第3章恒定電流第6節科學測量：金屬絲的電阻率核心素養：1.掌握測量金屬電阻率的原理和方法.

2.能夠應用伏安法測量電阻.

3.能

夠運用實驗器材進行實驗，能設計表格，會分析實驗數據，形成結論.

4.能獨立撰寫

實驗報告，能對實驗結果進行反思和分析誤差.第3頁研習任務一實驗原理和操作教材

認知1.

實驗目的（1）學習伏安法測電阻的方法.（2）測量金屬絲的電阻率.2.

實驗器材待測金屬絲、毫米

、

、電壓表、

、學生電源、

開關、

和導線若干.刻度尺螺旋測微器電流表滑動變阻器

②伏安法測電阻電流表的接法內接法外接法電路

誤差分析適用條件R?RAR?RV

毫米刻度尺螺旋測微器研習

經典[典例1]

在“測定金屬絲的電阻率”的實驗中：（1）用螺旋測微器測量金屬絲的直徑，其示數如圖所示，則該金屬絲直徑的測量值d

＝

mm.[解析]

（1）螺旋測微器固定刻度示數為零，可動刻度示數為38.4×0.01

mm＝

0.384

mm，故d＝0.384

mm.0.384（0.383～0.385均可）（2）請根據如圖甲所示電路圖，用筆畫線代替導線將圖乙中的實驗器材連接起來，

并使滑動變阻器的滑片P置于b端時接通電路后的電流最小.甲乙見解析圖[解析]

（2）接法如圖所示，（3）若通過測量可知，金屬絲的長度為l，直徑為d，通過金屬絲的電流為I，對應金

屬絲兩端的電壓為U，由此可計算得出金屬絲的電阻率ρ＝

.（用題目所給字

母和通用數學符號表示）

第11頁研習任務二實驗數據處理、誤差分析與注意事項

電壓電流斜率2.

誤差分析（1）電阻絲通電時溫度升高，使所測電阻率比常溫下電阻率略大.（2）電阻絲長度及電阻絲直徑測量不準確.（3）采用電流表外接法測量金屬絲的電阻，使測量值比真實值小.3.

注意事項（1）為了方便，應在金屬絲連入電路前測導線直徑，為了準確，應測量拉直懸空的

連入電路的金屬絲的有效長度，且各測量三次，取平均值.（2）測量電路應選用電流表外接法，且測電阻時，電流不宜過大，通電時間不宜太

長，因為電阻率隨溫度而改變.（3）為準確求出R的平均值，應多測幾組U、I數值，然后采用U－I圖像法求出電阻.研習

經典[典例2]

在“測定金屬絲的電阻率”實驗中，所用測量儀器均已校準，待測金屬絲

接入電路部分的長度約為50

cm.（1）用螺旋測微器測量金屬絲的直徑，其中某一次測量結果如圖所示，其讀數應

為

mm（該值接近多次測量的平均值）.0.396（0.395～0.398均正確）[解析]

（1）螺旋測微器的讀數為0＋39.6×0.01

mm＝0.396

mm.（2）用伏安法測金屬絲的電阻Rx.實驗所用器材為電池組（3

V）、電流表、電壓

表、滑動變阻器R（0～20

Ω，額定電流2

A）、開關、導線若干.某小組同學利用以上器材按照圖正確連接好電路，進行實驗測量，記錄數據如下：次數1234567U/V0.100.300.701.001.501.702.30I/A0.0200.0600.1600.2200.3400.4600.520（3）這個小組的同學在坐標紙上建立U－I坐標系，如圖所示，圖中已標出了與測量

數據對應的4個坐標點.請在圖中標出第2、4、6次測量數據的坐標點，并描繪出U－I

圖線.由圖線得到金屬絲的阻值Rx＝

Ω（保留兩位有效數

字）.見解析圖4.4（4.3～4.7均可）（3）圖線應過原點，選盡可能多的點連成一條直線，不在直線上的點均勻分布在直

線兩側，偏離較遠的點應舍去，如圖所示.圖線的斜率表示金屬絲的電阻，因此金屬絲的電阻值Rx≈4.4

Ω.（4）根據以上數據可以估算出金屬絲電阻率約為

.（π取3.14）A.1×10－2

Ω·mB.1×10－3

Ω·mC.1×10－6

Ω·mD.1×10－8

Ω·mC

第18頁研習任務三實驗拓展與創新研習

經典[典例3]

某小組探究未知金屬絲的電阻率，根據實驗需要已選用了規格和量程合適

的器材，按照以下步驟開展實驗.

甲

乙

丙（1）用螺旋測微器測量金屬絲直徑，如圖甲所示，則該直徑為

?

mm；5.694（5.693～

5.695均可）（2）按圖乙連接好電路進行測量，先將滑動變阻器R2的滑動片P置于a端；（3）接著將單刀雙擲開關S1擲向1，調節滑動變阻器，得如圖丙電流表讀數

為

A，然后斷開S2；（4）電阻箱R1的阻值調至較大，將單刀雙擲開關S1擲向2，保持滑動變阻器滑片位置

不變，閉合開關S2，調電阻箱使得電流表讀數逐漸增大到上一步讀數，記錄電阻箱讀

數為R；0.28（5）金屬絲的電阻值為

，若金屬絲直徑用d表示，金屬絲長度用x表示，則金屬

絲電阻率為

.（兩空均用字母寫出表達式）R

甲

乙

丙

第22頁課后提素養1.

在“測量金屬絲的電阻率”的實驗中，某同學用毫米刻度尺測量接入電路中的被

測金屬絲的有效長度，測量3次，求出其平均值L，用螺旋測微器測量金屬絲的直徑，

選不同的位置測量3次，求出其平均值d.（1）采用如圖甲所示的電路測量金屬絲的電阻.電阻的測量值比真實值

（填

“偏大”或“偏小”）.甲偏小

（2）已知被測金屬絲的電阻約為5

Ω，實驗所用電源的電壓為3

V，電流表內阻約為

0.1

Ω，電壓表內阻約為15

kΩ.請你根據電路圖在圖乙中進行實物連線.乙見解析圖解析：（2）由于電源電壓為3

V，所以電壓表選擇0～3

V量程，被測金屬絲的

電阻約為5

Ω，流過金屬絲的最大電流約為0.6

A，所以電流表選0～0.6

A量

程，連線如圖所示.（3）若測出金屬絲的電阻為R，則金屬絲的電阻率ρ＝

?.

2.

一根細長均勻的金屬管線樣品，長約60

cm，電阻大約6

Ω，截面圖如圖甲所示.甲（1）用螺旋測微器測量金屬管線的外徑，示數如圖乙所示，金屬管線的外徑

為

mm.乙1.125（1.124～1.126均可）解析：（1）螺旋測微器固定刻度示數為1.0

mm，可動刻度示數為12.5×0.01

mm＝

0.125

mm，故金屬管線的外徑d＝（1.0＋0.125）

mm＝1.125

mm.（2）實驗室有如下器材：A.

電流表（量程0.6

A，內阻約0.1

Ω）B.

電流表（量程3

A，內阻約0.03

Ω）C.

電壓表（量程3

V，內阻約3

kΩ）D.

滑動變阻器（1

750

Ω，0.3

A）E.

滑動變阻器（15

Ω，3

A）F.

蓄電池（電壓為6

V）G.

開關一個，帶夾子的導線若干要進一步精確測量金屬管線樣品的阻值，電流表應選

，滑動變阻器應選

?.

（只填代號字母）AE

（3）將如圖丙所示的實物電路補充完整.丙如圖所示

管線長度L

第31頁課時作業[基礎訓練]1.

某同學要測量一新材料制成的圓柱形均勻電阻絲的電阻率ρ，步驟如下：甲

乙丙（1）用游標為20分度的游標卡尺測量其長度如圖甲所示，由圖甲可知其長度L

＝

mm.解析：（1）由圖甲所示可知，游標卡尺主尺示數為13

mm，游標尺示數為15×0.05

mm＝0.75

mm，游標卡尺示數為13

mm＋0.75

mm＝13.75

mm.13.75

12345（2）用螺旋測微器測量其直徑如圖乙所示，由圖乙可知其直徑D＝

mm.解析：（2）由圖乙所示可知，螺旋測微器固定刻度示數為0.5

mm，可動刻度示數為

45.0×0.01

mm＝0.450

mm，螺旋測微器示數為0.5

mm＋0.450

mm＝0.950

mm.（3）用多用電表的電阻“×10擋”，按正確的操作步驟粗測此電阻絲的電阻，表盤

的示數如圖丙所示，則其阻值約為R0＝

Ω.解析：（3）用多用電表的電阻“×10”擋，由圖丙所示可知，電阻阻值為11×10

Ω

＝110

Ω.0.950

110

甲

乙丙12345

甲

乙丙123452.

在“測定金屬的電阻率”的實驗中，（1）某同學用螺旋測微器測金屬絲直徑時，測得結果如圖甲所示，則該金屬絲的直

徑為

mm.解析：（1）螺旋測微器的讀數為d＝2.5

mm＋43.5×0.01

mm＝2.935

mm.2.935

甲

乙12345（2）用量程為3

V的電壓表和量程為0.6

A的電流表測金屬絲的電壓和電流時的讀數

如圖乙所示，則電壓表的讀數為

V，電流表的讀數為

A.

解析：（2）因電壓表的每小格讀數為0.1

V，所以應估讀到0.01

V，所以電壓表的

讀數為U＝2.60

V；同理，電流表的每小

格讀數為0.02

A，應估讀到0.01

A，所以

電流表的讀數為I＝0.52

A.

2.60

0.52

甲

乙12345（3）用米尺測量金屬絲的長度L＝0.810

m.利用以上測量數據，可得這種材料的電阻

率為

Ω·m（保留兩位有效數字）.

4.2×10－5

甲

乙123453.

某同學欲測量一段金屬絲Rx的電阻率，待測金屬絲粗細均勻，阻值約為100

Ω.備選

器材如下：A.

量程為0～50

mA、內阻約為50

Ω的電流表B.

量程為0～0.6

A、內阻約為0.2

Ω的電流表C.

量程為0～5

V、內阻約為15

kΩ的電壓表D.

最大阻值為10

Ω、額定電流為2

A的滑動變阻器RE.

電動勢為E＝5

V、內阻很小的直流電源F.

開關一個，導線若干G.

螺旋測微器，刻度尺12345（1）該同學用螺旋測微器測量待測金屬絲的直徑D如圖所示，則螺旋測微器的讀數

為

mm.解析：（1）螺旋測微器讀數5.5

mm＋0.400

mm＝5.900

mm.（2）為了盡可能精確地測量該金屬絲的電阻率，電流表應選用

（填“A”或

“B”）.

5.900（±0.001）A12345（3）為了盡可能精確地測量該金屬絲的電阻，下列電路圖正確的是

（填正確

答案標號）.ABBCD

12345

12345[能力提升]4.

（1）用伏安法測量約5

Ω左右的金屬絲的電阻率，實驗室備有下列器材可供

選擇：A.

電壓表（量程0～3

V，內阻約15

kΩ）B.

電壓表（量程0～15

V，內阻約75

kΩ）C.

電流表（量程0～3

A，內阻約0.2

Ω）D.

電流表（量程0～0.6

A，內阻約1

Ω）E.

滑動變阻器R1（0～20

Ω，0.6

A）F.

滑動變阻器R2（0～2

000

Ω，0.6

A）G.

電池組E（電動勢3

V）H.

開關S，導線若干為了能測得多組實驗數據，并盡可能提高測量精度，電壓表應選用

，電流表應

選用

，滑動變阻器應選用

.（填寫器材前面的字母）ADE12345

12345（2）某興趣小組用電流表內接法和外接法分別測量了一段2B鉛筆芯的多組電流I和電

壓U的數值，并分別描繪了U－I圖像，如圖甲所示.其中，用電流表外接法得到的是

用

（填“實線”或“虛線”）表示的圖像，并由此得到這段鉛筆芯的電阻值

為

Ω.（保留兩位有效數字）虛線3.1圖甲12345

12345

圖乙

12345（4）圖丙中已經根據圖乙電路連接了部分導線，滑動變阻器的滑片P置于變阻器的最

左端.請完成實物間的連線.圖