测量金属电阻率
高中物理课件 测量金属丝的电阻率
实验时的主要步骤如下： ①用刻度尺量出导线ab的长度l，用螺旋测微器测出导线的直径d。 ②按如图甲所示电路将实验所需器材用导线连接好。 ③闭合开关S，移动接线触片P，测出aP长度x，读出电压表的示数U。 ④描点作出U-x图线求出金属导线的电阻率ρ。
完成下列填空： (1)用螺旋测微器测量金属导线的直径d，其示数如图乙所示，
该金属导线的直径d=__0__.8_7_0____mm。
(2)如果实验时既要保证安全，又要测量误差较小，保护电阻R0
应选__R_2___。
解析：(1)根据螺旋测微器读数规则， 该金属导线的直径d=0.5 mm+37.0×0.01 mm=0.870 mm。 (2)根据题述可知电源输出电压恒为E=12 V，电压表V的量程为3 V， 保护电阻R应该分压9 V。由于被测金属导线ab的电阻约为10 Ω， 所以保护电阻R0应选R2=30 Ω。
H.开关、导线若干。
(1)上述器材中，电流表应选______，电压表应选_________，滑动变阻器应 选______(填写器材前的字母)。为使通过待测金属丝的电流能从0～0.5 A范围 内改变，电路应选_____(填写甲、乙、丙、丁)。
解析：(1)由于电源电动势为3
V，由I=
E Rr
5
3
1A=0.5
(3)根据多次实验测出的aP长度x和对应每次实验读出的电压表的示数U画出的 U-x图线如图丙所示，其中图线的斜率为k，则金属导线的电阻率ρ=__4k_(RE_2－_dk_2l)_。
(用实验器材中给出的物理量字母和实验步骤中测出的物理量字母表示)
解析：(3)被测金属导线横截面积S=
d 4
2
，aP段电阻Rx=
为I=
3V 20
(十二)测定金属的电阻率
（十二）测定金属的电阻率一、实验思想方法和原理1、由公式R=ρL/S 知，金属导线的电阻率ρ=RS/L2、用毫米刻度尺测出金属导线的长度L ，用螺旋测微器测出导线的直径d ，从而算出横截面S ，再测出电阻R ，带入电阻率公式：ρ=RS/L 即可算出电阻率ρ。
3、测电阻R（1）测量方法用伏安法（参照实验“描绘小灯泡的伏安特性曲线”）。
（2）计算电阻值有两种方法○1计算法：将测出的3组U 、I 值分别带入公式R=U/I ，计算电阻R ，然后算出R 的平均值。
用这种办法时，如果滑动变阻器的全电阻与待测电阻阻值相近，接成限流式。
○2图像法：测出多组U 、I 值，用描点法做出U ～I 图线，图线的斜率即为待测电阻。
用这种办法时，滑动变阻器接成分压式。
二、器材选择1、选择顺序：先选电源，再选滑动变阻器，最后选电流表、电压表。
2、选择前提：保证每个器件都不被烧坏 （1）电流表、电压表不超过量程 （2）电路元件的电压、电流不超过额定值3、选择原则（1）电源选电动势较大的（实验现象明显）（2）电表选量程较小的○1电表要求在超过满刻度2/3的范围内读数 ○2量程小的表读数精确读高 （3）滑动变阻器选与待测电阻阻值相近的（调节作用明显）例：用伏安法测定一段阻值约为5Ω左右的金属导线的电阻，要求测量结果尽量准确，现备有以下器材：A 、电池组（3V ，内阻1Ω）B 、电流表（0～3A ，内阻0.0125Ω）C 、电流表（0～0.6A ，内阻0.125Ω）D 、电压表（0～3V ，内阻3k Ω）E 、电压表（0～15V ，内阻15k Ω）F 、滑动变阻器（0～20Ω，额定电流1A ）G 、滑动变阻器（0～2000Ω，额定电流0.3A ） H 、电键、导线。
上述器材中应选用的是________。
（填写各器材的字母代号）分析：（1）上述器材中应选用的是________。
○1先选电源：（电源选电动势较大的，只有一个，选择是唯一的。
高中物理必修三实验一 测定金属的电阻率
高中物理必修三实验一测定金属的电阻率一、实验目的：1、练习使用电流表电压表及伏安法测电阻2、测定金属的电阻率二、实验原理：金属丝接入电路，用伏安法测金属的电阻R= ，又由电阻定律R= ，用螺旋测微器测得金属丝的直径d，用刻度尺测出金属丝的长度，得电阻率ρ= 。
三、实验器材：螺旋测微器、毫米刻度尺、电流表、电压表、开关及导线、待测金属丝，电源（学生电源）、滑动变阻器。
四、实验步骤：1、测直径:用螺旋测微器在金属丝上三个不同位置各测一次直径，并记录。
2、连接电路：按实验原理中的电路图连接电路3、量长度：用测量接入电路中的待测金属丝的有效长度，重复测量3次并记录。
4、求电阻：把滑动变阻器的滑动触头调节到使接入电路中的电阻值的位置。
电路经检查确认无误后，闭合开关S。
改变滑动变阻器的滑动触头的位置，读出几组相应的电流表、电压表的示数I和U的值，记入表格内，断开开关。
5、拆除电路，整理器材。
五、注意事项：1、金属丝直径的测量：为了方便测量，测直径应在导线连入电路前进行，并把三个不同位置的测量结果求平均值。
2、金属丝的长度测量：应测量接入电路拉直后的有效长度。
3、测电阻时，电流不宜过大，通电时间不宜过长，因为电阻率随温度而改变。
4、开关闭合器，滑动变阻器的阻值要调到最大。
六、误差分析：1、金属丝直径、长度的测量带来的误差（偶然误差）。
2、电流表外接带来的误差（系统误差）。
3、通电时间长、电流过大，都会导致电阻率发生变化。
（系统误差是）。
习题：2某小组同学通过实验测量金属丝的电阻率，现有的器材规格如下：A．待测金属丝电阻R x（大约10Ω），长度为LB．直流电流表A1（量程0～100mA，内阻约10Ω）C．直流电流表A2（量程0～0.6A，内阻约4Ω）D．直流电压表V （量程0～3V，内阻为3kΩ）E．定值电阻R0=3kΩF．直流电源（输出电压6V，内阻不计）G．滑动变阻器R（阻值范围0～5Ω，允许最大电流2A）H．开关一个、导线若干（1）用螺旋测微器测量金属丝的直径d，示数如图1所示，读数为 mm．（2）根据器材的规格和实验要求，为了减小测量误差，直流电流表应选（填选项前的字母）（3）在如图2方框内画出实验电路图（要求电压和电流的变化范围尽可能大一些）．（4）某次测量中，电流表的读数为I，电压表的读数为U，则该金属丝的电阻率表达式为ρ= （用题中所给物理量的字母表示并忽略电表内阻的影响）。
实验“测定金属电阻率”的方法步骤和技巧
1实验“测定金属电阻率”的方法、步骤和技巧山东省沂源一中（256100）任会常材料的电阻率是材料的一种电学特性。
由电阻定律公式 R =ρL /S 知，电阻率ρ=RS/L 。
因此，要测定金属的电阻率，只须选择这种金属材料制成的导线，用刻度尺测出金属导线连入电路部分的长度L ，用螺旋测微器测出金属导线的直径d ，用“伏安法”测出金属导线的电阻R ，即可求得金属的电阻率ρ。
一、实验方法1、实验器材①金属丝 ②螺旋测微器（千分尺）③刻度尺 ④电流表 ⑤电压表 ⑥学生电源 ⑦滑动变阻器 ⑧单刀开关 ⑨导线若干。
【点拨】被测金属丝要选用电阻率大的材料，如铁铬铝合金、镍铬合金等或300W 电炉丝经细心理直后代用，直径0.4mm 左右，电阻5~10Ω之间为宜，在此前提下，电源若选3V 直流电源，安培表应选0~0.6A 量程，伏特表应选0~3V 档，滑动变阻器选0~20Ω。
2．实验方法（1）金属丝横截面积的测定：在金属丝上选择没有形变的点，用螺旋测微器在不同的方位上测金属丝的直径三次。
【点拨】测金属丝的直径时，每测一次转45°，如果金属丝上有漆，则要用火烧去漆，轻轻抹去灰后再测量。
切忌把金属丝放在高温炉中长时间的烧，也不要用小刀刮漆，以避免丝径变小或不均匀）。
求出该点的金属丝直径d ，在不同的点再测出金属丝的直径，求得金属丝直径的平均值后，计算出金属丝的横截面积。
（2）用刻度尺测出金属丝的长度。
（3）金属丝电阻的测定：按图1连接电路。
金属丝R 一定从它的端点接入电路。
滑动变阻器R 0先调至阻值最大的位置，闭合开关，根据电阻丝的额定电流和电流表、电压表的指针位置，适当调节变阻器的阻值大小，使电流表和电压表指针在刻度盘的1/3－2/3的区间。
改变电压几次，读出几组U 、I 值，由欧姆定律R ＝U /I 算出金属丝的电阻R ，再由公式ρ=RS/L 求得金属的电阻率。
二、实验步骤1．用螺旋测微器三次测量导线不同位置的直径取平均值D ，求出其横截面积S =πD 2/4.2．将金属丝两端固定在接线柱上悬空挂直，用毫米刻度米尺测量接入电路的金属丝长度L ，测三次，求出平均值L 。
实验二：测定金属的电阻率
实验二：测定金属的电阻率螺旋测微器（千分尺）的读数：螺纹的螺距为0.5mm.即测微螺杆旋转一周时前进或者后退0.5mm.将螺旋分成50等份，每一份表示直线位移变化0.01mm,即螺旋测微器的分度值为0.01mm。
1.实验原理根据部分电路的欧姆定律：导体电阻R=根据电阻定律：R=用毫米刻度尺测一段金属丝导线的长度L，用螺旋测微器测导线的直径d，用伏安测导线的电阻R，得=RSL = πud24IL2实验器材：被测金属丝、螺旋测微计、刻度尺、电源、电压表、电流表、开关、导线若干3.实验步骤（1）用螺旋测微器在导线的三个不同位置各测一次，取直径d的平均值，然后计算出导线的横截面积S；（2）将金属丝两端固定在接线柱上悬空挂直，用毫米刻度尺测量接入电路的金属丝长度L，反复测量三次，求平均值；（3）按照图中所示的电路图用导线把器材连接好，并把滑动变阻器的阻值调至最大（4）求出R，带入数据求解。
3.注意事项（1）本实验中被测金属丝的电阻值较小，为了减小实验的误差，必须采用电流表外接法；（2通电电流不宜过大（电流表量程选用0~0.6A），通电时间不宜过长，以免温度过高对金属阻值增大（3）求R，可用平均值法，或者作U-I图像【例题1】在测量金属丝电阻率的实验中，可供选用的器材如下：待测金属丝：Rx（阻值约4 Ω，额定电流约0.5 A）；电压表：V（量程3 V，内阻约3 kΩ）；电流表：A1（量程0.6 A，内阻约0.2 Ω）；电流表：A2（量程3 A，内阻约0.05 Ω）；电源：E1（电动势3 V，内阻不计）；电源：E2（电动势12 V，内阻不计）；滑动变阻器：R（最大阻值约20 Ω）；螺旋测微器；毫米刻度尺；开关S；导线。
①用螺旋测微器测量金属丝的直径，示数如下图所示，读数为________mm。
②若滑动变阻器采用限流接法，为使测量尽量精确，电流表应选________、电源应选________（均填器材代号），在虚线框内完成电路原理图。
108测定金属的电阻率
求出的电阻值R = 229Ω 。
（保留3位有效数值）
（3）待测电阻是一均匀材料 制成的圆柱体，用游标为50分 度的卡尺测量其长度与直径， 结果分别如图2、图3所示。由
图可知其长度为 0.800cm ， 直径为 0.194cm 。
（4）由以上数据可求出
ρ= 8.46 102 m 。
一、明确实验目的、理解实验原理
1、实验目的： ⑴测定金属的电阻率； ⑵加深对电阻定律的理解。 ⑶练习使用螺旋测微器
2、实验原理： 据电阻定律公式： R L
s
可得金属的电阻率： R s L
因此，测出金属导体的长Ｌ，横截面积Ｓ和电阻Ｒ，便可
求出金属的阻率ρ。
用卷尺或米尺测出Ｌ
用螺旋测微器测出导体的直
（保留3位有效数值）
三、会设实验用待测导体的电阻 一般不大，远远小于电压表的内 阻，故采用电流表外接法。
V A
2、控制电路的设计：
在该实验中，滑动变阻器的分压、限流接 法一般均能满足要求，在两种均可选择的情况 下，首选限流接法。
四、清楚实验步骤
1、用螺旋测微器测出金属丝的直径ｄ，在三个不同位置测三次，求平
径ｄ，算出其横截面积Ｓ： S
1
d2
4
用伏安法测出导体的电阻Ｒ： R U
I
二、了解实验器材、能正确使用螺旋测微器
螺旋测微器、毫米刻度尺、电流表、 1、实验器材： 电压表、滑动变阻器、电键、低压直流电
源、被测电阻丝、导线 2、螺旋测微器的原理：
螺旋测微器（又叫千分尺） 用它测长度可以准确到0.01mm，测 量范围为几个厘米。
均值，代入公式 S 1 d2 算出截面面积Ｓ ；
4
2、按照电路图连接电路，由电流表测出通过金属丝的电流强度Ｉ，由
实验测量电阻测定金属丝的电阻率
• 实验目的 • 实验原理 • 实验步骤 • 实验结果分析 • 实验总结与展望
01
实验目的
掌握电阻率的测量方法
01
电阻率是描述导体材料导电性能 的重要参数，通过实验测量电阻 ，可以掌握电阻率的测量方法。
02
实验中需要使用电学测量仪器， 如伏安表、恒流电源等，通过测 量金属丝在不同温度下的电阻值 ，计算出电阻率。
用于测量金属丝中的电流和电 压。
导线
连接各个实验器材，形成完整 的电路。
搭建实验电路
将电源、电流表、电压表、滑动变阻 器和金属丝依次串联起来，形成一个 闭合的电路。
确保连接牢固，避免出现接触不良或 短路的情况。
进行实验测量
将滑动变阻器调节到最小值，逐渐增大金属丝中的电流和 电压，观察电流表和电压表的读数变化。
在不同的电流和电压下，分别记录电流表和电压表的读数 。
数据记录与整理
将实验过程中测量的电流和电压 值记录在表格中。
根据测量的数据，计算金属丝在 不同电流和电压下的电阻值。
分析实验数据，绘制电阻与电流、 电压的关系图，并求出金属丝的
电阻率。
04
实验结果分析
数据处理与图表绘制
数据处理
将实验测得的数据进行整理、计算和校准，得出金属丝的电阻率。
对未来研究的展望
深入研究电阻率的影响因素
我们可以进一步研究不同温度、压力、金属种类等因 素对电阻率的影响，以更深入地理解电阻率的本质。
探索新型测量方法
随着科技的发展，可能会有更精确、更简便的测量方 法出现，我们可以积极探索并应用这些新方法。
THANKS
感谢观看
实验体会
实验过程中，我们感受到了理论与实践相结合的重要性，提高了动手能力和解决问题的能力。
测定金属的电阻率
测定金属的电阻率什么是电阻率电阻率是材料单位长度内电阻的比值，通常用 Greek 字母ρ （rho）表示。
电阻率是决定材料导电能力的重要参数之一。
一般来说，导体的电阻率比较小，绝缘体的电阻率比较大。
因此，金属往往是非常好的导体，它们具有较低的电阻率。
测定电阻率的方法桥式方法测量金属电阻率最常用的方法之一是桥式法。
桥式法的原理是在平衡状态下，电桥两端电势相等，这时桥路中相反方向的电动势与阻值之积相等。
桥式法需要用到一个电桥电路，电桥电路包括四个电阻器，其中一个被测量的金属电阻器，一个已知电阻的标准电阻器，另外两个电阻器用于调节桥路的平衡状态。
桥路平衡时，被测量的金属电阻器的电阻值就可以通过已知电阻值和桥路偏差计算得出。
粘着法测量电阻率的另一种方法是粘着法。
这种方法主要用于薄膜电阻率的测量，比如金属薄膜的电阻率。
粘着法的原理是通过测量在一定长度和厚度下金属膜的电阻值得出金属膜的电阻率。
在实际操作中，需要将已知宽度和长度的金属薄膜沉积在绝缘基底上，并通过测量薄膜所占的面积和所提供的电阻值来计算薄膜的电阻率。
这种方法精度较高，误差小，适用于一些高精度要求的场合。
联合法联合法是测定金属电阻率的第三种方法。
类似于桥式法，联合法同样需要使用一组标准电阻及一个保持器，但它不需要取下被测件和标准电阻，只需改变保持器的接点位置，就可以在不同阻值下得到相应的电流。
联合法的优点是避免了取下被测件和标准电阻的操作，减少了可能产生的误差。
但需要使用更加复杂的电路结构，增加了电路的设计难度。
通过三种方法的比较可以看出，每种方法都有其各自的适用范围和优点。
选择哪种方法需要根据实际需要和条件来决定。
无论哪种方法，在进行实验之前都需要进行实验设计及计算。
在实验中需要注意精度控制、数据记录及处理，以保证得到准确可靠的结果。
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测定金属的电阻率
基础知识梳理
【实验目的】
1．掌握电流表、电压表和滑动 变阻器的使用方法； 2．掌握螺旋测微器的使用和读 数方法； 3．会用伏安法测电阻，进一步 测定金属的电阻率．
【实验原理】
基础知识梳理
1．螺旋测微器
图10－4－1
基础知识梳理
图10－4－1 (1)构造：如图10－4－1所示是常 用的螺旋测微器．它的小砧A和固定 刻度S固定在框架F上．旋钮K、微调 旋钮K′和可动刻度H、测微螺杆P连在 一起，通过精密螺纹套在S上．
基础知识梳理
特别提示： 电表示数变化大小是指相对变化 |ΔU| |ΔI| 的大小，即比较 与 的大小． U I
基础知识梳理
3．测电阻率的原理 把金属丝接入图10－4－4所示的电路中， 用电压表测金属丝两端的电压，用电流 U 表测金属丝中的电流，根据 Rx＝ 计算金属 I 丝的电阻Rx，然后用米尺测量金属丝的 有效长度l，用螺旋测微器测量金属丝的直径 d，计算出金属丝的横截面积S；根据电阻定 律Rx＝ρl/S，得出计算金属丝电阻率的公式ρ 2 ＝ RxS πd U ＝ . l 4lI
Rx> RVRA时，用电流表内接法．
基础知识梳理
图10－4－3
基础知识梳理
③实验试探法：按图10－4－3接 好电路，让电压表一根接线柱P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．
高频考点例析
题型一 游标卡尺、千分尺的读数
例1
(2009年高考辽宁、宁夏理综卷) 某同学用游标卡尺测量一圆柱体的长 度l，用螺旋测微器测量该圆柱体的直 径d，示数如图．由图10－4－6可读出 l＝________ cm，d＝________ mm.
高频考点例析
图10－4－6
高频考点例析
【解析】 游标卡尺是10分度的，可 精确到0.1 mm，其中主尺读数为2.2 cm，游 标尺读数5×0.01 cm＝0.05 cm.螺旋测微器 固定刻度读数6.5 mm，可动刻度读数0.360 mm，d＝6.860 mm.
基础知识梳理
(2)原理：测微螺杆P与固定刻度S 之间的精密螺纹的螺距为0.5 mm，即 旋钮K每旋转一周，P前进或后退0.5 mm，而可动刻度H上的刻度为50等 份，每转动一小格，P前进或后退0.01 mm.即螺旋测微器的精确度为0.01 mm.读数时估读到毫米的千分位上， 因此，螺旋测微器又叫千分尺．
核心要点 突破
一、数据处理 1．在求Rx的平均值时可用两种方法 (2)第二种是用U－I图线的斜率求出． U (1)第一种是用 Rx＝ 算出各次的数值，再 I
取平均值． 2．计算电阻率：将记录的数据Rx、l、d S πd2U 的值，代入电阻率计算公式 ρ＝Rx ＝ . l 4lI
核心要点 突破
二、误差分析 1．金属丝直径、长度的测量带 来误差． 2．测量电路中电流表及电压表 对电阻测量的影响，因为电流表外接， 所以R测 l <R真， 由 R＝ρ ，知 ρ 测<ρ 真． S
基础知识梳理
【实验器材】
被测金属丝、螺旋测微器、毫米 刻度尺、电池组、电流表、电压表、滑 动变阻器、开关、导线若干．
【实验步骤】
1．用螺旋测微器在被测金属丝的 三个不同位置各测一次直径，求出其平 均值． 2．按图10－4－5所示的原理电路 图连接好用伏安法测电阻的实验电路．
基础知识梳理
图10－4－5
基础知识梳理
图10－4－2
应用指南：使用螺旋测微器读数时，以毫米为单位， 有三位小数．
基础知识梳理
2．伏安法测电阻 U I (1)原理：R＝ ，用电压表测定电 阻两端的电压U，用电流表测定流过电 阻的电流I. (2)电流表的内接法和外接法的比较
基础知识梳理
基础知识梳理
基础知识梳理
(3)两种电路的选择 ①阻值比较法：先将待测电阻的估 计值与电压值、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．简单概括 为“大内偏大，小外偏小”． ②临界值计算法： Rx< RVRA时，用电流表外接法．
基础知识梳理
(3)读数：测量时被测物体长度的 整数毫米数由固定刻度读出，小数部 分由可动刻度读出． 测量值(毫米)＝固定刻度数(毫 米)(注意半毫米刻线是否露出)＋可动 刻度数(估读一位)×0.01(毫米)
基础知识梳理
Hale Waihona Puke 如图10－4－2所示，固定刻度示 数为2.0 mm，不足半毫米而从可动刻 度上读的示数为15.0，最后的读数为： 2.0 mm＋ 15.0×0.01 mm＝2.150 mm.
基础知识梳理
3．用毫米刻度尺测量接入电路中的 被测金属导线的有效长度，反复测量3次， 求出其平均值l. 4．把滑动变阻器的滑片调节到使接 入电路中的电阻值最大的位置，电路经 检查确认无误后，闭合电键S，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，断开电键S，求出导线电阻Rx 的平均值． 5．整理仪器．
核心要点 突破
3．通电电流过大，时间过长， 致使电阻丝发热，电阻率随之变化带 来误差． 三、注意事项 1．为了方便，测量直径应在导 线连入电路前进行，为了准确测量金 属丝的长度，应该在连入电路之后在 拉直的情况下进行．
核心要点 突破
2．本实验中被测金属丝的电阻 值较小，故须采用电流表外接法． 3．电键S闭合前，滑动变阻器的 阻值要调至最大． 4．电流不宜太大(电流表用0～ 0.6 A量程)，通电时间不宜太长，以 免金属丝温度升高，导致电阻率在实 验过程中变大．
【答案】 2.25 6.860
高频考点例析
【易误警示】 游标卡尺估读．
核心要点 突破
四、仪器选择的三个原则 1．安全性原则：通过电源、电 阻、电流表、电压表等的电流不能超 过其允许的额定电流． 2．误差性原则：选用电表应考 虑尽可能达到电表量程．
核心要点 突破
3．便于操作原则：选择滑动变阻器 时应使对外供电电压的变化范围既要满 足实验要求，又要便于调节，滑动变阻 器调节时应使其滑动范围较大．