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(共45张PPT)
11.3 实验 导体电阻率
的测量（第2课时）
高中物理必修第三册课件
主讲老师：xxx
高中物理必修第三册
思路与方法
测量与控制
电路设计
测电阻率
新课引入
01.
高中物理选择性必修第一册
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。
实验思路
02.
高中物理选择性必修第一册
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。
测量思路与方法
第一部分
测金属丝的长度
01.
高中物理必修第三册
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
游标卡尺的构造
02.
高中物理必修第三册
练一练：毫米刻度尺的使用
毫米刻度尺的最小分度值为 ,测量时应精确到 mm,估读到 mm.请读出下图中物块的长度
1mm
1
0.1
【65.5mm】
高中物理必修第三册
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？
测金属丝的直径
03.
高中物理必修第三册
测金属丝阻值的大小
04.
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
E
S
P
Rx
A
V
电路的设计中有哪些细节需要注意呢？
控制部分
测量部分
第二部分
测量电路与控制电路
电流表的两种接法
01.
高中物理必修第三册
1.电流表接在电压表两接线柱外侧，通常叫“外接法” 。
2.电流表接在电压表两接线柱内侧，通常叫“内接法” 。
A
V
Rx
A
V
Rx
因电流表有分压、电压表有分流作用,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？
伏安法测电阻的误差分析
02.
高中物理必修第三册
电压表示数：
电流表示数：
1.电流表外接时：
A
V
Rx
误差来源于电压表的分流，分流越小，误差越小。
测量小电阻，即Rx<高中物理必修第三册
电压表示数：
电流表示数：
误差来源于电流表的分压，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。
A
V
Rx
2.电流表内接时：
伏安法测电阻的误差分析
03.
高中物理必修第三册
内接法
RX
V
A
RX
A
V
外接法
2.误差：大内偏大，小外偏小
1.结论：大内小外
当 （即 )时用内接法
当　　 （即 )时用外接法
当　　 （即 )时两种接法均可
伏安法测电阻的内外接选择
04.
高中物理必修第三册
伏安法测电阻的内外接选择
05.
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。
“内外接”方法的选择——试探法
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。
提出问题
06.
高中物理必修第三册
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？
滑动变阻器的两种接法
07.
高中物理必修第三册
限流式
U0
S
R
A
B
P
Rx
分压式
U0
S
P
Rx
R
A
B
目的：调节滑动变阻器使得电阻有多组U、I数据.
限流式接法的特点
08.
高中物理必修第三册
滑片P在移动过程中，待测电阻RX的电压和电流变化情况:
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
U0
S
R
A
B
P
Rx
内阻不计
高中物理必修第三册
分压式接法的特点
09.
U0
S
P
Rx
R
A
B
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
电源内阻不计
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
滑片P在移动过程中，待测电阻RX的电压和电流变化情况
两种接法的优缺点
10.
高中物理必修第三册
1.限流接法:
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。
U0
S
R
A
B
P
Rx
U0
S
P
Rx
R
A
B
2.分压接法：
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。
滑动变阻器的接法与选择
11.
高中物理必修第三册
以下3种情况必须用分压接法：(1)当要求电压或电流从0变起时;(2)当待测电阻的阻值远大于滑动变阻器的总阻值时;(3)当采用限流接法，无论怎样调节都不能保证电路的安全时。（注：当两种接法均可时，一般采用限流接法。）
1.滑动变阻器的接法
(1)当采用限流接法时，选择总电阻与待测电阻的阻值相接近的那一个。
(2)当采用分压接法时，选择总电阻小而额定电流大的那一个。
2.滑动变阻器的选择
伏安法测电阻
的电路设计
第三部分
伏安法测电阻的四种电路
01.
高中物理必修第三册
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。
仪表选择
02.
高中物理必修第三册
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
测金属丝电阻率
第四部分
实验目的、原理与器材
01.
高中物理必修第三册
E
S
P
Rx
A
V
三、实验器材
螺旋测微器或游标卡尺、毫米刻度尺、电压表、电流表、定值电阻、开关及导线、被测金属导线、电池、滑动变阻器。
一、实验目的：测量金属丝的电阻率
二、实验原理：如图
实验操作
02.
高中物理必修第三册
1.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;
2.量长度:测有效长度,反复测量3次;
3.连电路:按原理图所示的电路图连接实验电路;
4.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。
数据处理
03.
高中物理必修第三册
注意事项
04.
高中物理必修第三册
1.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。
2.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。
3.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。
4.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。
误差分析
05.
高中物理必修第三册
1.直径测量。
2.长度测量。
3.电路中电流表及电压表内阻对电阻测量的影响。
4.通电电流大小、时间长短、致使电阻丝发热,电阻率随之变化。
实验视频
06.
高中物理必修第三册
巩固提升
第五部分
例题1
例题精选
01.
高中物理必修第三册
1．某同学为了测量一均匀金属圆柱体的电阻率，完成下列步骤：
(1)用游标卡尺测量其长度，如图甲所示，其长度为
(2)用螺旋测微器测量其直径．为防止读数时测微螺杆发生转动，读数前应旋紧图乙中的部件 （填“A”“B”“C”或“D”）从图乙中可知其直径
(3)若用伏安法测得流经圆柱体的电流为I，
圆柱体两端的电压为U圆柱体的直径和长度
分别用D和L表示，则该圆柱体的电阻率
（用I、U、D和L表示）
解析
例题解析
02.
高中物理必修第三册
【答案】(1)42.35(2) B 0.410(3)
【解析】（1）由图甲所示可知，游标卡尺主尺示数为42mm，游标尺示数为
mm=0.35mm 游标卡尺示数为42mm+0.35mm=42.35mm
（2）[1][2]读数前应先旋紧部件B，使读数固定不变，由图乙所示可知，螺旋测微器固定刻度示数为0，螺旋示数为=0.410mm
螺旋测微器示数为0.0mm+0.410mm=0.410mm
（3）由电阻定义式得圆柱体的电阻为
由电阻定律得又联立解得
例题2
例题精选
03.
高中物理必修第三册
张同学打算测量某种由合金材料制成的金属丝的电阻率ρ。实验器材有毫米刻度尺、螺旋测微器、电压表（内阻几千欧）、电流表（内阻几欧）、滑动变阻器、电源、开关、待测金属丝及导线若干。(1)用毫米刻度尺测量其长度为L，用螺旋测微器测量其直径，结果如图甲所示。直径 mm；
(2)该同学计划用图像法求出金属丝电阻
的阻值，实验获取数据时要求电压从0开始变
化。请将图乙所示实物电路图中所缺部分导线
补全 ；
例题2
例题精选
04.
高中物理必修第三册
(3)上述电路测电阻时的系统误差主要是___________；
A．电压表分流，测量值大于真实值 B．电流表分压，测量值小于真实值
C．电流表分压，测量值大于真实值 D．电压表分流，测量值小于真实值
(4)图丙是实验中根据测得的6组电流I、电压U的值描的点，由图求出的电阻 Ω（保留3位有效数字）；
(5)待测金属丝的电阻率的表达式为 （用字母R、D、L表示）。
解析
例题解析
05.
高中物理必修第三册
【答案】(1)0.483/0.484/0.485（2）右图 (3)D (4)5.50 (5)
【解析】（1）用螺旋测微器测量其直径D=0+0.01mm×43.4=0.434mm
（2）实验中获取数据时要求电压从0开始变化，则滑动变阻器要接成分压电路，待测电阻阻值很小，因此用外接法，实物电路图如图
解析
例题解析
06.
高中物理必修第三册
（3）该电路中由于电压表分流作用，使得电流的测量值偏大，则电阻的测量值小于真实值，故选D。
（4）由图像可知
（5）根据解得
例题3
例题精选
07.
高中物理必修第三册
某实验小组“测定某金属丝的电阻率”
(1)该小组成员在实验过程中，正确操作用游标卡尺（如图甲所示）测得金属丝的长度L为 cm，用螺旋测微器（如图乙所示）测得金属丝的直径d为 mm；通过图丙、丁读出某一次测金属丝电阻时，电流表和电压表的读数依次是 A、 V
例题3
例题精选
08.
高中物理必修第三册
(2)已知实验中所用的滑动变阻器阻值范围为0~10Ω，电流表内阻约几欧，电压表内阻约 20kΩ，电源为干电池（不宜在长时间、大功率状况下使用），电动势 E=4.5V，内阻很小。则以下电路图中， （选填“A”或“B”或“C”或“D”）电路为本次实验应当采用的最佳电路。但用此最佳电路测量的结果仍然会比真实值偏 （选填“大”或“小”）。
A B C D
例题3
例题精选
09.
高中物理必修第三册
(3)若已知实验所用的电流表内阻的准确值 则精确测量金属丝Rx的阻值的最佳电路应是（2）中 电路（选填“A”或“B”）。此时测得电流为I、电压为U，那么金属丝的电阻率为 （用第（1）问直接测量的物理量符号以及本小题提供的物理量符号来表示）。
解析
例题解析
10.
高中物理必修第三册
【答案】(1) 1.050 0.530 0.42 2.25(2) A 偏小(3) B
【解析】（1）[1]游标卡尺的精确度为0.05mm，读数为10mm+mm=10.50mm=1.050cm
[2]螺旋测微器的精确度为0.01mm，读数为0.5mm+mm=0.530mm
[3]电流表的分度值为0.02A，读数为0.42A
[4]电压表的分度值为0.1V，读数为2.25V
解析
例题解析
11.
高中物理必修第三册
（2）[1][2]因电源不能在大功率下长时间运行，则本实验应采用限流接法（滑动变阻器必须接成分压电路的情况：①要求电压表能从零开始读数；②当待测电阻R >>R（滑动变阻器的最大阻值）时；③若采用限流式接法，电路中的最小电流仍超过电路中电表、电阻允许的最大电流。滑动变阻器的最大阻值和用电器的阻值差不多且要求电压不从零开始变化，通常情况下，由于限流式结构简单、耗能少，使用限流接法最佳）；由图丙、丁读数可知，待测电阻的内阻约为R≈5 Ω
故采用电流表外接法误差较小，故A正确；在实验中电压表示数准确，但电流测量的是干路电流，故电流表示数偏大，则由欧姆定律知得出的结果偏小。
解析
例题解析
12.
高中物理必修第三册
（3）因已知电流表准确值，则可以利用电流表内接法准确求出待测电阻，可以用B电路，由欧姆定律可得
则待测电阻且
联立可得。
THANKS
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