資源簡介

第3節 實驗2：導體電阻率的測量
第十一章 電路及其應用
人教版（2019）必修第一冊
導入新課
不同導體的導電性能不同，電阻率是反映導體材料導電性能的重要物理量。通過上一節的學習，我們找到了測量導體長度和直徑的工具和方法，那么，要測導體的電阻率我們又該如何操作呢？請設計出你的實驗思路。
物理觀念
1.物質觀念：認識到材料的導電性是其固有屬性，通過電阻率這一物理量進行量化描述。
2. 能量觀念：理解測量中電能向熱能的轉化，認識到電路中的能量損耗。
科學思維
1.模型建構：將真實電路抽象為包含電源、電阻等元件的理想模型，建立清晰的電路圖。
2.科學推理：基于歐姆定律，通過邏輯推導確立“伏安法”測電阻的原理（R=U/I）。
2.科學論證：分析并論證電流表內接法與外接法的選擇依據，能根據實驗要求進行權衡。
學習目標
科學探究
1.問題與假設：提出“如何精確測量導體電阻”的問題，并基于原理設計探究方案。
2.設計與實施：合理選擇和使用儀器，規范操作，控制變量（如保持溫度穩定）。
3.分析與交流：處理數據，分析誤差來源（如電表內阻影響），并得出結論。
學習目標
科學態度
與責任
1.嚴謹求實：培養尊重事實、規范操作、細致觀察的科學品質。
2.合作與交流：在實驗中分工協作，清晰表達自己的觀點，樂于傾聽他人意見。
重點難點
重點
1.原理與方法：掌握伏安法測電阻的原理，并能根據待測電阻大小選擇合適的內外接法。
2. 實驗設計與操作：能獨立設計并完成實驗，規范操作，正確處理數據。
難點
1.誤差分析與控制：深刻理解系統誤差（如電表內阻）的來源，并能提出有效的減小方法。
2. 科學思維的運用：在復雜的實際電路中，運用模型建構和科學推理解決問題。
1. 實驗思路
2. 物理量的測量
3. 實驗步驟
4.數據處理
5.課堂總結
6. 練習與應用
7. 提升訓練
學習內容
第3節 實驗2：導體電阻率的測量
一、物理量的測量
第3節 實驗2：導體電阻率的測量
一、實驗思路
2.用游標卡尺或螺旋測微器測量金屬絲的直徑。
1.用毫米刻度尺測量金屬絲的長度。
3.用伏安法測量金屬絲的電阻。
二、物理量的測量
第3節 實驗2：導體電阻率的測量
二、物理量的測量
01 測金屬絲的長度
測量工具：毫米刻度尺（電阻絲總長度約幾十厘米，可選用毫米刻度尺）；分度值1mm，可估讀到0.1mm；
測量思路：測量接入電路的電阻絲有效長度，多測幾次求取平均值。
有效長度
二、物理量的測量
測量思路：測量金屬絲的直徑d，間接得出金屬絲的橫截面積。
測量方法：
（1）選刻度尺，利用累積法測直徑；
（2）選螺旋測微器或游標卡尺直接測量直徑，在電阻絲的不同位置測量3次，求得直徑的平均值。
為減小誤差，盡量選用螺旋測微器。
又該如何測導體的電阻呢？
02 測金屬絲的直徑
二、物理量的測量
03 測金屬絲阻值的大小
測量思路：用電壓表測出電阻兩端的電壓U，用電流表測出通過電阻的電流I，利用部分電路歐姆定律可以算出電阻的阻值R；
測量方法：伏安法
電路如何設計？設計電路中需要考慮哪些因素？
二、物理量的測量
03 測金屬絲阻值的大小
（1）電流表的連接方法
A
V
Rx
A
V
Rx
外接法
電流變以下兩種連接方法是否有誤差，誤差來源于哪里？
內接法
二、物理量的測量
03 測金屬絲阻值的大小
（1）電流表的連接方法
兩種方法測量電阻都有誤差，那么，實際應用中該如何選擇呢？
內接時 ， ， 分壓越小，誤差越小。測量大電阻，即Rx>>RA情況下，使用內接法誤差較小。
外接時 ， ， ， 分流越小，誤差越小。測量小電阻，即Rx<誤差：大內偏大，小外偏小
結論：大內小外
A
V
Rx
A
V
Rx
二、物理量的測量
03 測金屬絲阻值的大小
當不好確定大電阻還是小電阻時，怎么選擇內接還是外接？
若伏特表示數有明顯變化，
即　　　　 用外接；
若安培表示數有明顯變化，
即　　　　 用內接。
V
A
S
a
b
R
按內外接的方式依次連接，觀察電流表、電壓表示數變化情況。
二、物理量的測量
03 測金屬絲阻值的大小
（2）滑動變阻器的連接方法
測量未知電阻時，需取同一電阻的多組電壓和電流值。此時可接入滑動變阻器，能起到直接改變測量電阻的電流或電壓大小的作用，達到測多組數據的實驗效果。
那么，滑動變阻器該如何接入電路呢？
二、物理量的測量
03 測金屬絲阻值的大小
（2）滑動變阻器的連接方法
限流式
U0
S
R
A
B
P
Rx
分壓式
U0
S
P
Rx
R
A
B
當滑片P處于A端：滑變接入阻值RP=0;待測電阻所分電壓最大，為U0；待測電阻的電流

當滑片P處于B端：滑變接入阻值RP=Rmax；待測阻值所分電壓最小 待測電阻的電流

當滑片P處于A端：滑變全部阻值Rmax與Rx并聯(RAP=0；RBP=Rmax與Rx并聯)
待測電阻所分電壓最大，為電源電壓U0；
待測電阻的電流
當滑片P處于B端：滑變接入全部阻值Rmax，此時Rx被短路(RAP=Rmax;RBP=0與Rx并聯)待測阻值所分電壓最小，為0；待測電阻的電流為0
二、物理量的測量
03 測金屬絲阻值的大小
（2）滑動變阻器的連接方法
限流式
U0
S
R
A
B
P
Rx
分壓式
U0
S
P
Rx
R
A
B
優點:電路結構簡單、操作方便、耗能少。
缺點：電壓或電流不能從0變起、調節范圍小。
優點:電壓或電流能從0調節，調節范圍大。
缺點：電路結構復雜、操作不方便、耗能多。
三、實驗步驟
第3節 實驗2：導體電阻率的測量
三、實驗步驟
你會選擇那個電路測量電阻？
分壓外接法
V
A
Rx
分壓內接法
A
V
Rx
限流內接法
Rx
A
V
限流外接法
Rx
A
V
由于電阻絲的電阻較小，做實驗時，選擇外接法；當不要求電壓從0開始調節，可選擇耗能較低的限流法。
01 電路設計
三、實驗步驟
02 儀表選擇
(1)安全性原則：例如電壓表與電流表不能超過量程。
(2)精確性原則：例如電壓表與電流表的指針偏角不能過小，應使其指針偏角不小于滿偏的1/3.
(3)方便性原則
(4)經濟性原則
三、實驗步驟
03 實驗步驟
測直徑:在被測金屬絲上三個不同位置各測一次直徑,并記錄;
量長度:測有效長度,反復測量3次;
連電路:按原理圖所示的電路圖連接實驗電路;
求電阻:改變滑動變阻器滑片的位置,讀出幾組
相應的電流表、電壓表的示數I和U的值,記入
表格內,斷開開關S。
⑤拆除實驗電路,整理好實驗器材。
三、實驗步驟
04 注意事項
因一般金屬絲電阻較小,為了減少實驗的系統誤差,應選擇電流表外接法。
本實驗滑動變阻器若用分壓式接法,在接通電源之前應將滑動變阻器調到電壓表為零的狀態。
測量I時應測接入電路中的金屬絲的有效長度(即兩接線柱之間的長度);在金屬絲的3個不同位置上用螺旋測微器或游標卡尺測量直徑d。
電流不宜過大(電流表用0-0.6 A量程),通電時間不宜太長,以免電阻率因溫度升高而變化。
四、數據分析
第3節 實驗2：導體電阻率的測量
四、數據分析
01 電阻R的計算
（1）平均值法：可以用每次測量的U、I分別計算出金屬絲的電阻，再求平均值作為金屬絲的電阻。
（2）圖像法：建立U－I坐標系，將測量的對應U、I值描點作出圖像，利用圖像斜率來求出金屬絲的電阻R。

測量次數
1
2
3
電壓U/V
?
?
?
電流I/A
?
?
?
電阻R/Ω
?
?
?
四、數據分析
02 電阻率的計算
測量次數
1
2
3
電壓U/V
?
?
?
電流I/A
?
?
?
電阻R/Ω
?
?
?
四、數據分析
03 誤差分析
金屬絲的橫截面積是利用直徑計算而得，直徑的測量是產生誤差的主要來源之一。
采用伏安法測量金屬絲的電阻時，由于采用的是電流表外接法，測量值小于真實值，使用電阻率的測量值偏小。
金屬絲的長度測量、電流表和電壓表的讀數等會帶來偶然誤差。
4.由于金屬絲通電后發熱升溫，會使金屬絲的電阻率變大，造成測量誤差。
五、課堂總結
第3節 實驗2：導體電阻率的測量
五、課堂總結
導體電阻率的測量
實驗原理
誤差分析
伏安法測電阻
物理量的測量
????=????????????
?
S=????????24
?
????=?????????2????4????
?
長度、電壓、電流讀數
直徑的測量
伏安法測電阻
2.測長度l
毫米刻度尺
3.測直徑d
②游標卡尺
或螺旋測微器
①累積法
伏安法測電阻
1.測電阻R
六、練習與應用
第3節 實驗2：導體電阻率的測量
六、練習與應用
六、練習與應用

六、練習與應用
六、練習與應用

六、練習與應用
六、練習與應用
六、練習與應用

六、練習與應用
六、練習與應用
六、練習與應用

七、提升訓練
第3節 實驗2：導體電阻率的測量
七、提升訓練
七、提升訓練

七、提升訓練
七、提升訓練
七、提升訓練
七、提升訓練

七、提升訓練

七、提升訓練

七、提升訓練

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