高考物理复习实验七测定金属的电阻率市赛课公开课一等奖省名师获奖课件

试验七测定金属电阻率1/55试验准备★试验目标(1)掌握电流表、电压表和滑动变阻器使用方法以及电流表和电压表读数方法.(2)掌握螺旋测微器和游标卡尺原理及读数方法.(3)会用“伏安法”测电阻，深入测定金属电阻率.2/55★试验原理

结合__________和__________，用____________测一段金属丝长度l，用___________测导线直径d，用________法

★试验器材

毫米刻度尺、螺旋测微器、直流电流表和直流电压表、滑动变阻器(阻值范围0～50Ω)、电池组、开关、被测金属丝、导线若干.欧姆定律电阻定律毫米刻度尺螺旋测微器伏安πd2

4lR3/55试验过程★试验步骤螺旋测微器

(1)用___________在被测金属导线上三个不一样位置各测一次直径，求出其平均值d. (2)依照电路图如图S7-1所表示用导线将器材连好，将滑动变最大阻器阻值调至________(填“最大”或“最小”). 图S7-14/55(3)用毫米刻度尺测量________中被测金属导线长度，即有效长度，重复测量3次，求出其平均值l.

(4)电路经检验确认无误后，闭合电键S，改变滑动变阻器滑片位置，读出几组对应电流值和电压值，统计在表格内；断开电键S，求出被测金属导线电阻R平均值. (5)拆去试验线路，整理好试验器材. ★数据分析算出金属导线电阻率.接入电路5/55试验分析★误差分析(1)金属丝直径、长度测量带来误差.(2)电流表及电压表对电阻测量影响，因为电流表外接，(3)通电电流过大、时间过长，致使电阻丝发烧，电阻率随之改变带来误差.6/55【基础检测】

(年安徽卷)(1)在测定一根粗细均匀合金丝电阻率实验中，利用螺旋测微器测定合金丝直径过程如图S7-2所表示，校零时读数为________mm，合金丝直径为________mm.图S7-27/55

(2)为了准确测量合金丝电阻Rx，设计出如图S7-3甲所示试验电路图，按照该电路图完成图乙中实物电路连接.甲乙图S7-38/55答案：(1)0.0070.638(0.636～0.640mm均正确)(2)如图D22所表示.图D229/55》》》考点1游标卡尺与螺旋测微器⊙重点归纳一、螺旋测微器

1.结构：如图S7-4所表示是惯用螺旋测微器.它测砧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，经过精密螺纹套在B上.图S7-410/55

2.原理：测微螺杆F与固定刻度B之间精密螺纹螺距为0.5mm，即旋钮D每旋转一周，F前进或后退0.5mm，而可动刻度E上刻度为50等份，每转动一小格，F前进或后退0.01mm.即螺旋测微器准确度为0.01mm.读数时误差出现在毫米千分位上，所以，螺旋测微器又叫千分尺.3.读数：测量时被测物体长度整毫米数由固定刻度读出，小数部分由可动刻度读出.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).11/55二、游标卡尺

1.结构：如图S7-5所表示，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，尺身上还有一个紧固螺钉.图S7-52.用途：测量厚度、长度、深度、内径、外径.12/55刻度格数(分度)

刻度总长度每小格与1mm差值准确度(可准确到)109mm0.1mm0.1mm2019mm0.05mm0.05mm5049mm0.02mm0.02mm3.原理：利用主尺最小分度与游标尺最小分度差值制成.

不论游标尺上有多少个小等分刻度，它刻度部分总长度比主尺上一样多小等分刻度少1mm.常见游标卡尺游标尺上小等分刻度有10个、20个、50个，其读数见下表：13/55

4.读数：若用x表示由主尺上读出整毫米数，y表示从游标尺上读出与主尺上某一刻线对齐游标格数，则统计结果表示为(x＋y×准确度)mm.14/55

⊙典例剖析 例1：(年海南卷)现有一合金制成圆柱体，为测量该合金电阻率，现用“伏安法”测圆柱体两端之间电阻，用螺旋测微器测量该圆柱体直径，用游标卡尺测量该圆柱体长度.螺旋测微器和游标卡尺示数如图S7-6甲和乙所表示.甲乙图S7-615/55

(1)由上图读得圆柱体直径为______cm，长度为_____cm. (2)若流经圆柱体电流为I，圆柱体两端之间电压为U，圆柱体直径和长度分别为D、L，测得D、L、I、U表示电阻率关系式为ρ＝__________.

解析：(1)螺旋测微器读数为1.5mm＋34.4×0.01mm＝1.844mm(1.842～1.846mm范围内均正确)；游标卡尺读数为42mm＋8×0.05mm＝42.40mm＝4.240cm.(2)圆柱体横

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【考点练透】

1.(1)如图S7-7所表示两把游标卡尺，它们游标尺从左到右分别为9mm长10等分、19mm长20等分，它们读数依次________mm，________mm.甲乙图S7-717/55

(2)使用螺旋测微器测量两个金属丝直径，示数如图S7-8所表示，则甲、乙金属丝直径分别为_______mm，_______mm.甲乙图S7-818/55

解析：(1)图S7-7甲读数：整毫米是17，不足1毫米数是7×0.1mm＝0.7mm，最终结果是17mm＋0.7mm＝17.7mm.乙图读数：整毫米是23，不足1毫米数是17×0.05mm＝0.85mm，最终结果是23mm＋0.85mm＝23.85mm.

(2)图S7-8甲读数：甲固定刻度示数为2.0mm，不足半毫米从可动刻度上读示数为15.0，最终读数为：2.0mm＋15.0×0.01mm＝2.150mm.图乙读数：乙金属丝直径为4.5×0.01mm＝0.045mm.答案：(1)17.723.85(2)2.1500.04519/55普通要求各电表实际读数大于其量程，以减小读数》》》考点2电阻率测量及实物连线⊙重点归纳1.仪器选择基本思绪(1)优先考虑安全原因各电表实际读数不能超出其量程，电阻类元件中实际电流(或电压)不能超出其允许最大电流(或电压)(2)考虑读数误差原因误差.20/55(3)仪器选择普通步骤①首先选择唯一性器材；②粗画电路图(暂不接电流表和电压表)；

③估算回路中电流和电压最大值，在电表指针有较大幅度偏转但不超出其量程情况下，结合已知器材规格，确定试验电路和试验器材.21/552.注意事项(1)试验中假如被测金属导线电阻值较小，试验电路必须用电流表外接法.(2)测金属丝直径一定要选多个不一样部位进行测量.(3)闭合开关S之前，一定要使滑动变阻器滑片处于有效电阻值最大位置.

(4)在用“伏安法”测电阻时，经过待测导线电流I不宜过大(电流表用0～0.6A量程)，通电时间不宜过长，以免金属导线温度明显升高，造成其电阻率在试验过程中逐步增大.22/55次测量值，再取平均值；第二种方法是用图象法(U-I图线)来求出.若采取图象法，在描点时，要尽可能使各点间距离拉大一些，连线时要尽可能地让各点均匀分布在直线两侧，个别明显偏离较远点能够不予考虑.23/55

⊙典例剖析 例2：(年山东卷)试验室购置了一捆标称长度为100m铜导线，某同学想经过试验测定其实际长度.该同学首先测得导线横截面积为1.0mm2，查得铜电阻率为1.7×10－8Ω·m，再利用如图S7-9甲所表示电路测出铜导线电阻Rx，从而确定导线实际长度.甲乙图S7-924/55可供使用器材有：电流表：量程0～0.6A，内阻约0.2Ω；电压表：量程0～3V，内阻约9kΩ；滑动变阻器R1：最大阻值5Ω；滑动变阻器R2：最大阻值20Ω；定值电阻：R0＝3Ω；电源：电动势6V，内阻可不计；开关、导线若干.回答以下问题：25/55(1)试验中滑动变阻器应选________(填“R1”或“R2”)，闭合开关S前应将滑片移至________(填“a”或“b”)端.(2)在实物图S7-10中，已正确连接了部分导线，请依据图S7-9甲电路完成剩下部分连接.图S7-1026/55(3)调整滑动变阻器，当电流表读数为0.50A时，电压表示数如图乙所表示，读数为________V.(4)导线实际长度为________m.(计算结果保留2位有效数字)

解析：(1)由(3)中电流表读数为0.50A时，电压表读数为2.30V可知，Rx和R0总阻值约为4.60Ω，若选取滑动变阻器R1，电源电压为6V，电流表量程只有0.6A，会把电流表烧坏，故滑动变阻器应该选R2.闭合开关前应将滑片移至a端保证连入电阻最大.27/55(2)如图S7-11所表示.图S7-11(3)因为电压表量程为0～3V，分度值为0.1V，故读数为2.30V.28/55

答案：(1)R2

a(2)如图S7-11所表示. (3)2.30(4)9429/55【考点练透】2.在“测定金属电阻率”试验中，所用测量仪器均已校准.待测金属丝接入电路部分长度约为50cm.

(1)用螺旋测微器测量金属丝直径，其中某一次测量结果如图S7-12所表示，其读数应为________mm(该值靠近屡次测量平均值).图S7-1230/55

(2)如图S7-13所表示是此次测量Rx

所用电路图，图S7-14所表示是测量Rx

试验器材实物图，图中已连接了部分导线，滑动变阻器滑片P置于变阻器一端.请依据如图所表示电路图，补充完成图中实物间连线，并使闭合开关瞬间，电压表或电流表不至于被烧坏.图S7-13图S7-1431/55

(3)任何试验测量都存在误差.本试验所用测量仪器均已校准.以下关于误差说法中正确是_______(有多个正确选项). A.用螺旋测微器测量金属丝直径时，因为读数引发误差属于系统误差B.因为电流表和电压表内阻引发误差属于偶然误差C.若将电流表和电压表内阻计算在内，能够消除由测量仪表引发系统误差D.用U-I图象处理数据求金属丝电阻能够减小偶然误差32/55答案：(1)0.397(0.395～0.399均正确)(2)如图D23所表示.图D23(3)CD33/55接法内接法外接法电路图误差原因电流表分压，U测＝Ux＋UA电压表分流，I测＝Ix＋IV

电阻测量值

R测＝Rx＋RA＞Rx测量值大于真实值测量值小于真实值适用条件RA≪Rx，Rx为大电阻；

RV≫Rx，Rx为小电阻；

》》》方法1内接法、外接法1.伏安法测电阻两种电路形式比较34/55项目内接法外接法电路选择计算法试触法若不知Rx大约阻值，可采取“试触法”，将电路如图所表示连接，空出电压表一个接头S，然后将S分别与a、b接触一下，若电流表“相对改变”明显，说明电压表分流作用较强，应采取电流表内接法，若电压表“相对改变”显著，说明电流表分压作用较强，应采取电流表外接法.2.电流表内接法、外接法确实定方法35/55例3：某学习小组用“伏安法”测量一未知电阻R阻值，给定器材及规格为：电流表(量程0～5mA，内阻约为10Ω)；电压表(量程0～3V，内阻约为3kΩ)；最大阻值约为100Ω滑动变阻器；电源E(电动势约为3V)；开关S、导线若干.

(1)因为不知道未知电阻阻值范围，先采取如图S7-15甲所表示电路试测，读得电压表示数大约为2.5V，电流表示数大约为5mA，则未知电阻阻值Rx大约为________Ω.36/55

(2)经分析，该电路测量误差较大，需作改进.请直接在原图甲上改画：①在不需要连线上画“×”表示，②补画上需要添加连线. (3)对改进电路进行测量，并依据测量数据画出了如图乙所表示U-I图象，得Rx＝________Ω.(计算结果保留3位有效数字)甲乙图S7-1537/55

审题突破：依据(1)计算出来未知电阻大约阻值判断是内接还是外接，然后改电路；(3)中图象坐标标度都不是从0开始，但依据电阻特征，电压为0时，电流一定为0，故一定过原点，图象应该是过原点一倾斜直线，可用斜率求出其阻值.38/55＝600Ω.

阻时应采取安培表内接法测电阻.

图S7-16 (3)U-I图象斜率k等于所测未知电阻阻值Rx，所以Rx＝k＝ΔU

ΔI答案：(1)500(2)如图S7-16所表示.(3)60039/55

题外拓展：该题给出滑动变阻器最大阻值为100Ω，依据(1)问计算出来未知电阻阻值大约500Ω，故控制电路用分压接法，所以不用改变滑动变阻器接法.若题中滑动变阻器最大阻值从100Ω改为1500Ω，则滑动变阻器需用限流接法，解答(2)问时，应该还要改变滑动变阻器连线.40/55【触类旁通】1.(年新课标全国卷Ⅱ)在“伏安法测电阻”试验中，待测电阻Rx约为200Ω，电压表内阻约为2kΩ，电流表内阻约为10Ω，测量电路中电流表连接方式如图S7-17甲

压表和电流表示数.若将图甲和图乙中电路测得电阻值分真实值.41/55甲乙图S7-17答案：大于小于42/55》》》方法2电阻测量五种方法1.伏安法特点：大内小外(内接法测量值偏大，测大电阻时应用内接法测量)43/55

2.安安法 若电流表内阻已知，则可将其当做电流表、电压表以及定值电阻来使用. (1)如图S7-18甲所表示，当两电表所能测得最大电压靠近时，假如已知内阻R1，则可测得内阻R2＝I1R1

I2.(2)如图乙所表示，当两电表满偏电压UA2≫UA1时，串联一定值电阻R0

后，一样可测得内阻R2＝I1(R1＋R0)

.

I2甲乙图S7-1844/55内阻

3.伏伏法 若电压表内阻已知，则可将其当做电流表、电压表和定值电阻来使用. (1)如图S7-19甲所表示，两电表满偏电流靠近时，若已知内阻R1，则可测出内阻R2＝U2U1R1.(2)如图乙所表示，两电表满偏电流IV1≪IV2时，并联一定值电阻R0

后，一样可得 甲

乙图S7-1945/55读数为；4.半偏法电路图如图S7-20所表示 图S7-20满偏为I0；步骤：(1)断开S2，闭合S1，调整R0，使(2)保持R0不变，闭合S2，调整R，使(3)由上可得RA＝R.46/555.等效替换法

如图S7-21所表示，先让待测电阻与一电流表串联后接到电动势恒定电源上，读出电流表示数I；然后将电阻箱与电流表串联后接到同一电源上，调整电阻箱阻值，使电流表读数仍为I，则电阻箱读数即等于待测电阻阻值.图S7-2147/55

例4：(2014年四川卷)如图S7-22所表示是测量阻值约几十欧未知电阻Rx原理图，图中R0是保护电阻(10Ω)，R1是电阻箱(0～99.9Ω)，R是滑动变阻器，和是电流表，E是电源(电动势10V，内阻很小).在确保安全和满足要求情况下，使测量范围尽可能大.试验详细步骤以下： 图S7-2248/55①连接好电路，将滑动变阻器R调到最大；②闭合S，从最大值开始调整电阻箱R1，先调R1为适当值，再调整滑动变阻器R，使示数为I1＝0.15A，记下此时电阻箱阻值R1

和示数I2；③重复步骤②，再测量6组R1

和I2

值；④将试验测得7组数据在坐标纸上描点.依据试验回答以下问题：(1)现有四只供选取电流表：A.电流表(0～3m