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第3节 实验2：导体电阻率的测量
第十一章 电路及其应用
人教版（2019）必修第一册
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不同导体的导电性能不同，电阻率是反映导体材料导电性能的重要物理量。通过上一节的学习，我们找到了测量导体长度和直径的工具和方法，那么，要测导体的电阻率我们又该如何操作呢？请设计出你的实验思路。
物理观念
1.物质观念：认识到材料的导电性是其固有属性，通过电阻率这一物理量进行量化描述。
2. 能量观念：理解测量中电能向热能的转化，认识到电路中的能量损耗。
科学思维
1.模型建构：将真实电路抽象为包含电源、电阻等元件的理想模型，建立清晰的电路图。
2.科学推理：基于欧姆定律，通过逻辑推导确立“伏安法”测电阻的原理（R=U/I）。
2.科学论证：分析并论证电流表内接法与外接法的选择依据，能根据实验要求进行权衡。
学习目标
科学探究
1.问题与假设：提出“如何精确测量导体电阻”的问题，并基于原理设计探究方案。
2.设计与实施：合理选择和使用仪器，规范操作，控制变量（如保持温度稳定）。
3.分析与交流：处理数据，分析误差来源（如电表内阻影响），并得出结论。
学习目标
科学态度
与责任
1.严谨求实：培养尊重事实、规范操作、细致观察的科学品质。
2.合作与交流：在实验中分工协作，清晰表达自己的观点，乐于倾听他人意见。
重点难点
重点
1.原理与方法：掌握伏安法测电阻的原理，并能根据待测电阻大小选择合适的内外接法。
2. 实验设计与操作：能独立设计并完成实验，规范操作，正确处理数据。
难点
1.误差分析与控制：深刻理解系统误差（如电表内阻）的来源，并能提出有效的减小方法。
2. 科学思维的运用：在复杂的实际电路中，运用模型建构和科学推理解决问题。
1. 实验思路
2. 物理量的测量
3. 实验步骤
4.数据处理
5.课堂总结
6. 练习与应用
7. 提升训练
学习内容
第3节 实验2：导体电阻率的测量
一、物理量的测量
第3节 实验2：导体电阻率的测量
一、实验思路
2.用游标卡尺或螺旋测微器测量金属丝的直径。
1.用毫米刻度尺测量金属丝的长度。
3.用伏安法测量金属丝的电阻。
二、物理量的测量
第3节 实验2：导体电阻率的测量
二、物理量的测量
01 测金属丝的长度
测量工具：毫米刻度尺（电阻丝总长度约几十厘米，可选用毫米刻度尺）；分度值1mm，可估读到0.1mm；
测量思路：测量接入电路的电阻丝有效长度，多测几次求取平均值。
有效长度
二、物理量的测量
测量思路：测量金属丝的直径d，间接得出金属丝的横截面积。
测量方法：
（1）选刻度尺，利用累积法测直径；
（2）选螺旋测微器或游标卡尺直接测量直径，在电阻丝的不同位置测量3次，求得直径的平均值。
为减小误差，尽量选用螺旋测微器。
又该如何测导体的电阻呢？
02 测金属丝的直径
二、物理量的测量
03 测金属丝阻值的大小
测量思路：用电压表测出电阻两端的电压U，用电流表测出通过电阻的电流I，利用部分电路欧姆定律可以算出电阻的阻值R；
测量方法：伏安法
电路如何设计？设计电路中需要考虑哪些因素？
二、物理量的测量
03 测金属丝阻值的大小
（1）电流表的连接方法
A
V
Rx
A
V
Rx
外接法
电流变以下两种连接方法是否有误差，误差来源于哪里？
内接法
二、物理量的测量
03 测金属丝阻值的大小
（1）电流表的连接方法
两种方法测量电阻都有误差，那么，实际应用中该如何选择呢？
内接时 ， ， 分压越小，误差越小。测量大电阻，即Rx>>RA情况下，使用内接法误差较小。
外接时 ， ， ， 分流越小，误差越小。测量小电阻，即Rx<误差：大内偏大，小外偏小
结论：大内小外
A
V
Rx
A
V
Rx
二、物理量的测量
03 测金属丝阻值的大小
当不好确定大电阻还是小电阻时，怎么选择内接还是外接？
若伏特表示数有明显变化，
即　　　　 用外接；
若安培表示数有明显变化，
即　　　　 用内接。
V
A
S
a
b
R
按内外接的方式依次连接，观察电流表、电压表示数变化情况。
二、物理量的测量
03 测金属丝阻值的大小
（2）滑动变阻器的连接方法
测量未知电阻时，需取同一电阻的多组电压和电流值。此时可接入滑动变阻器，能起到直接改变测量电阻的电流或电压大小的作用，达到测多组数据的实验效果。
那么，滑动变阻器该如何接入电路呢？
二、物理量的测量
03 测金属丝阻值的大小
（2）滑动变阻器的连接方法
限流式
U0
S
R
A
B
P
Rx
分压式
U0
S
P
Rx
R
A
B
当滑片P处于A端：滑变接入阻值RP=0;待测电阻所分电压最大，为U0；待测电阻的电流

当滑片P处于B端：滑变接入阻值RP=Rmax；待测阻值所分电压最小 待测电阻的电流

当滑片P处于A端：滑变全部阻值Rmax与Rx并联(RAP=0；RBP=Rmax与Rx并联)
待测电阻所分电压最大，为电源电压U0；
待测电阻的电流
当滑片P处于B端：滑变接入全部阻值Rmax，此时Rx被短路(RAP=Rmax;RBP=0与Rx并联)待测阻值所分电压最小，为0；待测电阻的电流为0
二、物理量的测量
03 测金属丝阻值的大小
（2）滑动变阻器的连接方法
限流式
U0
S
R
A
B
P
Rx
分压式
U0
S
P
Rx
R
A
B
优点:电路结构简单、操作方便、耗能少。
缺点：电压或电流不能从0变起、调节范围小。
优点:电压或电流能从0调节，调节范围大。
缺点：电路结构复杂、操作不方便、耗能多。
三、实验步骤
第3节 实验2：导体电阻率的测量
三、实验步骤
你会选择那个电路测量电阻？
分压外接法
V
A
Rx
分压内接法
A
V
Rx
限流内接法
Rx
A
V
限流外接法
Rx
A
V
由于电阻丝的电阻较小，做实验时，选择外接法；当不要求电压从0开始调节，可选择耗能较低的限流法。
01 电路设计
三、实验步骤
02 仪表选择
(1)安全性原则：例如电压表与电流表不能超过量程。
(2)精确性原则：例如电压表与电流表的指针偏角不能过小，应使其指针偏角不小于满偏的1/3.
(3)方便性原则
(4)经济性原则
三、实验步骤
03 实验步骤
测直径:在被测金属丝上三个不同位置各测一次直径,并记录;
量长度:测有效长度,反复测量3次;
连电路:按原理图所示的电路图连接实验电路;
求电阻:改变滑动变阻器滑片的位置,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。
三、实验步骤
04 注意事项
因一般金属丝电阻较小,为了减少实验的系统误差,应选择电流表外接法。
本实验滑动变阻器若用分压式接法,在接通电源之前应将滑动变阻器调到电压表为零的状态。
测量I时应测接入电路中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或游标卡尺测量直径d。
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。
四、数据分析
第3节 实验2：导体电阻率的测量
四、数据分析
01 电阻R的计算
（1）平均值法：可以用每次测量的U、I分别计算出金属丝的电阻，再求平均值作为金属丝的电阻。
（2）图像法：建立U－I坐标系，将测量的对应U、I值描点作出图像，利用图像斜率来求出金属丝的电阻R。

测量次数
1
2
3
电压U/V
?
?
?
电流I/A
?
?
?
电阻R/Ω
?
?
?
四、数据分析
02 电阻率的计算
测量次数
1
2
3
电压U/V
?
?
?
电流I/A
?
?
?
电阻R/Ω
?
?
?
四、数据分析
03 误差分析
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。
采用伏安法测量金属丝的电阻时，由于采用的是电流表外接法，测量值小于真实值，使用电阻率的测量值偏小。
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。
五、课堂总结
第3节 实验2：导体电阻率的测量
五、课堂总结
导体电阻率的测量
实验原理
误差分析
伏安法测电阻
物理量的测量
????=????????????
?
S=????????24
?
????=?????????2????4????
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长度、电压、电流读数
直径的测量
伏安法测电阻
2.测长度l
毫米刻度尺
3.测直径d
②游标卡尺
或螺旋测微器
①累积法
伏安法测电阻
1.测电阻R
六、练习与应用
第3节 实验2：导体电阻率的测量
六、练习与应用
六、练习与应用

六、练习与应用
六、练习与应用

六、练习与应用
六、练习与应用
六、练习与应用

六、练习与应用
六、练习与应用
六、练习与应用

七、提升训练
第3节 实验2：导体电阻率的测量
七、提升训练
七、提升训练

七、提升训练
七、提升训练
七、提升训练
七、提升训练

七、提升训练

七、提升训练

七、提升训练

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