【精准解析】高中物理人教版选修3-1教师用书：第2章实验：测定金属的电阻率含解析

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实验：测定金属的电阻率

[学习目标]　1.[科学方法]掌握电流表、电压表和滑动变阻器的使用方法。2.

[科学方法]掌握螺旋测微器的使用方法和读数方法。3.[科学思维]学会利用伏安法

测电阻，进一步测出金属丝的电阻率。

一、游标卡尺和螺旋测微器的读数

1．游标卡尺

(1)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。

(2)精度：对应关系为 10 分度 0.1 mm，20 分度 0.05 mm，50 分度 0.02 mm。

(3)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×精度)mm。

2．螺旋测微器

(1)原理：测微螺杆 F与固定刻度 B之间的精密螺纹的螺距为 0.5 mm，即旋

钮D每旋转一周，F前进或后退 0.5 mm，而可动刻度 E上的刻度为 50 等份，每

转动一小格，F前进或后退 0.01 mm，即螺旋测微器的精确度为 0.01 mm。读数

时估读到毫米的千分位上，因此，螺旋测微器又叫千分尺。

(2)读数：测量时被测物体长度的整毫米数由固定刻度读出，小数部分由可动

刻度读出。测量值(mm)＝固定刻度数(mm)(注意半毫米刻度线是否露出)＋可动刻

度数(估读一位)×0.01(mm)。

二、实验原理和方法

由R＝ρ得ρ＝，因此，只要测出金属丝的长度 l、横截面积 S

和金属丝的电阻 R，即可求出金属丝的电阻率 ρ。

1．把金属丝接入电路中，用伏安法测金属丝的电阻 R。电路原理如图所示。

2．用毫米刻度尺测量金属丝的长度 l，用螺旋测微器量得金属丝的直径，算

出横截面积 S。

3．将测量的数据代入公式 ρ ＝求金属丝的电阻率。

三、实验器材

被测金属丝、螺旋测微器、毫米刻度尺、电池组、电流表、电压表、滑动变

阻器、开关、导线若干。

四、实验步骤

1．直径测定

用螺旋测微器在被测金属导线上的三个不同位置各测一次直径，求出其平均

值d，计算出导线的横截面积 S＝。

2．电路连接

按如图所示的原理电路图连接好用伏安法测电阻的实验电路。

3．长度测量

用毫米刻度尺测量接入电路中的被测金属导线的有效长度，反复测量 3次，

求出其平均值 l。

4．U、I测量

把滑动变阻器的滑动片调节到使接入电路中的电阻值最大的位置，电路经检

查确认无误后，闭合开关 S，改变滑动变阻器滑动片的位置，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．拆去实验线路，整理好实验器材。

五、数据处理

1．在求 Rx的平均值时可用两种方法

(1)用Rx＝分别算出各次的数值，再取平均值。

(2)用UI 图线的斜率求出。

2．计算电阻率

将记录的数据 Rx、l、d的值代入电阻率计算式 ρ＝Rx＝。

六、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时，由于采用的是电流表外接法，测量值

小于真实值，使电阻率的测量值偏小。

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。

七、注意事项

1．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。

2．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，然后再把电压表并联在待测金属导线的

两端。

3．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，亦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。

4．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。

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。

7．求 Rx的平均值时可用两种方法：第一种是用 Rx＝算出各次的测量值，再

取平均值；第二种是用图象(UI 图线)来求出。若采用图象法，在描点时，要尽量

使各点间的距离拉大一些，连线时要尽可能地让各点均匀分布在直线的两侧，个

别明显偏离较远的点可以不予考虑。

【例 1】　某同学利用游标卡尺和螺旋测微器分别测量一圆柱体工件的直径

和高度，测量结果如图(a)和(b)所示。该工件的直径为________cm，高度为_____

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