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(共52张PPT)
高考物理总复习课件
第九章 　恒定电流
实验八 测定金属的电阻率
一、实验原理与操作
二、注意事项
1.测金属导线直径一定要选三个不同部位进行测量，求其平均
值.
2.测量被测金属导线的有效长度，是指测量待测导线接入电路
的两个端点之间的长度，即电压表两端点间的待测导线长度，测
量时应将导线拉直，反复测量三次，求其平均值.
3.实验连线时，应先从电源的正极出发，依次将电源、开关、
电流表、待测金属导线、滑动变阻器连成主干线路(闭合电路)，然
后再把电压表并联在待测金属导线的两端.
4.本实验中被测金属导线的电阻值较小，因此实验电路一般采
用电流表外接法.
5.闭合开关 S 之前，一定要使滑动变阻器的滑片处在有效电阻
值最大的位置.
6.在用伏安法测电阻时，通过待测导线的电流强度 I 不宜过大
(电流表用 0～0.6 A 量程)，通电时间不宜过长，以免金属导线的温
度明显升高，造成其电阻率在实验过程中逐渐增大.
三、误差分析
1.金属丝的横截面积是利用直径计算而得，直径的测量是产生
误差的主要来源之一.
2.采用伏安法测量金属丝的电阻率时，若采用的是电流表外接
法，电阻测量值小于真实值，电阻率的测量值偏小；若采用的是
电流表内接法，电阻测量值大于真实值，电阻率的测量值偏大.
3.金属丝的长度测量、电流表和电压表的读数等会带来偶然
误差.
4.由于金属丝通电后发热升温，会使金属丝的电阻率变大，造
成测量误差.
考点 1 螺旋测微器和游标卡尺
1.螺旋测微器的构造及读数：
(1)螺旋测微器的构造：如图 S8-1 所示是常用的螺旋测微器.
它的测砧 A 和固定刻度 B 固定在 U 形框架 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 B
上.
图 S8-1
(2)螺旋测微器的原理：测微螺杆 P 与固定刻度 B 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，可动刻度 H 上有 50 个等分刻度，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.读数时误差
出现在毫米的千分位上，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数(或半整数)毫米数由固定
刻度读出，小数部分由可动刻度读出.
①测量值( 毫米) ＝固定刻度数( 毫米) ＋可动刻度数( 估读一
位)×0.01(毫米).
②固定刻度读数：半刻度线露出则固定刻度数应为××.5 mm，
没露出则为××mm.(××表示固定刻度水平线下面的刻度数)
③可动刻度要估读，小数点后应保留三位有效数字.
2.游标卡尺：
(1)构造：如图 S8-2 所示，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 S8-2
(2)用途：测量厚度、长度、深度、内径、外径.
(3)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.常见的游标卡尺的游标尺
上小等分刻度分别为10、20、50刻度，可准确到0.1 mm、0.05 mm、
0.02 mm，如下表所示：
刻度格数
(分度) 刻度总长度 每小格与
1 mm的差值 精确度
(可准确到)
10 9 mm 0.1 mm 0.1 mm
20 19 mm 0.05 mm 0.05 mm
50 49 mm 0.02 mm 0.02 mm
(4)读数：若用 x 表示由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线对齐的游标的格数，则记录结果表
达为(x＋K×精确度)mm.
【典题 1】某同学用如图 S8-3 甲所示的螺旋测微器测量小球
的直径时，他应先转动______使 F 靠近小球，再转动_______使 F
夹住小球，直至听到棘轮发出声音为止，拨动________使 F 固定
后读数.正确操作后，螺旋测微器的示数如图乙所示，则小球的直
径是________ mm.
乙
图 S8-3
甲
答案：D H G 6.700
【典题 2】如图 S8-4 所示，请读出各游标卡尺的读数，甲：
____________，乙：____________， 丙：____________.
甲
乙
丙
图 S8-4
答案：11.4 mm 10.60 mm 4.20 mm
两种接法 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
考点 2 内接法与外接法的误差分析
1.电流表的内接法和外接法的比较.
(续表)
2.两种电路的选择.
(1)阻值比较法：先将待测电阻的估计值与电压表、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：
(3)实验试探法：按图 S8-5 所示接好电路，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.
图 S8-5
(4)若知电流表内阻，无论待测电阻多大，均用电流表内接法.
若知电压表内阻，无论待测电阻多大，均用电流表外接法.
【典题 3】某物理学习小组的两位同学采用“伏安法”测金属
丝的电阻率实验中，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.电流表(量程 0～3 A，内阻约为 0.2 Ω)；
C.电流表(量程 0～0.6 A，内阻约为 1 Ω)；
D.变阻器 R1(0～100 Ω，0.6 A)；
E.电池组 E(电压为 3 V)；
F.待测金属丝(阻值约为 5 Ω)；
G.开关 S，导线若干，游标卡尺，螺旋测微器等.
(1)为减小实验误差，电流表应选用__________(填字母).
(2)甲、乙两位同学分别画出了两个电路图，如图 S8-6 甲、乙
所示.为减小实验误差，本实验选用_____(填“甲”或“乙”)图比
较合适，用该电路测量电阻值测量结果会________(填“偏大” 偏
小”或“不变”).
乙
甲
图 S8-6
答案：(1)C (2)甲 偏小
两种接法 限流式接法 分压式接法 对比说明
两种接法电路图 串、并联关系不同
负载R上电压调节范围 0≤U≤E 分压电路调节范围大
考点 3 分压法和限流法的选择
1.滑动变阻器的限流式接法和分压式接法.
两种接法 限流式接法 分压式接法 对比说明
负载R上电流调节范围 分压电路调节范围大
闭合S前滑片 P 位置 b 端 a 端 都是为了保护电路元件
(续表)
2.必须选用分压式的“3 种情况”.
(1)若采用限流式接法不能控制电流满足实验要求，既若滑动
变阻器阻值调到最大时，待测电阻上的电流(或电压)仍超过电流表
(或电压表)的量程，或超过待测电阻的额定电流(或电压)，则必须
选用分压式接法.
(2)若待测电阻的阻值比滑动变阻器总电阻大得多，以致在限
流电路中，滑动变阻器的滑片从一端滑到另一端时，待测电阻上
的电流或电压变化不明显，此时，应改用分压式接法.
(3)若实验中要求电压从零开始调节，则必须采用分压式接法.
【典题 4】有一个电阻 Rx，其阻值大约是 10 Ω，请选择适当
的器材，以便测量其阻值.可供选择的电路如图 S8-7 甲、乙所示，
可供选择的器材如下：
甲
乙
图 S8-7
A.电动势为 4.5 V、内阻不计的电源 E；
B.量程为 0～15 V、内阻 10 kΩ的电压表 V1；
C.量程为 0～3 V、内阻 6 kΩ的电压表 V2；
D.量程为 0～300 mA、内阻 4 Ω的电流表 A1；
E.量程为 0～5 A、内阻 2 Ω的电流表 A2；
F.最大阻值 20 Ω、额定电流 1.5 A 的滑动变阻器 R1；
G.最大阻值 500 Ω、额定电流 0.5 A 的滑动变阻器 R2；
H.开关和若干根导线.
则选用的电路是________(填“甲”或“乙”)，选用的器材有
______________(填字母).
答案：甲 A、C、D、F、H
考点 4 测金属丝电阻率实验
【典题 5】(2023年广东部分学校联考)某探究小组设计了测量
通电螺线管的电阻率的实验，所用器材有：恒压电源 E(内阻可忽
略)，毫安表 mA(量程为 100 mA，内阻可忽略)，定值电阻R0(阻值
为 500 Ω)，电阻箱 R(最大阻值为 999.9 Ω)，开关 S，待测螺线管
Rx，导线若干.请完成下列实验操作和计算.
(1)如图 S8-8 甲所示为实验原理图，按图甲将图乙中的实物连
线.
乙
甲
图 S8-8
(2)测量螺线管的电阻率.
①将电阻箱置于最大阻值处.
②闭合开关 S，逐渐改变电阻箱接入电路的阻值，使毫安表指针
有较大角度偏转.此时毫安表示数如图 S8-9 甲所示，I1＝_______mA，
对应电阻箱读数(如图乙所示)为 R1＝________Ω.
甲
乙
图 S8-9
③继续改变电阻箱接入电路的阻值，得出第二组毫安表和电
阻箱读数，分别为 I2＝88 mA，R2＝320.0 Ω.
④断开开关 S，根据上述数据，计算得到通电螺线管的电阻为
________Ω(结果保留三位有效数字).
⑤将导线从螺线管中取下来，拉直测出其长度和直径，从而
可求得该待测通电螺线管的电阻率.
(3)误差分析
本实验若考虑毫安表内阻，则测得通电螺线管电阻比真实值
__________(填“偏大”或“偏小”).
答案：(1)如图 D41 所示 (2)②66 620.0 ④80.0 (3)偏大
图 D41
实验原理
的创新
1.采用等效替代法测变化的电阻.
2.通过 R-L 图线求电阻率.
(续表)
测电阻方
法的创新
【典题 6】(2022 年浙江卷)小明同学根据图 S8-10 甲的电路连
接器材来探究导体电阻与其影响因素的定量关系.实验时多次改变
合金丝甲接入电路的长度 l、调节滑动变阻器的阻值，使电流表的
甲
乙
丙
图 S8-10
(1)在实验中使用的是______(填“0～20 Ω”或“0～200 Ω”)
的滑动变阻器.
(2)在某次测量时，量程为 3 V 电压表的指针位置如图丙所示，
则读数 U＝________V.
(3)已知合金丝甲的横截面积为 7.0×10-8 m2，则合金丝甲的电
阻率为__________Ω·m(结果保留 2 位有效数字).
(4)图乙中图线 b 是另一根长度相同、材料相同的合金丝乙与
甲的横截面积________(填“大于”“等于”或“小于”)合金丝
乙的横截面积.
最大约为 8 Ω，为了使电压表有明显的读数变化，则滑动变阻器的
阻值不能太大，选 0～20 Ω比较合适.
(2)量程为 3 V 的电压表，精度为 0.1 V，估读到 0.01 V，则电
压为 1.32 V.
(4)另一根长度相同、材料相同的合金丝乙与合金丝甲并联后，
电阻率不变，而横截面积变为 S′＝S＋S乙，由题图乙中图线 b 可得
10-8 m2＞S，合金丝甲的横截面积小于合金丝乙的横截面积.
答案：(1)0～20 Ω (2)1.32(1.31～1.34 均可)
(3)1.1×10-6(0.90×10-6～1.3×10-6 均可) (4)小于
【迁移拓展】(2022 年江苏苏州模拟)某实验小组为了测量自
来水的电阻进而得出自来水的电阻率，在粗细均匀的圆柱形玻璃
管中注满自来水，玻璃管两端口用插有铁钉的橡皮塞塞住，进行
如下实验.
(1)注水前，用如图 S8-11 甲所示游标卡尺的________(填字母)
测量爪测玻璃管内径，其示数如图乙所示，则该玻璃管的内径为
________mm.
甲
乙
图 S8-11
(2)用多用电表欧姆挡“×1 k”倍率，对玻璃管中水的电阻进
行测量，示数如图 S8-12 为______kΩ.
图 S8-12
(3)为了精确测量水柱的阻值，实验小组采用如图 S8-13 甲所
示的实验电路进行实验.
①请在图乙中根据该实物图完成对应的电路图.
甲
乙
图 S8-13
U/V 0.08 0.20 0.30 0.40 0.50 0.55
I/μA 25 78 117 145 185 195
②在闭合开关之前，应把滑动变阻器的滑片 P 置于最______
(填“左”或“右”)端.
③实验时电流表采用量程为 0～200 μA(内阻约 500 Ω)的微安
表，电压表是量程为 0～3 V(内阻不祥)的伏特表.闭合开关后调节
滑片 P，测得的数据如下.
请在图 S8-14 坐标图上画出 U-I 关系图线，并求出待测电阻值
________kΩ.
图 S8-14
(4)结果与多用电表的测量值比较差别很大，请分析出现这种
情况的主要原因是________________________________________
_______________________________________________.
解析：(1)注水前，用如图甲所示游标卡尺的 B 测量爪测玻璃
管内径，该游标卡尺为 50 分度游标卡尺，图中读数为 2.2 cm＋
25×0.02 mm＝22.50 mm，即该玻璃管的内径为 22.50 mm.
(2)玻璃管中水的电阻 108×1 kΩ＝108 kΩ.
(3)①对应的电路图如图 D42 所示.
图 D42
②在闭合开关之前，为了使电表读数从最小开始，应把滑动
变阻器的滑片 P 置于最左端.
③画一条直线，使尽可能多的点落在直线上，并使直线两边
的点大致相等.
图 D43
图线的斜率代表待测电阻值的大小，则待测电阻值 Rx≈
2.75 kΩ.
(4)电路图中电流表采用外接法，由于自来水柱的电阻比电压
表内阻大得多，电压表的分流很大，使得电流表的读数比流过自
来水柱的真实电流大得多，导致电阻测量值偏小太多.
答案：(1)B 22.50 (2)108
(3)①如图 D42 所示.
②左　③如图 D43 所示.
2.75
(4)伏安表的分流作用太大，导致电阻测量值偏小太多
谢谢
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