广东省惠州市高中物理 实验 测定金属丝的电阻率导学案(无答案)粤教版选修3-1
2024-2025学年高二物理必修第三册(粤教版)教学课件3.3测量金属丝的电阻率
次数 U/V I/A
1 0.10 0.020
2 0.30 0.060
3 0.70 0.160
4 1.00 0.220
5 1.50 0.340
6 1.70 0.460
7 2.30 0.520
由以上实验数据可知，他们测量 Rx 是采用下图中的图______(选填“甲”或 “乙”)．
高中物理 必修第三册 第三章 恒定电流 第三节 测量金属丝的电阻率
高中物理 必修第三册 第三章 恒定电流 第三节 测量金属丝的电阻率
二、学会使用游标卡尺
【观察与思考】（1）请观察游标卡尺的结构，说出它的主要部分有哪些？
高中物理 必修第三册 第三章 恒定电流 第三节 测量金属丝的电阻率
二、学会使用游标卡尺
（2）10分度的游标卡尺，游标尺的每一分度是多少？与主尺的最小分度分度相差多少？
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
高中物理 必修第三册 第三章 恒定电流 第三节 测量金属丝的电阻率
(1)从图中读出金属丝的直径为____________mm. (2)为此取来两节新的干电池、开关和若干导线及下列器材： A．电压表 0～3 V，内阻约 10 kΩ B．电压表 0～15 V，内阻约 50 kΩ C．电流表 0～0.6 A，内阻约 0.05 Ω D．电流表 0～3 A，内阻约 0.01 Ω E．滑动变阻器，0～10 Ω F．滑动变阻器，0～100 Ω
10分度：精确度为0.1mm 20分度：精确度为0.05mm 50分度：精确度为0.02mm
高中物理 必修第三册 第三章 恒定电流 第三节 测量金属丝的电阻率
例3 请读出如图所示游标卡尺的示数：
主尺读数23mm+游标尺上的刻度7×精确度0.1mm=23.7mm
高中物理选修3-1学案：实验学案：测定金属的电阻率
实验：测定金属的电阻率[学习目标] 1.进一步掌握用伏安法测电阻的电路的设计思想.2.掌握螺旋测微器和游标卡尺的读数方法.3.掌握测定金属电阻率的实验原理、实验过程及数据处理方法．一、螺旋测微器和游标卡尺1．螺旋测微器的原理及读数方法(1)构造及原理如图1所示，它的测砧A和固定刻度B固定在尺架C上，可动刻度E、旋钮D和微调旋钮D′是与测微螺杆F连在一起的，并通过精密螺纹套在B上，精密螺纹的螺距是0.5 mm，即旋钮D每转一周，测微螺杆F前进或后退0.5 mm，可动刻度分成50等份，每一等份表示0.01 mm.图1(2)使用方法当A与F并拢时，可动刻度E的零点恰好跟固定刻度B的零点重合，逆时针旋转旋钮D，将测微螺杆F旋出，把被测物体放入A、F之间的夹缝中，再顺时针旋转旋钮D，F快要接触被测物时，要停止使用旋钮D，改用微调旋钮D′，直到听到“喀喀”声．(3)读数方法L＝固定刻度示数＋可动刻度示数(估读一位)×分度值．注意：①以毫米为单位时，小数点后面要有三位有效数字，特别是最后一位估读数字为零时，不能省略．②在读数时注意半毫米刻度线是否已露出．2．游标卡尺的原理及读数方法(1)构造：主尺、游标尺(主尺和游标尺上各有一个内、外测量爪)、游标卡尺上还有一个深度尺．(如图2所示)图2(2)原理：利用主尺的最小分度与游标尺的最小分度的差值制成．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.常见的游标尺上小等分刻度有10个、20个、50个的，其规格见下表：刻度格数(分度)刻度总长度 1 mm 与每小格的差值 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 5049 mm0.02 mm0.02 mm(3)用途：测量厚度、长度、深度、内径、外径．(4)读数：若用x 表示从主尺上读出的整毫米数，K 表示从游标尺上读出与主尺上某一刻度线对齐的游标的格数，则记录结果表示为(x ＋K ×精确度) mm. 二、测定金属的电阻率 1．实验原理(1)把金属丝接入电路中，用伏安法测金属丝的电阻R (R ＝UI)．电路原理图如图3所示．图3(2)用毫米刻度尺测出金属丝的长度l ，用螺旋测微器测出金属丝的直径d ，算出横截面积S (S ＝πd 24)． (3)由电阻定律R ＝ρl S ，得ρ＝RS l ＝πd 2R 4l ＝πd 2U4lI ，求出电阻率．2．实验器材螺旋测微器、毫米刻度尺、电压表、电流表、开关及导线、被测金属丝、电池、滑动变阻器． 3．实验步骤(1)测直径：用螺旋测微器在被测金属丝上三个不同位置各测一次直径，并记录．(2)连电路：按如图3所示的电路图连接实验电路．(3)量长度：用毫米刻度尺测量接入电路中的被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最大的位置，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S.(5)拆除实验电路，整理好实验器材．4．数据处理电阻R的数值可用以下两种方法确定：(1)计算法：利用每次测量的U、I值分别计算出电阻，再求出电阻的平均值作为测量结果．(2)图象法：可建立I－U坐标系，将测量的U、I值描点作出图象，利用图象的斜率的倒数来求出电阻值R.5．实验注意事项(1)因一般金属丝电阻较小，为了减少实验的系统误差，必须选择电流表外接法；(2)本实验若用限流式接法，在接通电源之前应将滑动变阻器调到阻值最大状态．(3)测量l时应测接入电路的金属丝的有效长度(即两接线柱之间的长度)；在金属丝的3个不同位置上用螺旋测微器测量直径d.(4)电流不宜过大(电流表用0～0.6 A量程)，通电时间不宜太长，以免电阻率因温度升高而变化.一、实验原理及操作例1在“探究电阻与长度、横截面积的关系”的实验中，用刻度尺测量金属丝直径时的刻度位置如图4所示，金属丝的匝数为39，用米尺测出金属丝的长度L，金属丝的电阻大约为5 Ω，先用伏安法测出金属丝的电阻R，然后用控制变量法探究电阻与导体长度、横截面积的关系．图4(1)从图中读出金属丝的直径为________mm.(2)为此取来两节新的干电池、开关和若干导线及下列器材：A．电压表0～3 V，内阻约10 kΩB．电压表0～15 V，内阻约50 kΩC．电流表0～0.6 A，内阻约0.05 ΩD．电流表0～3 A，内阻约0.01 ΩE．滑动变阻器，0～10 ΩF．滑动变阻器，0～100 Ω①要求较准确地测出其阻值，电压表应选________，电流表应选________，滑动变阻器应选________．(填序号)②实验中某同学的实物接线如图5所示，请指出该同学实物接线中的两处明显错误．图5错误a：________________________________________________________；错误b：________________________________________________________.[答案](1)0.649(0.646～0.652均可)(2)①A C E ②错误a：导线连接在滑动变阻器的滑片上错误b：采用了电流表内接法[解析](1)从图中可读出紧密绕制的金属丝的宽度为2.53 cm，故直径为2.53 cm39≈0.064 9 cm＝0.649 mm.(2)①因为两节干电池的电动势是3 V，用3 V量程的电压表A；因为金属丝的电阻大约为5 Ω，如果把3 V的电动势全加在金属丝上，电流才是0.6 A，因此用量程是0.6 A的电流表C；此题中金属丝的电阻大约为5 Ω，为了减小实验误差，应选10 Ω的滑动变阻器E.二、仪器的读数及数据处理例2(1)用螺旋测微器测量合金丝的直径．为防止读数时测微螺杆发生转动，读数前应先旋紧如图6甲所示的部件________(选填“A”“B”“C”或“D”)．从图中的示数可读出合金丝的直径为________ mm.图6(2)用游标卡尺可以测量某些工件的外径．在测量时，示数如图乙所示，则读数为________mm.[答案](1)B0.410(2)11.45[解析](1)读数前应先旋紧B，使读数固定不变，螺旋测微器的固定刻度为0 mm，可动刻度为41.0×0.01 mm＝0.410 mm，所以最终读数为0 mm＋0.410 mm＝0.410 mm.(2)游标卡尺的主尺读数为11 mm，游标尺上第9个刻度和主尺上某一刻度对齐，所以游标尺读数为9×0.05 mm＝0.45 mm，最终读数为：11 mm＋0.45 mm＝11.45 mm.例3在“测定金属的电阻率”实验中，所用测量仪器均已校准．待测金属丝接入电路部分的长度约为50 cm.图7(1)用螺旋测微器测量金属丝的直径，其中某一次测量结果如图7所示，其读数应为________ mm(该值接近多次测量的平均值)．(2)用伏安法测金属丝的电阻R x.实验所用器材为电池组(电动势3 V，内阻不计)、电流表(内阻约0.1 Ω)、电压表(内阻约3 kΩ)、滑动变阻器R(0～20 Ω，额定电流2 A)、开关、导线若干．某小组同学利用以上器材正确连接好电路，进行实验测量，记录数据如下：次数1234567U/V0.100.300.70 1.00 1.50 1.70 2.30I/A0.0200.0600.1600.2200.3400.4600.520由以上实验数据可知，他们测量R x是采用图8中的________图(选填“甲”或“乙”)．图8(3)图9是测量R x的实验器材实物图，图中已连接了部分导线，滑动变阻器的滑片P置于变阻器的一端．请根据(2)所选的电路图，补充完成图中实物间的连线，并使闭合开关的瞬间，电压表或电流表不至于被烧坏．图9(4)这个小组的同学在坐标纸上建立U、I坐标系，如图10所示，图中已标出了与测量数据对应的4个坐标点．请在图中标出第2、4、6次测量数据的坐标点，并描绘出U－I图线．由图线得到金属丝的阻值R x＝________ Ω(保留两位有效数字)．图10(5)根据以上数据可以估算出金属丝电阻率约为________(填选项前的符号)．A．1×10－2Ω·m B．1×10－3Ω·mC．1×10－6Ω·m D．1×10－8Ω·m(6)任何实验测量都存在误差，本实验所用测量仪器均已校准，下列关于误差的说法中正确的是________(有多个正确选项)．A．用螺旋测微器测量金属丝直径时，由读数引起的误差属于系统误差B．由电流表和电压表内阻引起的误差属于偶然误差C．若将电流表和电压表的内阻计算在内，可以消除由测量仪表引起的系统误差D．用U－I图象处理数据求金属丝电阻可以减小偶然误差[答案](1)0.398(0.396～0.399均正确)(2)甲(3)见[解析]图甲(4)见[解析]图乙4.4(4.3～4.7均正确)(5)C(6)CD[解析](1)螺旋测微器的读数为0 mm＋39.8×0.01 mm＝0.398 mm.(2)由实验记录的数据可知R x的阻值大约为5 Ω.由题知R x≪R V，故电流表Ⓐ外接．若滑动变阻器接为限流式接法，电路中最小电流值I min＝U≈0.12 A，其中R1为R x与R V的并R1＋R＋R A联电阻值且R1≈R x.则R x两端的电压最小值U min＝I min R x≈0.6 V，而从实验数据可知R x两端电压是从0.10 V开始的，因此滑动变阻器应采用分压式接法．(3)实物图如图甲所示甲(4)图线应过原点，选尽可能多的点连成一条直线，不在直线上的点均匀分布在直线两侧，明显偏离的点应舍去，如图乙所示．乙图线的斜率反映了金属丝的电阻，因此金属丝的电阻值R x≈4.4 Ω.(5)根据R x＝ρlS 得金属丝的电阻率ρ＝R x Sl＝πR x d24l＝3.14×4.4×(0.398×10－3)24×0.5Ω·m≈1.09×10－6Ω·m，故选项C正确．(6)系统误差是由仪器的某些不完善或实验方法不够完善等产生的，其测量结果总是偏大或偏小；偶然误差具有随机性，可以通过多次测量取平均值来减小偶然误差.1．某同学在测定金属圆柱体电阻率时需要先测量其尺寸，他分别使用游标卡尺和螺旋测微器测量圆柱体的长度和直径，某次测量的示数如图11甲、乙所示，长度为________ cm，直径为________ mm.图11[答案] 5.02 4.815[解析]题图甲是10分度的游标卡尺，其精确度为0.1 mm，主尺读数为：5 cm＝50 mm，游标上第2个刻度与上面对齐，读数为：2×0.1 mm＝0.2 mm，故最终读数为：50 mm ＋2×0.1 mm ＝50.2 mm ＝5.02 cm ； 螺旋测微器：固定刻度为4.5 mm ，可动刻度为31.5×0.01 mm ， 则读数为4.5 mm ＋31.5×0.01 mm ＝4.815 mm.2．现在要测量一段电阻丝的电阻率ρ，其阻值R x 约为0.5 Ω，允许通过的最大电流为0.5 A ．现有如下器材可供选择：电流表A(量程0.6 A ，内阻约为0.6 Ω) 电压表V(量程3 V ，内阻约为3 kΩ) 待测电阻丝R x (阻值约为0.5 Ω) 标准电阻R 0(阻值5 Ω) 滑动变阻器R 1(0～5 Ω，2 A) 滑动变阻器R 2(0～200 Ω，1.5 A) 直流电源E (E ＝6 V ，内阻不计) 开关S 、导线若干(1)如图为四位同学分别设计的测量电路的一部分，你认为合理的是________；(2)实验中滑动变阻器应该选择________(选填“R 1”或“R 2”)，并采用________接法； (3)根据你在(1)(2)中的选择，在图12甲上完成实验电路的连接；图12(4)实验中，如果两电表的读数分别为U 和I ，测得拉直后电阻丝的长度为L 、直径为D ，则待测电阻丝的电阻率ρ的计算式为：ρ＝________；(5)用螺旋测微器测量待测电阻丝的直径时读数如图乙所示，则该电阻丝的直径D ＝________.[答案] (1)C (2)R 1 分压 (3)见[解析]图 (4)πD 24L (U I－R 0) (5)1.205(±0.002) mm[解析] (1)电阻R x 两端的最大电压U ＝IR x ＝0.25 V ，约为电压表量程的110，需要在待测电阻R x 两端串联分压电阻，即串联标准电阻R 0，此时R 0＋R x ＜R A R V ，电流表采用外接法，选项C 正确．(2)若采用限流接法，选择R 1时，电路中电流最小值仍大于0.5 A ；选择R 2时，调控范围小，操作不便，而电源内阻不计，不用考虑大电流时电源电动势的变化，因而采用分压接法，为了便于调节选总阻值较小的R 1. (3)实物连线如图所示．(4)待测电阻R x ＝UI－R 0.由电阻定律有R x ＝ρL S ＝ρL πD 24，联立解得ρ＝πD 24L (UI－R 0)．(5)螺旋测微器的读数为1 mm ＋0.01×20.5 mm ＝1.205 mm.。
高中物理第二章电路实验：测定金属的电阻率学案粤教版选修310730184
高中物理第二章电路实验：测定金属的电阻率学案粤教版选修310730184实验：测定金属的电阻率[学科素养与目标要求]物理观念：1.通过实验探究得出影响导体电阻的因素.2.掌握测定金属电阻率的实验原理.3.掌握螺旋测微器的读数方法．科学探究：1.了解本实验需要测的物理量及所用的器材和方法.2.能进行分组分层、自主合作探究，能综合信息进行数据处理．科学思维：1.进一步掌握用伏安法测电阻电路的设计思想，会根据不同情况设计电路图.2.会根据情况选择滑动变阻器接入电路的方式.一、螺旋测微器和游标卡尺1．螺旋测微器的原理及读数方法(1)构造及原理如图1所示，它的测砧A和固定刻度B固定在尺架C上，可动刻度E、旋钮D和微调旋钮D′是与测微螺杆F连在一起的，并通过精密螺纹套在B上，精密螺纹的螺距是0.5mm，即旋钮D 每转一周，测微螺杆F前进或后退0.5mm，可动刻度分成50等份，每一等份表示0.01_mm.图1(2)使用方法当A与F并拢时，可动刻度E的零点恰好跟固定刻度B的零点重合，逆时针旋转旋钮D，将测微螺杆F旋出，把被测物体放入A、F之间的夹缝中，再顺时针旋转旋钮D，F快要接触被测物时，要停止使用旋钮D，改用微调旋钮D′，直到听到“喀喀”声．(3)读数方法L＝固定刻度示数＋可动刻度示数(估读一位)×分度值．注意：①以毫米为单位时，小数点后面要有三位有效数字，特别是最后一位估读数字为零时，不能省略．②在读数时注意半毫米刻度线是否已露出．2．游标卡尺的原理及读数方法(1)构造：主尺、游标尺(主尺和游标尺上各有一个内、外测量爪)、游标卡尺上还有一个深度尺．(如图2所示)图2(2)原理：利用主尺的最小分度与游标尺的最小分度的差值制成．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1mm.常见的游标尺上小等分刻度有10个、20个、50个的，其规格见下表：刻度格数(分度)刻度总长度 1mm 与每小格的差值 精确度(可精确到) 109mm 0.1mm 0.1mm 2019mm 0.05mm 0.05mm 5049mm 0.02mm 0.02mm(3)用途：测量厚度、长度、深度、内径、外径．(4)读数：若用x 表示从主尺上读出的整毫米数，K 表示从游标尺上读出与主尺上某一刻度线对齐的游标的格数，则记录结果表示为(x ＋K ×精确度) mm.二、测定金属的电阻率1．实验原理(1)把金属丝接入电路中，用伏安法测金属丝的电阻R (R ＝UI)．电路原理图如图3所示．图3(2)用毫米刻度尺测出金属丝的长度l ，用螺旋测微器测出金属丝的直径d ，算出横截面积S (S ＝πd 24)． (3)由电阻定律R ＝ρl S ，得ρ＝RS l ＝πd 2R 4l ＝πd 2U 4lI，求出电阻率．2．实验器材螺旋测微器、毫米刻度尺、电压表、电流表、开关及导线、被测金属丝、电源、滑动变阻器．3．实验步骤(1)测直径：用螺旋测微器在被测金属丝上三个不同位置各测一次直径，并记录．(2)连电路：按如图3所示的电路图连接实验电路．(3)量长度：用毫米刻度尺测量接入电路中的被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最大的位置，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S.(5)拆除实验电路，整理好实验器材．4．数据处理电阻R的数值可用以下两种方法确定：(1)计算法：利用每次测量的U、I值分别计算出电阻，再求出电阻的平均值作为测量结果．(2)图象法：可建立I－U坐标系，将测量的U、I值描点作出图象，利用图象的斜率的倒数来求出电阻值R.5．实验注意事项(1)因一般金属丝电阻较小，为了减少实验的系统误差，必须选择电流表外接法；(2)本实验若用限流式接法，在接通电源之前应将滑动变阻器调到阻值最大状态．(3)测量l时应测接入电路的金属丝的有效长度(即两接线柱之间的长度，且金属丝伸直)，并将金属丝拉直；在金属丝的3个不同位置上用螺旋测微器测量直径d.(4)电流不宜过大(电流表用0～0.6A量程)，通电时间不宜太长，以免电阻率因温度升高而变化.一、实验原理及操作例1在“探究电阻与长度、横截面积的关系”的实验中，用刻度尺测量金属丝直径时的刻度位置如图4所示，金属丝的匝数为39，用米尺测出金属丝的长度L，金属丝的电阻大约为5Ω，先用伏安法测出金属丝的电阻R，然后用控制变量法探究电阻与导体长度、横截面积的关系．图4(1)从图中得出金属丝的直径为________mm.(2)为此取来两节新的干电池、开关和若干导线及下列器材：A ．电压表0～3V ，内阻约10kΩB ．电压表0～15V ，内阻约50kΩC ．电流表0～0.6A ，内阻约0.05ΩD ．电流表0～3A ，内阻约0.01ΩE ．滑动变阻器，0～10ΩF ．滑动变阻器，0～100Ω①要求较准确地测出其阻值，电压表应选________，电流表应选________，滑动变阻器应选________．(填序号)②实验中某同学的实物接线如图5所示，请指出该同学实物接线中的两处明显错误．图5错误a ：________________________________________________________________________； 错误b ：________________________________________________________________________. 答案 (1)0.649(0.646～0.652均可) (2)①A C E②导线连接在了滑动变阻器的滑片上 采用了电流表内接法解析 (1)从题图可读出紧密绕制的金属丝的宽度为2.53cm ，故直径为2.53cm 39≈0.0649cm＝0.649mm.(2)①因为两节干电池的电动势约是3V ，用3V 量程的电压表A ；因为金属丝的电阻大约为5Ω，如果把3V 的电动势全加在金属丝上，电流约为0.6A ，因此用量程是0.6A 的电流表C ；此题中金属丝的电阻大约为5Ω，为了减小实验误差，应选10Ω的滑动变阻器E.二、仪器的读数及数据处理例2 (2018·深圳市高中联盟期末)张明同学在测定某种合金丝的电阻率时：(1)用螺旋测微器测得其直径为________mm(如图6甲所示)；(2)用20分度的游标卡尺测得其长度为________cm(如图乙所示)；(3)用图丙所示的电路测得的电阻值将比真实值______(填“偏大”或“偏小”)．图6答案 (1)3.202(3.201～3.203均可) (2)4.975 (3)偏小解析 (1)螺旋测微器的读数为：D ＝3mm ＋20.2×0.01mm＝3.202mm ；(2)游标卡尺的读数为：L ＝49mm ＋15×0.05mm＝49.75mm ＝4.975cm ；(3)由欧姆定律得：金属丝的电阻值R ＝U I，由于电压表的分流作用使电流的测量值偏大，则电阻的测量值偏小．例3 在“测定金属的电阻率”实验中，所用测量仪器均已校准．待测金属丝接入电路部分的长度约为50cm.图7(1)用螺旋测微器测量金属丝的直径，其中某一次测量结果如图7所示，其读数应为________mm(该值接近多次测量的平均值)．(2)用伏安法测金属丝的电阻R x .实验所用器材为电池组(电动势3V ，内阻不计)、电流表(内阻约0.1Ω)、电压表(内阻约3kΩ)、滑动变阻器R (0～20Ω，额定电流2A)、开关、导线若干．某小组同学利用以上器材正确连接好电路，进行实验测量，记录数据如下：次数 12 3 4 5 6 7 U /V 0.100.30 0.70 1.00 1.50 1.70 2.30 I /A0.020 0.060 0.160 0.220 0.340 0.460 0.520由以上实验数据可知，他们测量R x 是采用图8中的________图(选填“甲”或“乙”)．图8(3)图9是测量R x 的实验器材实物图，图中已连接了部分导线，滑动变阻器的滑片P 置于变阻器的一端．请根据(2)所选的电路图，补充完成图中实物间的连线，并使闭合开关的瞬间，电压表或电流表不至于被烧坏．图9(4)这个小组的同学在坐标纸上建立U、I坐标系，如图10所示，图中已标出了与测量数据对应的4个坐标点．请在图中标出第2、4、6次测量数据的坐标点，并描绘出U－I图线．由图线得到金属丝的阻值R x＝________Ω(保留两位有效数字)．图10(5)根据以上数据可以估算出金属丝电阻率约为________．A．1×10－2Ω·m B．1×10－3Ω·mC．1×10－6Ω·m D．1×10－8Ω·m(6)任何实验测量都存在误差，本实验所用测量仪器均已校准，下列关于误差的说法中正确的是________．A．用螺旋测微器测量金属丝直径时，由读数引起的误差属于系统误差B．由电流表和电压表内阻引起的误差属于偶然误差C．若将电流表和电压表的内阻计算在内，可以消除由测量仪表引起的系统误差D．用U－I图象处理数据求金属丝电阻可以减小偶然误差答案(1)0.398(0.396～0.399均正确) (2)甲(3)见解析图(4)见解析图 4.5(4.3～4.7均可) (5)C (6)CD解析(1)螺旋测微器的读数为0mm＋39.8×0.01mm＝0.398mm.(2)由实验记录的数据可知R x的阻值大约为5Ω.由题知R x≪R V，故电流表Ⓐ外接．若滑动变阻器接为限流式接法，电路中最小电流值I min＝ER1＋R＋R A≈0.12A，其中R1为R x与R V的并联电阻值且R1≈R x.则R x两端的电压最小值U min＝I min R x≈0.6V，而从实验数据可知R x两端电压是从0.10V开始的，因此滑动变阻器采用的是分压式接法．(3)实物连接图如图(a)所示(4)图线应过原点，选尽可能多的点连成一条直线，不在直线上的点均匀分布在直线两侧，明显偏离的点应舍去，如图(b)所示．图线的斜率反映了金属丝的电阻，因此金属丝的电阻值R x≈4.5Ω.(5)根据R x＝ρlS得金属丝的电阻率ρ＝R x Sl＝πR x d24l＝3.14×4.5×(0.398×10－3)24×0.5Ω·m≈1×10－6Ω·m，故选项C正确．(6)系统误差是由仪器的某些不完善或实验方法不够完善等产生的，其测量结果总是偏大或偏小；偶然误差具有随机性，可以通过多次测量取平均值来减小偶然误差．[学科素养] 通过本题学生练习了螺旋测微器的读数方法，提高了根据实际情况设计、选择电路图的能力，锻炼了分析处理实验数据的能力．在解题过程中，展现了实验探究过程中交流、反思的能力．本题着重体现了“实验探究”的学科素养．1．(2017·启东中学高一下期末)在测定某一均匀细圆柱体材料的电阻率实验中．图11(1)如图11甲所示，用游标卡尺测其长度为________cm；图乙用螺旋测微器测其直径为________mm.(2)其电阻约为6Ω.为了较为准确地测量其电阻，现用伏安法测量．实验室除提供了电池E(电动势为3V，内阻不计)、开关S、导线若干，还备有下列实验器材：A．电压表V1(量程3V，内阻约为2kΩ)B．电压表V2(量程15V，内阻约为15kΩ)C．电流表A1(量程3A，内阻约为0.2Ω)。
高中物理选修3-1学案1：实验：测定金属的电阻率
实验：测定金属的电阻率注意事项(1)先测直径，再连电路：为了方便，测量直径时应在金属丝连入电路之前测量；(2)电流表外接法：本实验中被测金属丝的阻值较小，故采用电流表外接法；(3)电流控制：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．误差分析[例1]在“测定金属导体的电阻率”的实验中，待测金属丝的电阻R x约为5 Ω，实验室备有下列实验器材A．电压表(量程0～3 V，内阻约为15 kΩ)B．电压表(量程0～15 V，内阻约为75 kΩ)C．电流表(量程0～3 A，内阻约为0.2 Ω)D．电流表(量程0～0.6A，内阻约为11 Ω)E．变阻器R1(0～100 Ω，0.6 A)F．变阻器R2(0～2 000 Ω，0.1 A)G．电池组E(电动势为3 V，内阻约为0.3 Ω)H．开关S，导线若干(1)为减小实验误差，应选用的实验器材有(填代号)________．(2)为减小实验误差，应选用图1中________(填甲或乙)为该实验的电路原理图，并按所选择的电路原理图把图2中的实物图用线连接起来．图1图2(3)若用毫米刻度尺测得金属丝长度为60.00 cm，用螺旋测微器测得金属丝的直径及两电表的示数如图3所示，则金属丝的直径为________mm，电阻值为________Ω.图3[例2]有一金属电阻丝的阻值约为20Ω，现用以下实验器材测量其电阻率：A.电压表V1（量程0～15V，内阻约15kΩ）B.电压表V2（量程0～3V，内阻约3kΩ）C.电流表A1(量程为0～0.6A，内阻约为0.5Ω)D.电流表A2（量程为0～50mA，内阻约为10Ω）E.滑动变阻器R1（阻值范围0～1kΩ，允许最大电流0.2A）F.滑动变阻器R2（阻值范围0～20Ω，允许最大电流1.0A）G.螺旋测微器H.电池组（电动势3V，内电阻0.5Ω）I.开关一个和导线若干①某同学决定采用分压式接法调节电路，为了准确地测量出电阻丝的电阻，电压表选，电流表选，滑动变阻器选（填写器材前面的字母）；②用螺旋测微器测量该电阻丝的直径，示数如图所示，该电阻丝直径的测量值d= mm；③如图所示，将电阻丝拉直后两端分别固定在刻度尺两端的接线柱a和b上，其间有一可沿电阻丝滑动的触头P，触头的上端为接线柱c.当按下触头P时，它才与电阻丝接触，触头的位置可在刻度尺上读出.实验中改变触头与电阻丝接触的位置，并移动滑动变阻器的滑片，使电流表A示数I保持不变，记录对应的电压表读数U.该同学的实物连接如下图所示，他的连线是否正确，如果有错，在连接的导线上打“×”并重新正确连线；如果有导线遗漏，请添加导线，完成正确的实物连接图.④利用测量数据描点作出U–L图线，如图所示，并求得图线的斜率k.用电阻丝的直径d、电流I和斜率k表示电阻丝的电阻率ρ= .[例3]在“测定金属的电阻率”实验中，所用测量仪器均已校准．待测金属丝接入电路部分的长度约为50cm ．（1）用螺旋测微器测量金属丝的直径，其中某一次测量结果如下图所示，其读数应为___________mm（该值接近多次测量的平均值）（2）用伏安法测金属丝的电阻Rx ．实验所用器材为：电池组(电动势为3V ，内阻约1Ω)、电流表(内阻约0.1Ω)、电压表(内阻约3kΩ)、滑动变阻器R (0~20Ω，额定电流2A)、开关、导线若干．某小组同学利用以上器材正确连接好电路，进行实验测量，记录数据如下：由以上数据可知，他们测量Rx 是采用下图中的_________图(选填“甲”或“乙”)．（3）图3是测量Rx 的实验器材实物图，图中已连接了部分导线，滑动变阻器的滑片P 置于变阻器的一端．请根据图(2)所选的电路图，补充完成图3中实物间的连线，并使闭合开关的瞬间，电压表或电流表不至于被烧坏．次数 1 2 3 4 5 6 7 U /V 0.10 0.30 0.70 1.00 1.50 1.70 2.30 I /A0.0200.0600.1600.2200.3400.4600.520V AR S R xRS乙甲V AR x（4）这个小组的同学在坐标纸上建立U 、I 坐标系，如图4所示，图中已标出了测量数据对应的4个坐标点．请在图4中标出第2、4、6次测量数据坐标点，并描绘出U ─I 图线．由图线得到金属丝的阻值R x =___________Ω(保留两位有效数字)．（5）根据以上数据可以估算出金属丝的电阻率约为___________(填选项前的符号)． A ．1×10-2Ω⋅m B ．1×10-3Ω⋅m C ．1×10-6Ω⋅m D ．1×10-8Ω⋅m（6）任何实验测量都存在误差．本实验所用测量仪器均已校准，下列关于误差的说法中正确的选项是___________(有多个正确选项)．A ．用螺旋测微器测量金属丝直径时，由于读数引起的误差属于系统误差B ．由于电流表和电压表内阻引起的误差属于偶然误差C ．若将电流表和电压表内阻计算在内，可以消除由测量仪表引起的系统误差D ．用U ─I 图像处理数据求金属丝电阻可以减小偶然误差课堂练习1.小明利用实验室提供的器材测量某种电阻丝材料的电阻率，所用电阻丝的电阻约为20Ω。
粤教版高中物理选修3-1：《探究决定导线电阻的因素》导学案2-新版
探究决定导线电阻的因素【学习目标】1.知道什么是电阻，了解电阻器在电路中的作用。
2.理解电阻的大小跟哪些因素有关，知道电阻定律。
3.了解材料的电阻率的概念及其物理意义、单位、与温度的关系。
4.了解超导体及其发展前景。
【考点导航】考点一、电阻及符号1.认识电阻2.电阻器的外形及图形符号考点二、电阻定律一、实验探究1．实验原理：根据欧姆定律：URI=，通过电压表测导线两端的电压，电流表测导线中的电流，来计算导线的电阻R.2．利用变量控制法：在材料、长度和横截面积三者中，保持任意两者相同，定量比较另一变量变化时与电阻的关系．友情提示：电流表测量流过导线的电流，故应串联在电路中，电压表测量导线两端的电压，因此应与待测导线并联．但由于待测导线电阻值不是很大，为减小测量误差，应采用电流表外接法，如果电流表内接，由于其阻值与待测电阻很接近，这样测出的电压应为电流表内阻两端电压与导线两端电压之和，将产生较大的误差．3．实验电路图:4．实验过程：（如图）5．实验结论：（1）保持导线的材料和横截面积不变，导线的电阻R与导线长度l满足：R l∝.（2）保持导线材料和长度不变，导线的电阻R 与横截面积S 满足：1R S∝. （3）保持导线的长度和横截面积不变，导线的电阻与导线的材料有关．6．探究和验证：（1）相同电阻串联导体的电阻与导体的长度成正比．（2） 相同电阻并联导体的电阻与导体的横截面积成反比．二、导体的电阻1．定义公式：=U R I2．物理意义：反映导体对电流阻碍作用的大小．友情提示：（1）导体对电流的阻碍作用，是由于自由电荷在导体中做定向移动时，跟导体中的金属正离子或原子相碰撞发生的．（2）电流流经导体时，导体两端出现电压降，同时将电能转化为内能．（3） =U R I提供了测量电阻大小的方法，但导体对电流的这种阻碍作用是由导体本身的性质决定的，与所加的电压、通过的电流均无关系，决不能错误地认为“导体的电阻与导体两端的电压成正比，与电流成反比”．（4）对=U R I ，因U 与I 成正比，所以U R I∆=∆. 3．应用实例——滑动变阻器（1）原理：利用改变连入电路的电阻丝的长度改变电阻．（2）构造：如图所示，A B 、是绕在绝缘筒上的电阻丝的两个端点，电阻丝间相互绝缘，C D 、是金属杆的两个端点，电阻上能够与滑片P 接触的地方，绝缘漆已被刮去，使滑片P 能够把金属杆与电阻丝连接起来．（3）在电路中的使用方法结构简图如图所示，要使滑动变阻器起限流作用时，正确的连接是接A 与D 或C 及B 与C 或D ，即“一上一下”；要使滑动变阻器起分压作用，要将AB 全部接入电路，另外再选择A 与C 或D 及B 与C 或D 与负载相连，当滑片P 移动时，负载将与AP 间或BP 间的不同长度的电阻丝并联，从而得到不同的电压．三、电阻定律1．公式l R Sρ=为导体电阻大小的决定式，表明导体电阻由导体本身因素（电阻率ρ、长度l 、横截面积S ）决定，与其他因素无关．由此可更加明确电阻的定义式=U R I中R 与U I 、无关这一点．使我们对比值定义法定义物理量有了更深刻的认识．2．电阻定律只适用于金属导体和浓度均匀的电解液．3．只能在某一特定温度下应用电阻定律计算电阻，温度变化时不能应用，因为电阻率是随温度的变化而变化的．4．同一段导体在拉伸或压缩等形变中，其长度和横截面积都会发生相应的变化，但是总体积不变．白炽灯等纯电阻电路，通电时温度会升高，电阻会发生相应的变化，这些电路的电阻指正常工作时的电阻． 四、公式=U R I 与l R Sρ=的比较【典型例题】题型归类一、电阻定律例1.一个导体的电阻与哪些因素有关？有什么关系．【新手上路】【变式】关于电阻率，下列说法不正确的是（）A．电阻率是表征材料导电性能好坏的物理量，电阻率越大，其导电性能越好B．各种材料的电阻率都与温度有关，金属的电阻率一般随温度升高而增大C．所谓超导体，当其温度降低到接近绝对零度的某个临界温度时，它的电阻率突然变为零D．某些合金的电阻率几乎不受温度变化的影响，通常用它们制作标准电阻例2．两根完全相同的金属裸导线，如果把其中一根均匀的拉长到原来的两倍，把另一根导线对折后绞合起来，则它们的电阻之比为多少？【题后点拨】决定导体电阻大小的三因素是：导体的材料、长度和横截面积，无论哪一个发生变化，导体的电阻都要发生改变，对本题对折前后和拉长前后导体的总体积均未发生变化。
新教材高中物理第三章恒定电流第三节测量金属丝的电阻率学案粤教版必修
第三节测量金属丝的电阻率实验1 长度的测量及测量工具的选用实验必备·自主学习一、实验目的1.了解游标卡尺和螺旋测微器的结构,知道它们各部分的用途和用法。
2.掌握游标卡尺和螺旋测微器的测量原理和读数方法。
二、实验器材、原理和读数螺旋测微器:(1)构造:如图所示,它的测砧A和固定刻度B固定在尺架C上,旋钮D、微调旋钮D′和可动刻度E、测微螺杆F连在一起,通过精密螺纹套在B上。
(2)原理:螺旋测微器的固定刻度B的螺距为 mm,即旋钮D每旋转一周,F前进或后退 mm,而可动刻度E上的刻度为50等份,每转动一小格,F前进或后退 mm,即螺旋测微器的精确度为 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。
(3)读数:测量时被测物体长度的整毫米数(或半毫米数)由固定刻度B读出,小数部分由可动刻度E读出。
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)×0.01(mm)如图所示,固定刻度示数为 mm,不足半毫米而从可动刻度上读的示数为 mm,最后的读数为mm。
实验过程·探究学习实验步骤练习使用螺旋测微器测量以下物体的尺寸(1)测量A4纸的厚度;(2)测量头发丝的直径。
螺旋测微器需要估读吗?提示:螺旋测微器需要估读,最后一位数字为估计数字,读数和记数时估读位为有效数字的最后一位。
实验研析·创新学习类型一教材原型实验角度螺旋测微器的使用和读数【典例1】螺旋测微器(千分尺)的可动刻度上的刻度为50等份,每一小格表示________mm,旋钮每旋转一周,测微螺杆就前进或后退__________mm。
用螺旋测微器测量金属丝的直径,其中某一次测量结果如图所示,其读数应为__________mm。
【解析】旋钮每转一周,测微螺杆就前进或后退 mm,由于可动刻度等分为50等份,每一小格表示 mm,螺旋测微器的固定刻度读数为 mm,可动刻度读数为 mm,所以最终读数为 mm。
2024-2025学年新教材高中物理第三章恒定电流第3节测量金属丝的电阻率教案粤教版必修3
5.互动式教学工具：利用互动式教学工具，如电子白板或教学游戏，增加课堂的趣味性和互动性，激发学生的学习兴趣和主动性。
教学流程
一、导入新课（用时5分钟）
同学们，今天我们将要学习的是《测量金属丝的电阻率》这一章节。在开始之前，我想先问大家一个问题：“你们在日常生活中是否遇到过电器设备的电阻变化的情况？”（举例说明）这个问题与我们将要学习的内容密切相关。通过这个问题，我希望能够引起大家的兴趣和好奇心，让我们一同探索金属丝电阻率的奥秘。
4.科学态度：通过实验探究，培养学生的合作意识，学会与他人交流和分享研究成果，同时培养学生对待科学实验的认真态度和坚持不懈的精神。
重点难点及解决办法
重点：
1.金属丝电阻率的测量方法及实验操作。
2.分析实验数据，得出电阻率与温度变化的规律。
难点：
1.金属丝电阻率的计算公式及适用条件。
2.实验中如何准确控制和测量温度变化。
教学方法与手段
教学方法：
1.实验法：通过设计并开展“测量金属丝的电阻率”实验，让学生亲身体验电阻率的测量过程，培养学生的实践操作能力和科学探究能力。
2.问题驱动法：在实验前后提出引导性问题，激发学生的好奇心，促使学生主动思考并寻找答案，培养学生的问题解决能力。
3.小组合作法：将学生分成小组进行实验和讨论，鼓励学生之间的交流与合作，培养学生的团队合作意识和沟通能力。
教学手段：
1.多媒体演示：利用多媒体设备展示实验原理、操作步骤和数据处理方法，以生动形象的方式帮助学生理解和记忆相关知识。
2.在线互动平台：利用教学软件或在线互动平台，进行实验数据收集和分析，提高数据的准确性和处理效率。
2022-2021学年高二物理粤教版选修3-1 第二章 第12讲 实验：测定金属丝的电阻率 学案
第12讲 试验：测定金属丝的电阻率[目标定位] 1.把握电流表、电压表和滑动变阻器的使用方法.2.把握螺旋测微器的使用方法和读数方法.3.学会利用伏安法测电阻，进一步测出金属丝的电阻率.1.电阻的定义式R ＝U I ，电阻的打算式R ＝ρlS ，金属的电阻率ρ随温度的上升而增大，半导体的电阻率随温度上升而减小.2.滑动变阻器分压、限流电路的选择(1)下列两种状况必需选择分压式：①待测电阻两端的电压要求从0开头连续可调整；②滑动变阻器的总阻值比待测电阻小得多.③电表的量程较小时，使用分压式接法.(2)当滑动变阻器阻值与待测电阻差不多或比待测电阻稍大，且不要求电压从0调整，可用限流式接法. 3.电流表内、外接法的选择：当测大(填“大”或“小”)电阻或R x R A ＞R VR x 时，用电流表内接法；当测小(填“大”或“小”)电阻或R x R A ＜R VR x 时，用电流表外接法.4.测金属电阻率的试验原理和器材(1) 把金属丝接入电路中，用伏安法测金属丝的电阻R (R ＝UI ).由于金属丝的电阻较小，选择电流表外接法；由于不要求电压必需从0开头连续可调，所以一般可以选择滑动变阻器限流式接法.请在线框内画出试验电路原理图.(2)用毫米刻度尺测出金属丝的长度l ，用螺旋测微器测出金属丝的直径d ，算出横截面积S (S ＝πd 24).(3)由电阻定律R ＝ρl S ，得ρ＝RS l ＝πd 2R 4l ＝πd 2U4lI ，求出电阻率.5.测金属电阻率的试验器材螺旋测微器、毫米刻度尺、电压表、电流表、定值电阻、开关及导线、被测金属导线、电池、滑动变阻器.一、测定金属电阻率试验操作 1.试验步骤(1)测直径：用螺旋测微器在被测金属导线上三个不同位置各测一次直径，并记录. (2)连电路：按如图1所示的电路图连接试验电路.图1(3)量长度：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，并记录.(4)求电阻：把滑动变阻器的滑动触头调整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，闭合开关S.转变滑动变阻器滑动触头的位置，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S.(5)拆除试验电路，整理好试验器材. 2.数据处理电阻值R 的数值可用以下两种方法确定：(1)计算法：利用每次测量的U 、I 值分别计算出电阻，再求出电阻的平均值作为测量结果.(2)图象法：可建立I －U 坐标系，将测量的I 、U 值描点作出图象，利用图象的斜率来求出电阻值R . 3.试验留意事项(1)因一般金属丝电阻较小，为了削减试验的系统误差，必需选择电流表外接法；(2)本试验若用限流式接法，在接通电源之前应将滑动变阻器调到接入电路的阻值最大状态.(3)测量l 时应测接入电路的电阻丝的有效长度(即两接线柱之间的长度)；在金属丝的3个不同位置上用螺旋测微器测量直径d .(4)电流不宜过大(电流表用0～0.6 A 量程)，通电时间不宜太长，以免电阻率因温度上升而变化.二、螺旋测微器的原理及读数方法1.构造：如图2所示，B 为固定刻度，E 为可动刻度.图22.原理：测微螺杆F 与固定刻度B 之间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 上的刻度为50等份，每转动一小格，F 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.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)(留意半毫米刻度线是否露出)＋可动刻度数(估读一位)×0.01(mm).留意(1)以毫米为单位时，小数点后面要有三位有效数字，特殊是最终一位估读数字为零时，不能省略.图3(2)在读数时留意半毫米刻度线是否已露出例如(如图3所示)甲图读数为：2 mm＋32.0×0.01 mm＝2.320 mm乙图读数为：13.5 mm＋37.0×0.01 mm＝13.870 mm例1在测定金属的电阻率的试验中，可供选用的器材如下：待测金属丝：R x(阻值约4 Ω，额定电流约0.5 A)；电压表：V(量程0～3 V，内阻约3 kΩ)；电流表：A1(量程0～0.6 A，内阻约0.2 Ω)；电流表：A2(量程0～3 A，内阻约0.05 Ω)；电源：E1(电源电动势为3 V)；电源：E2(电源电动势为12 V)；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，示数如图4所示，读数为________ mm.图4(2)若滑动变阻器接受限流式接法，为使测量尽量精确，电流表应选________，电源应选________(均填器材代号)，在虚线框中画出电路原理图.答案(1)1.774(1.772～1.776均正确)(2)A1E1电路原理图见解析图解析(1)螺旋测微器的读数为：1.5 mm＋27.4×0.01 mm＝1.774 mm.(2)在用伏安法测电阻时，为使测量尽量精确，则电流表、电压表指针需达到半偏以上，又因待测金属丝的额定电流为0.5 A，所以电流表选A1，电源选E1.电路原理图如图所示.例2在测定金属的电阻率的试验中，金属丝长约0.8 m，直径小于1 mm，电阻在5 Ω左右，试验步骤如下：(1)用米尺测量金属丝的长度，测三次，求出平均值l，在金属丝的不同位置用________测量直径，求出平均值d.(2)用伏安法测量金属丝的电阻R.试把图5中所给的器材连接成测量R的合适的电路.图中电流表的量程为0～0.6 A，内阻接近1 Ω，电压表的量程为0～3 V，内阻为几千欧，电源的电动势为6 V，滑动变阻器的阻值为0～20 Ω，在闭合开关前，滑动变阻器的滑片应处于正确位置.图5(3)用上面测得的金属丝长度l、直径d和电阻R表示出电阻率的表达式ρ＝________.答案见解析解析(1)金属丝的直径用螺旋测微器测量.(2)连电路时，由于被测金属丝的电阻值较小，因此应采用电流表外接法，并且滑动变阻器实行限流式接法，闭合开关前，滑动变阻器的滑片应处在最大阻值处. (3)由电阻定律R＝ρlS，有ρ＝RS l ＝πd 2R 4l.在“测定金属的电阻率”的试验中，用螺旋测微器测量金属丝直径时的刻度位置如图6所示，用米尺测出金属丝的长度l ，金属丝的电阻大约为5 Ω，先用伏安法测出金属丝的电阻R ，然后依据电阻定律计算出该金属材料的电阻率.图6(1)从图中读出金属丝的直径为________mm.(2)为此取来两节新的干电池、开关和若干导线及下列器材： A.电压表0～3 V ，内阻10 kΩ B.电压表0～15 V ，内阻50 kΩ C.电流表0～0.6 A ，内阻0.05 Ω D.电流表0～3 A ，内阻0.01 Ω E.滑动变阻器，0～10 Ω F.滑动变阻器，0～100 Ω①要求较精确 地测出其阻值，电压表应选________，电流表应选________，滑动变阻器应选________.(填序号)②试验中某同学的实物接线如图7所示，请指出该同学实物接线中的两处明显错误.图7错误1：________________________________________________________________________； 错误2：________________________________________________________________________. 答案 (1)0.680(或0.679) (2)①A C E ②导线连接在滑动变阻器的滑片上 接受了电流表内接法 解析 (1)从螺旋测微器的固定刻度上可以看出，半毫米刻度线已经露出来，因此主尺上应读0.5 mm ，可动刻度上接近第18个刻度线，可以估读为0.180 mm(或0.179 mm)，所以该金属丝直径应为0.5 mm ＋0.180 mm(或0.179 mm)＝0.680 mm(或0.679 mm).(2)①由题意知电源是两节干电池，电动势是3 V ，用3 V 量程的电压表A ；由于电阻丝的电阻大约为5 Ω，假如把3 V 的电动势全加在电阻丝上，电流才是0.6 A ，因此用量程是0.6 A 的电流表C ；此题中金属丝的电阻大约为5 Ω，为了减小试验误差，应选0～10 Ω的滑动变阻器E.(时间：60分钟)1.在“测定金属丝电阻率”的试验中，由ρ＝πd 2U4Il 可知，对试验结果的精确 性影响最大的是( )A.金属丝直径d 的测量B.电压U 的测量C.电流I 的测量D.金属丝长度l 的测量答案 A解析 四个选项中的四个物理量对测量结果均有影响，但影响最大的是直径d ，由于在计算式中取直径的平方.2.在测定阻值较小的金属的电阻率的试验中，为了减小试验误差，并要求在试验中获得较大的电压调整范围，在测量其电阻时应选择的电路是( )答案 D解析 金属阻值较小，在用伏安法测电阻时应当用电流表外接法，题干中要求试验中获得较大的电压调整范围，故滑动变阻器要接受分压式接法，D 正确.3.(双选)在“测定金属的电阻率”的试验中，以下操作中正确的是( )A.用米尺测量金属丝的全长，且测量三次，算出其平均值，然后再将金属丝接入电路中B.用螺旋测微器在金属丝三个不同部位各测量一次直径，算出其平均值C.用伏安法测电阻时，接受电流表内接法，多次测量后算出平均值D.试验中应保持金属丝的温度不变 答案 BD解析 试验中应测量出金属丝接入电路中的有效长度，而不是全长；金属丝的电阻很小，与电压表内阻相差很大，使金属丝与电压表并联，电压表对它分流作用很小，应接受电流表外接法.故A 、C 操作错误. 4.“探究导体电阻与导体长度、横截面积、材料的关系”的试验电路如图1所示，a 、b 、c 、d 是四种不同的金属丝.现有四根镍铬合金丝和两根康铜合金丝，其规格如下表所示.图1(1)(2)某同学对试验数据分析归纳出：电路图中四种金属丝的电阻R 与长度l 、横截面积S 的关系可用比例式R ∝lS来表示.你认为是否正确，为什么？__________________________________________________________________________________________________.(3)在沟通合作时，有位同学提出用如图2所示的电路，只要将图中P 端分别和1、2、3、4相接，读出电流，利用电流跟电阻成反比的关系，也能探究出导体电阻与其影响因素的定量关系，请你对其作出评价：_________________________________________________________________________________________________________________________.图2答案 (1)B 、C 、D 、E (2)不正确，由于它们的材料不完全相同 (3)不能探究出，试验过程中无法保证每次金属丝两端的电压相等解析 (1)本试验接受的是把握变量法，分别选用导体材料相同、横截面积相同时，导体的长度不同，B 、C符合要求；选用导体材料相同、长度相同时，导体的横截面积不同，C 、D 符合要求；选用导体横截面积相同、长度相同时，导体的材料不同，C 、E 符合要求.故选B 、C 、D 、E.5.某同学在一次“测定金属的电阻率”的试验中，用米尺测出接入电路部分的金属丝长度为l ＝0.720 m ，用螺旋测微器测出金属丝直径(刻度位置如图3所示)，用伏安法测出金属丝的电阻(阻值大约为5 Ω)，然后计算出该金属材料的电阻率.在用伏安法测定金属丝的电阻时，除被测金属丝外，还有如下试验器材：图3A.直流电源(输出电压为3 V)B.电流表A(量程0～0.6 A ，内阻约0.125 Ω)C.电压表V(量程0～3 V ，内阻3 kΩ)D.滑动变阻器(最大阻值20 Ω)E.开关、导线等(1)从图中读出金属丝的直径为________ mm. (2)依据所供应的器材，在虚线框中画出试验电路图.(3)若依据伏安法测出金属丝的阻值R x ＝4.0 Ω，则这种金属材料的电阻率为________ Ω·m(π＝3.14，结果保留两位有效数字).答案 (1)0.600 (2)如图所示(3)1.6×10－6解析(3)由R＝ρlS 得ρ＝RSl＝πR x d24l，将R x＝4.0 Ω、l＝0.720 m、d＝0.600 mm＝0.600×10－3 m代入得ρ≈1.6×10－6 Ω·m.6.在“测定金属的电阻率”的试验中，待测金属丝的电阻R x约为5 Ω，试验室备有下列试验器材：A.电压表(量程0～3 V，内阻约为15 kΩ)B.电压表(量程0～15 V，内阻约为75 kΩ)C.电流表(量程0～3 A，内阻约为0.2 Ω)D.电流表(量程0～0.6 A，内阻约为1 Ω)E.变阻器R1(0～100 Ω，0.6 A)F.变阻器R2(0～2 000 Ω，0.1 A)G.电池组E(电动势为3 V，内阻约为0.3 Ω)H.开关S，导线若干(1)为减小试验误差，应选用的试验器材有________(填器材前的代号).(2)为减小试验误差，应选用图4中________(选填“甲”或“乙”)为该试验的电路原理图，并按所选择的电路原理图把图5中的实物图用线连接起来.图4图5(3)若用毫米刻度尺测得金属丝长度为60.00 cm，用螺旋测微器测得金属丝的直径及两电表的示数如图6所示，则金属丝的直径为________ mm，电阻值为________ Ω.图6答案(1)ADEGH(2)乙实物图见解析图(3)0.637(0.636～0.638均可) 2.4解析(1)由于电源的电动势为3 V，所以电压表应选A；被测金属丝电阻约为5 Ω，电路中的最大电流约为I＝ER x＝35A＝0.6 A，电流表应选D；依据滑动变阻器允许通过的最大电流可知，滑动变阻器应选E；还要选用电池和开关，导线若干.故应选用的试验器材有A、D、E、G、H.(2)由于R VR x＞R xR A应接受电流表外接法，应选图乙所示电路，实物连接如图所示.(3)从螺旋测微器可以读出金属丝的直径为0.637 mm，从电压表可以读出金属丝两端电压为1.20 V，从电流表可以读出流过金属丝的电流为0.50 A，被测金属丝的阻值为R x＝U xI x＝1.200.50Ω＝2.4 Ω.7.在“测定金属的电阻率”试验中，所用测量仪器均已校准.待测金属丝接入电路部分的长度约为50 cm. (1)用螺旋测微器测量金属丝的直径，其中某一次测量结果如图7所示，其读数应为_________mm(该值接近多次测量的平均值).图7(2)用伏安法测金属丝的电阻R x.试验所用器材为：电池组(电动势3 V，内阻约1 Ω)，电流表(内阻约0.1 Ω)、电压表(内阻约3 kΩ)、滑动变阻器R(0～20 Ω，额定电流2 A)、开关、导线若干.某小组同学利用以上器材正确连接好电路，进行试验测量，记录数据如下：x图8(3)图9是测量R x的试验器材实物图，图中已连接了部分导线，滑动变阻器的滑片P置于变阻器的一端.请依据(2)所选的电路图，补充完成图中实物间的连线，并使闭合开关的瞬间，电压表或电流表不至于被烧坏.图9(4)这个小组的同学在坐标纸上建立U、I坐标系，如图10所示，图中已标出了与测量数据对应的4个坐标点.请在图中标出第2、4、6次测量数据的坐标点，并描绘出U－I图线.由图线得到金属丝的阻值R x＝________Ω(保留两位有效数字).图10(5)依据以上数据可以估算出金属丝电阻率约为________(填选项前的符号).A.1×10－2 Ω·mB.1×10－3 Ω·mC.1×10－6 Ω·mD.1×10－8 Ω·m(6)任何试验测量都存在误差.本试验所用测量仪器均已校准，下列关于误差的说法中正确的选项是________(有多个正确选项).A.用螺旋测微器测量金属丝直径时，由于读数引起的误差属于系统误差B.由于电流表和电压表内阻引起的误差属于偶然误差C.若将电流表和电压表的内阻计算在内，可以消退由测量仪表引起的系统误差D.用U－I图像处理数据求金属丝电阻可以减小偶然误差答案(1)0.398(0.395～0.399均正确)(2)甲(3)见解析图(4)见解析图 4.4(4.3～4.7均正确)(5)C (6)CD解析(1)螺旋测微器的读数为0 mm＋39.8×0.01 mm＝0.398 mm.(2)由试验记录的数据可知R x的阻值大约为5 Ω.由题知R x≪R V，故电流表外接.若滑动变阻器接为限流的形式，则R x两端电压的最小值U min＝520＋5＋1＋0.1E≈0.6 V，而从试验数据可知R x两端电压可为0.10 V，因此滑动变阻器应接受分压的形式.(3)如图所示.(4)选尽可能多的点连成一条直线，不在直线上的点均匀分布在直线两侧，如图所示.图线的斜率反映了金属丝的电阻，因此金属丝的电阻值R x＝4.4 Ω.(5)依据R＝ρlS得金属丝的电阻率ρ＝RSl＝πRd24l＝3.14×4.4×(0.398×10－3)24×0.5Ω·m≈1.09×10－6 Ω·m，故选项C 正确，选项A、B、D错误.(6)由于读数引起的误差属于偶然误差，选项A错误；由于电流表、电压表内阻引起的误差为系统误差，若将电流表和电压表的内阻计算在内，则可以消退系统误差，选项B错误，选项C正确；利用U－I图像处理数据，相当于多次测量取平均值，可以减小偶然误差，选项D正确.。
高中物理实验测定金属丝的电阻率导学案粤教选修
实验：测定金属丝的电阻率一、 学习目标1. 学会用伏安法测电阻及测定金属的电阻率；2. 强化对螺旋测微器及常用的电学仪器的使用。
二、 重点难点1. 电路的选择、设计及实物连图1. 实验原理 由电阻定律S l R ρ=得lS R =ρ。
金属导线的电阻R 用伏安法测量，金属导线的长度l 用 测量，金属导线的横截面积S 可由其直径d 算出，即2)2(d S π=，d 可由 测出。
2. 实验器材○1 金属丝 ② 螺旋测微器 ③ 电流表 ④ 电压表 ⑤ 直流电源 ⑥ 滑动变阻器 ⑦ 电键一个⑧ 导线若干 ⑨ 米尺3. 实验原理图思考：电流表为什么采用外接法？4. 实验步骤a) 用螺旋测微器在被测金属导线上的三个不同位置各测一次直径，填入实验记录表格，求出其平均值d ，计算出导线的横截面积2)2(d S π=；b) 将金属丝两端固定在接线柱上悬空拉直，用毫米刻度尺测量接入电路中的金属导线的有效长度，反复测量3次，求出其平均值l ；c) 根据电路图连好实物图，把滑动触头调节到连入电路中阻值最大的位置；d) 电路经检查确认无误后，闭合电键S 。
改变滑动变阻器触头的位置，读出几组相应的电流表、电压表的示数I 和U 的值，并记录数据，断开电键S ，求出导线电阻R 的平均值。
也可采用U-I 图象法，求电阻R 。
e) 计算金属的电阻率S Rlρ== ，拆去实验线路，整理好实验器材。
5. 注意事项a) 在本实验中，采用电流表外接法，测量值R 比真实值偏 ；b) 由于所测金属导线的电阻一般远小于滑动变阻器的最大阻值，故一般采用滑动变阻器的限流式接先学案法；c) 在用伏安法测电阻时，通过待测导线的电流值不宜过大，通电时间也不宜过长，以免金属导线的温度明显 ，造成其电阻率在实验过程中逐渐 。
实验：测定金属丝的电阻率[例1] 在测定金属的电阻率的实验中，金属导线长约0.8 m ，直径小于1 mm ，电阻在5 Ω左右，实验步骤如下：(1) 用米尺测量金属导线的长度，测三次，求出平均值l ，在金属导线的不同位置用________测量直径，求出平均值d 。
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实验：测定金属丝的电阻率
一、
学习目标
1. 学会用伏安法测电阻及测定金属的电阻率；
2. 强化对螺旋测微器及常用的电学仪器的使用。
二、 重点难点
1. 电路的选择、设计及实物连图 1. 实验原理
由电阻定律S l R ρ
=得l
S
R =ρ。
金属导线的电阻R 用伏安法测量，金属导线的长度l 用 测量，金属导线的横截面积S 可由其直径d 算出，即
2)2
(d
S π=，d 可由 测出。
2. 实验器材
○1 金属丝 ② 螺旋测微器 ③ 电流表 ④ 电压
表
⑤ 直流电源 ⑥ 滑动变阻器 ⑦ 电键一个 ⑧ 导线若干 ⑨ 米尺 3. 实验原理图
思考：电流表为什么采用外接法？
4. 实验步骤
a) 用螺旋测微器在被测金属导线上的三个不同位置各测一次直径，填入实验记
录表格，求出其平均值d ，计算出导线的横截面积2)2
(d
S π=；
b) 将金属丝两端固定在接线柱上悬空拉直，用毫米刻度尺测量接入电路中的金
属导线的有效长度，反复测量3次，求出其平均值l ；
c) 根据电路图连好实物图，把滑动触头调节到连入电路中阻值最大的位置；
课 前 先学案
d)电路经检查确认无误后，闭合电键S。
改变滑动变阻器触头的位置，读出几
组相应的电流表、电压表的示数I和U的值，并记录数据，断开电键S，求出导线电阻R的平均值。
也可采用U-I图象法，求电阻R。
e)计算金属的电阻率
S
R
l ρ=
=，拆去实验线路，整理好实验器材。
5.注意事项
a)在本实验中，采用电流表外接法，测量值R比真实值偏；
b)由于所测金属导线的电阻一般远小于滑动变阻器的最大阻值，故一般采用滑
动变阻器的限流式接法；
c)在用伏安法测电阻时，通过待测导线的电流值不宜过大，通电时间也不宜过
长，以免金属导线的温度明显，造成其电阻率在实验过程中逐
渐。
实验：测定金属丝的电阻率
[例1] 在测定金属的电阻率的实验中，金属导线长约0.8 m，直径小于1 mm，电阻在5 Ω左右，实验步骤如下：
(1) 用米尺测量金属导线的长度，测三次，求出平均值l，在金属导线的不同位置
用________测量直径，求出平均值d。
(2) 用伏安法测量金属导线的电阻R。
试把图中所给的器材连接成测量R的合适的
电路。
图中电流表的量程为0～0.6 A，内阻接近1 Ω，电压表的量程为0～3 V，
内阻为几千欧，
电源的电动势为6 V，
变阻器的阻值为0～20 Ω，
在闭合开关前，变阻器滑动触点处于正确位置。
(3) 用上面测得的金属导线长度l、直径d和电阻R，
可根据电阻率的表达式ρ＝________算出所测金属的电阻率。
[例2] 为测定某电源内阻r和一段金属电阻丝单位长度的电阻R
，设计如图甲所示的电路。
ab是一段粗细均匀的金属电阻丝，R是阻值为2 Ω的保护电阻，电课堂
检测案
源电动势为6 V，电流表内阻不计，示数用I表示。
滑动触头P与电阻丝有
良好接触，aP长度用L
x
表示，其他连接导线电阻不计。
实验时闭合开关，调
节P的位置，将L
x
和与之对应的数据I记录在下表中。
实验次数
1 2 3 4 5
L
x
/m
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
I /A
1.9
4
1.3
1.2
1.0
2
0.8
8
1
I
/ A－1
0.5
2
0.7
7
0.8
3
0.9
8
1.1
4
(1) 在图所示的图中画出
I
－L
x
图象。
(2) 根据所画图线，写出金属丝的电阻与其长度的
函数关系式：_____________________________。
(3) 从图中根据截距和斜率，求出该电源内阻
r为______Ω；该金属电阻丝单位长度的电阻
R
为________Ω/m。
实验：测定金属丝的电阻率
1.在“测定金属丝电阻率”的实验中需要测出其长度l、直径d和电阻R。
(1) 若用图测金属丝的电阻，则测量结果将比真实值________。
(选填“偏大”或
“偏小”)
(2) 用电压表和电流表测金属丝的电压和电流时读数如图所示，则电压表的读数
为________ V，电流表的读数为________A。
2.在测量金属丝电阻率的实验中，可供选用的器材如
课堂
训练案
下：
待测金属丝：R x （阻值约4Ω，额定电流约0.5A ）； 电压表：V （量程3V ，内阻约3kΩ）； 电流表：A 1（量程0.6A ，内阻约0.2Ω）； A 2（量程3A ，内阻约0.05Ω）； 电源：E 1（电动势3V ，内阻不计） E 2（电动势12V ，内阻不计） 滑动变阻器：R （最大阻值约20Ω） 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），在实线框中完成电路原理图。
3. 【选做】用以下器材测量一待测电阻R x 的阻值（900～1 000 Ω）：电源E ，具
有一定内阻，电动势约为9.0 V ；电压表V 1，量程为1.5 V ，内阻r 1=750 Ω；电压表V 2，量程为5 V ，内阻r 2=2 500 Ω；滑线变阻器R ，最大阻值约为100 Ω；单刀单掷开关K ，导线若干。
测量中要求电压表的读数不少于其量程的
1
3
，试画出测量电阻Rx 的一种实验电路原理图（原理图中的元件要用题图中相应的英文字母标注）。
实验：测定金属丝的电阻率
1. 如图是用伏安法测电阻的两种常用电路，下列说法正确的是( )
课 后 拓展案
A．按甲图所示电路测量时，测得的电阻值偏小
B．按乙图所示电路测量时，测得的电阻值偏小
C．若待测电阻的阻值比电流表内阻大得多，用乙图所示电路测量的误差较小D．选用的电流表内阻越小，电压表内阻越大，测量的误差越小
2.有一根细长而粗细均匀的金属管线样品，横截面如图所示。
此金属管线长约30
cm，电阻约10 Ω。
已知这种金属的电阻率为ρ，因管内中空部分截面积形状不规则，无法直接测量，请你设计一个实验方案，测量中空部分的截面积S
，现有如下器材可选：
A．毫米刻度尺
B．螺旋测微器
C．电流表A
1
(600 mA，1.0 Ω)
D．电流表A
2
(3 A，0.1 Ω)
E．电压表V(3 V，6 kΩ)
F．滑动变阻器R
1
(2 kΩ，0.5 A)
G．滑动变阻器R
2
(10 Ω，2 A)
H．蓄电池E(6 V，0.05 Ω)
I．开关一个，带夹子的导线若干
(1) 上述器材中，应选用的器材有________(只填代号字母).
(2) 在下面方框中画出你所设计的电路图，并把图的实物连成实际测量电路，要求
尽可能测出多组有关数值。
(3) 实验中要测量的物理量有：_________。
(4)计算金属管线内部空间截面积S
0的表达式为：S
=_________。
实验：测定金属丝的电阻率答案课堂先学案
1. 米尺螺旋测微器 3．因为待测金属丝的电阻很小 4．
2 4 Ud Il
5．小升高变大
课堂检测案
[例1] (1) 螺旋测微器 (2) 连线如图所示
(3) πd2R 4l
[例2] (1) 右图 (2)1
I
＝0.35＋1.58 L
x
(3)0.10 9.48 课堂训练案
1 (1) 偏小
(2) 2.60 0.52 2．（1）1.773
（2）A
1 E 1
（3）右图3．右图
课后拓展案
1.BD
2． (1)ABCEGHI
(2) 电路及实际测量电路如图所示
(3) 用螺旋测微器测横截面边长a，用毫米刻度尺测金属管线长度L，电压
表示数 U，电流表示数I.
(4) a2－ρIL/U。