表指针指在适当的位置,记下此时电压表的示数为U0 (2)断开S2,再闭合S3,保持滑动变阻器滑片P位置不变,调节电阻箱,使电压表的示数仍为U0 (3)此时电阻箱接入电路的阻值R0与未知电阻Rx的阻值等效,即Rx=R0 第1讲　描述运动的基本概念 3.半偏法测电表内阻 电流表半偏法 电压表半偏法 实验 电路图     第1讲　描述运动的基本概念 实验步骤 (1)按如图所示连接实验电路。 (2)断开S2,闭合S1,调节R1,使电流表指针满偏。 (3)保持R1不变,闭合S2,调节R2,使电流表指针半偏,然后读出R2的值,则RA=R2 (1)按如图所示连接实验电路。 (2)闭合S1、S2,调节R1的滑片,使电压表指针满偏。 (3)断开S2,保持R1的滑片不动,调节R2,使电压表指针半偏,然后读出R2的值,则RV=R2 实验条件 R1≫RA R1≪RV 误差 分析 闭合S2,电流表和R2并联,总电阻变小,流过R2的电流大于  Im,导致RA测=R2<RA实 断开S2,电压表和R2串联,总电阻增大,R2两端的电压大于 Um,导致RV测=R2>RV实 第1讲　描述运动的基本概念 电路图   原理分析 如图,a、b间接有灵敏电流计,闭合开关S,当电流计读数为零时,Uab=0,此时 = ,即R1R4=R2R3,故知道其中任意三个电阻的阻值,就可以求第四个电阻的阻值 4.电桥法 第1讲　描述运动的基本概念 $