第11章 3 实验_导体电阻率的测量（PPT同步课件）-【学而思】2026-2027学年高二物理必修第三册（人教版）

该高中物理课件聚焦导体电阻率测量，涵盖游标卡尺、螺旋测微器的构造原理及读数方法，通过实验思路、电路设计（伏安法、滑动变阻器接法）搭建从仪器使用到综合实验的学习支架，衔接基础工具与实验探究。 其亮点在于以科学思维（模型建构、科学推理）和科学探究为核心，结合游标卡尺/螺旋测微器读数示例、伏安法内外接选择典例，通过数据处理（U-I图像）和误差分析，培养学生实验操作与分析能力。教师可借助系统知识辨析与典例解析提升教学效率，助力学生深化物理观念。

3 实验:导体电阻率的测量 知识点 1 游标卡尺 必备知识 清单破 1.构造:游标卡尺主要由主尺和游标尺组成。 2.原理:游标卡尺是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 游标尺刻 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 4.读数 三种精度的游标卡尺的读数原理相似,都可用以下三个步骤: (1)读整数:看游标尺的“0”刻度线左侧的主尺上最近的一条刻度线所对应的整毫米数。 (2)读小数:找出游标尺上某条刻度线与主尺上的刻度线对齐,用这条刻度线的序数(不计 “0”刻度线)乘以游标卡尺的精度值,得到小数部分。 (3)算总和:将主尺上读出的整数与游标尺上读出的小数相加,就是最终的测量值。 5.示例 精度 示例 读数 0.1 mm   主尺读数:6 mm; 游标尺读数:第4条刻线对齐 →4×0.1 mm=0.4 mm; 最终读数:6.4 mm 0.05 mm   主尺读数:42 mm; 游标尺读数:第8条刻线对齐 →8×0.05 mm=0.40 mm; 最终读数:42.40 mm 特别提醒 (1)游标卡尺是根据刻度线对齐来读数的,所以不需要估读;但读数要精确到游标卡尺的精确 度,如果读数最后一位是零,该零不能去掉。 (2)读数时,计算与主尺对齐的游标尺的刻度线条数时,不计零刻度线。 1.构造:如图所示。   知识点 2 螺旋测微器 2.原理:固定刻度G的螺距为0.5 mm,旋钮K每旋转一周,测微螺杆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,即精确度为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)读固定刻度:读出固定套筒上露出的整毫米数和半毫米数。 (2)读可动刻度:看可动刻度上哪条刻度线与固定套筒的基准横线对齐,或看基准横线下方最 靠近的刻度线,读取可动刻度数(需估读一位)乘以0.01 mm,得到可动刻度读数。 (3)算总和:将固定刻度读数和可动刻度读数相加。 4.示例 示例 读数     固定刻度读数:2 mm; 可动刻度读数:45.0×0.01 mm=0.450 mm; 最终读数:2 mm+0.450 mm=2.450 mm     固定刻度读数:6.5 mm; 可动刻度读数:23.5×0.01 mm=0.235 mm; 最终读数:6.5 mm+0.235 mm=6.735 mm 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= = 。 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:选用刻度尺测量电阻丝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:由于电阻丝比较细,用刻度尺测量会产生较大误差,应选用游标卡尺或 螺旋测微器测量电阻丝直径。 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。 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? 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,用毫米刻度尺测量其直径误差 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。 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 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 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,即“大内小外”。 (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)实验试探法: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,如果 电压表的示数有较大变化,而电流表的示数变化不大,则应采用电流表外接法;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,则应采用电流表内接法。 1.滑动变阻器两种接法的比较 定点 2 滑动变阻器的分压式和限流式接法  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 负载的电压、 电流调节范围 电压: U~U 电流: ~  电压:0~U 电流:0~  接法特点 限流式接法耗能低,但电压调节范围小 分压式接法电压调节范围大,并且可从零开始变化 2.两种接法的选择原则 (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或两者相差不多时,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,限流电路具有节能等优点,选限流电路较好。 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是圆 形的。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 (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 电路中所缺导线补全。 图3 (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)待测金属丝电阻率ρ的表达式ρ=　　　    (用测得的物理量符号和已知量表示)。 图4 信息提取    【1】金属丝的电阻较小,只有几欧姆,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+可动刻度读数(估读一位)。 【3】电压从零开始变化,滑动变阻器采用分压式接法。 思路点拨    解答本题要分五步走:   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,即待测金属丝直径为0.435 mm。 (2)要求电压从零开始变化,故滑动变阻器采用分压式接法;待测金属丝电阻较小,电流表采用 外接法。实物电路连接如图甲所示。     (3)在题图中用直线拟合各数据点,使直线通过尽可能多的点,不在直线上的点均匀分布在直线两侧,舍弃离直线较远的点,如图乙所示。 直线的斜率表示待测金属丝的电阻,可得R≈5.75 Ω。 (4)由于R=ρ ,S= ,解得ρ= 。 答案    (1)59.40    0.435(0.434或0.436) (2)图见解析    (3)5.75(5.70~5.80均可)    (4)  $