11.3 实验：导体电阻率的测量-2021-2022学年高二物理精讲精练（新人教版必修第三册）（解析版）

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11.3 实验：导体电阻率的测量

考点精讲

考点 1：测量工具

一、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。

二、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 1位)×0.01(mm)。

【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，测量结果如图甲

和乙所示。该工件的直径为________cm，高度为________mm。

甲

乙

【解析】　游标卡尺读数为 d＝12 mm＋4× mm＝12.20 mm＝1.220 cm

螺旋测微器的读数为 h＝6.5 mm＋36.1×0.01 mm＝6.861 mm。

【答案】　1.220　6.861

【技巧与方法】

（1）游标卡尺不需要估读，读数结果 10 分度为××.×mm 一位小数，20 分度和 50 分度为××.××mm 两

位小数，换算单位时只需要移动小数点，最后一位数字即使是 0也不能抹掉。

（2）螺旋测微器需要估读，读数结果为×.×××mm 三位小数，需要特别注意半毫米刻度线是否露出。

考点 2：金属丝电阻率的测量

一、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。

二、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。

三、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

把上图中滑动变阻器的滑动片调节到最左端，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。

四、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＝。

五、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。

六、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，一定要将原理图中滑动变阻器的滑片移到最左端。

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

像(UI 图线)来求出。若采用图像法，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。

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