3.5 科学测量：长度的测量及测量工具的选用 3.6 科学测量：金属丝的电阻率（PPT同步课件）-【学而思】2026-2027学年高二物理必修第三册（鲁科版）

该高中物理课件聚焦长度测量工具（游标卡尺、螺旋测微器）的构造、原理及读数，衔接金属丝电阻率测量实验，通过工具使用到实验探究的递进，搭建从基础测量到综合应用的学习支架。 其亮点在于通过构造原理拆解、读数公式推导及实验误差分析，渗透科学思维与科学探究素养，如游标卡尺精度对比表、螺旋测微器估读示例、伏安法内外接判断等。学生可提升实验操作与数据处理能力，教师能依托清晰流程与辨析题优化教学效果。

第5节　科学测量:长度的测量及测量工具的选用 第6节　科学测量:金属丝的电阻率 　 1.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),游标尺上还有一个深度尺,如 图所示。 知识点 1 长度的测量及测量工具的选用 知识 清单破 第1讲　描述运动的基本概念   (2)原理:利用主尺的最小刻度与游标尺的最小刻度的差值制成。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1 mm。常见的游标卡 尺的游标尺上小等分刻度有10格的、20格的、50格的,其读数见下表: 第1讲　描述运动的基本概念 刻度格数 (分度) 刻度总 长度 每小格与 1 mm的差值 精确度 (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 (3)读数:若用l表示物体的长度,n表示游标尺零刻度线前整毫米数,k表示与主尺对齐的游标尺 刻度数,m表示游标卡尺的精度,则记录结果表示为l=n+km。需要注意的是,不管是哪种卡尺,k 值均不需要向后估读一位。 　　游标卡尺的读数应注意以下几点: 　　第一看→看清精确度 　　第二看→游标尺上的0刻度线位置,区分零刻度与游标尺最前端。 　　第三看→主尺上的单位。 (4)游标卡尺的使用及注意事项 a. 测量时,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。 b.游标卡尺是比较精密的测量工具,使用时要轻拿轻放,移动游标尺不能用力过猛,两测量爪 第1讲　描述运动的基本概念 与待测物的接触不宜过紧。读数时,应通过紧固螺钉将游标尺固定于主尺。 2.螺旋测微器 (1)构造:如图,螺旋测微器的刻度由固定刻度和可动刻度两部分构成。   (2)原理:可动刻度上的刻度为50等份,可动刻度部分每旋转一周,测微螺杆前进或后退0.5 mm, 第1讲　描述运动的基本概念 则螺旋测微器的精确度为0.01 mm。 (3)读数   a.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。 b.测量值l(mm)=固定刻度数n(mm)(注意半毫米刻度线是否露出)+可动刻度数k(估读一位)× 0.01(mm)。 (4)螺旋测微器的使用及注意事项 a.在使用螺旋测微器之前,首先应检查零点。用左手拿尺架,右手缓缓转动微调旋钮,使测微 螺杆和测砧接触,至棘轮发出声音为止,此时可动刻度上的零刻度线应当和固定刻度上的中 第1讲　描述运动的基本概念 间线对齐,否则就有零点误差。 b.左手拿尺架,右手转动粗调旋钮,使测微螺杆与测砧间距稍大于被测物。放入被测物,转动 微调旋钮到夹住被测物,直至棘轮发出声音,随即拨动止动旋钮使测微螺杆固定,然后读数。 第1讲　描述运动的基本概念 1.实验目的 (1)测量金属丝的电阻率。 (2)学习用伏安法测电阻。 2.实验器材 刻度尺、螺旋测微器、学生电源、滑动变阻器、电压表、电流表、开关、金属丝、导线。 3.实验原理与设计   知识点 2 测量金属丝的电阻率 第1讲　描述运动的基本概念 根据电阻公式R=ρ ,可得ρ=R 。用伏安法测量金属丝的电阻,由于金属丝电阻通常较小(长 度有限)一般选用电流表外接法,如图所示。用螺旋测微器测量金属丝的直径,用刻度尺测出 金属丝的长度。根据电阻公式,计算出金属丝的电阻率。 4.实验步骤 (1)用螺旋测微器多次测量金属丝的直径,算出其平均值。 (2)把金属丝两端固定在接线柱上,使其拉直,用刻度尺多次测量接入电路部分的金属丝的长 度,算出其平均值。 (3)按设计的电路图连接电路,并将滑动变阻器的滑片置于阻值最大端。 (4)闭合开关,改变滑片位置,测出若干组电流、电压值填入设计的表格中。 (5)测量结束后打开开关、拆除电路、整理实验器材。 第1讲　描述运动的基本概念 5.数据分析 将测量的数据记入设计的表格中,并计算出金属丝的电阻值、横截面积和长度,将以上计算 出的数据代入公式ρ=R 中,求出电阻率。 第1讲　描述运动的基本概念 知识辨析 判断正误,正确的画“√”,错误的画“✕”。 1.游标卡尺的读数为13.50 mm。 ( ) 2.螺旋测微器读数为2.150 mm。 ( )   3.在测金属丝的电阻率的实验中,用伏安法测电阻时,采用电流表内接法。 ( )     √         ✕         ✕     第1讲　描述运动的基本概念 讲解分析 1.电流表和电压表的选择 (1)根据电路中的最大电流(或最大电压)进行选择。 (2)根据用电器的额定电流(或额定电压)进行选择。 (3)根据电源的参数进行选择。 疑难 情境破 疑难1 伏安法测电阻 第1讲　描述运动的基本概念 内接法 外接法 电路图     误差 原因 电流表分压, U测=URx+UA 电压表分流, I测=IRx+IV 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 适用条件 Rx≫RA Rx≪RV 2.电流表内、外接法的比较 第1讲　描述运动的基本概念 3.电流表两种接法的选择 (1)定量判断法:若已知待测电阻的阻值大约为Rx,电流表的内阻为RA,电压表的内阻为RV,则 　　当Rx> 时,应选用电流表内接法; 　　当Rx< 时,应选用电流表外接法。 (2)试触法:若不知Rx的大概值,或者RA、RV均不知道时,可借助试触法来确定是用内接法还是 外接法:改变电压表一个接线端的位置,分别让电流表内接和外接。如果电流表示数的变化 比电压表的明显,即 > ,则应采用内接法;如果电压表示数的变化比电流表的明显,即  > ,则应采用外接法。 4.滑动变阻器的分压式和限流式接法 (1)滑动变阻器两种接法的比较 第1讲　描述运动的基本概念 限流式接法 分压式接法 电路图     变阻器连线特点 “一上一下”连接,即金属杆 一端和电阻丝一端的接线柱 分别接入电路 金属杆一端和电阻丝两端的 接线柱接入电路 闭合开关前 滑片位置 滑片在最左端,以保证滑动变 阻器接入电路中的阻值最大 滑片在最左端,开始时R两端 的电压为零 第1讲　描述运动的基本概念 负载两端的 电压调节范围  U~U 0~U 通过负载的电 流调节范围  ~  0~  第1讲　描述运动的基本概念 (2)两种接法的特点 ①限流式接法耗能低,但电压调节范围小。 ②分压式接法电压调节范围大,并且可从零开始变化。 (3)两种接法的选择 ①若需要被测电阻R两端的电压变化范围较大,或需要从零开始连续可调电压,应选分压电 路。 ②采用限流电路时,如果电路中最小电流大于或等于被测电阻R的额定电流,必须采用分压电 路。 ③当R0≪R时,为使被测电阻中电流有明显变化,也应选分压电路。 ④当R0>R时(或两者相差不多),虽然两种电路都可以对负载电流有明显的调节和控制,或两种 电路都满足实验要求时,限流电路具有节省电能、电源负担轻等优点,选限流电路较好。 第1讲　描述运动的基本概念 讲解分析 1.数据处理 (1)电阻R的值 　　方法一,平均值法:分别计算电阻值再求平均值; 　　方法二,图像法:利用U-I图线的斜率求电阻。 (2)将测得的阻值Rx、金属丝的长度l、直径d的值,代入电阻率计算公式ρ= = ,计算 出金属丝的电阻率。 2.注意事项 (1)螺旋测微器读数时要估读,要注意半毫米刻度线是否已露出。读数的结果若以毫米为单 位的话,最后一位应出现在小数点后的第三位上。 疑难2 测量金属丝的电阻率 第1讲　描述运动的基本概念 (2)为了方便,测量直径时应在金属丝连入电路之前测量。被测金属丝的有效长度,是指待测 金属丝接入电路的两个端点之间的长度,即电压表两个接入点间的部分,测金属丝长度时应 将其拉直。 (3)为减小实验误差,金属丝的长度l、直径d、电阻R(R=U/I)应至少测量三次,然后求平均值。 (4)为保护电表,开关闭合前,滑动变阻器接入电路的阻值要调至最大。 (5)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大。 3.误差分析 (1)测量误差:测量金属丝的直径、长度以及电流、电压时出现读数误差。 (2)由于采用电流表外接法,电压表的分流,造成电阻测量值偏小(若误用内接法,则电流表分压 影响更大)。 (3)通电电流太大,或时间太长,致使金属丝发热,电阻率随之变化。 第1讲　描述运动的基本概念 $