2022-2023學年高二物理人教必修三備課講義 實驗：導體電阻率的測量（原卷版）

第十一章電路及其應用

11.3實驗：導體電阻率的測量

課程標準課標解讀

1.理解游標卡尺的原理，學會使用游標卡尺測量

長度。

1.掌握游標卡尺和螺旋測微器的讀數

2.理解螺旋測微器的原理，學會使用螺旋測微器

方法。

測量長度。

2.掌握電流表、電壓表的讀數方法。

3.理解測量電阻率的實驗原理及實驗方法。

3.掌握測量金屬絲電阻率的實驗原理

4.通過分組實驗，學會測量導體的電阻率，并能

和方法。

進行誤差分析。

4.了解伏安法測電阻的思路及實驗數

5.通過使用游標卡尺或螺旋測微器測量長度，以

據的處理方法。

及測量電阻等過程，進一步形成自覺遵守實驗操

作規(guī)程和謹慎操作的習慣。

知識點01游標卡尺的原理及讀數方法

1.構造:—、（主尺和游標尺上各有一個內、外測量爪）、游標卡尺上還有一個

（如圖所示）

內測量爪（測槽寬、內徑）

外測用爪（測厚度、外徑）

2.原理：利用主尺的最小分度與游標尺的最小分度的差值制成。

不管游標尺上有多少個小等分刻度，它的刻度部分的總長度比主尺上的同樣多的小等分

刻度少—mm。常見的游標尺上小等分刻度有10個、20個、50個的，其規(guī)格見下表：

刻度格刻度總1mm與每小精確度（可

數份度）長度格的差值精確到）

109mm0.1mm0.1mm

2019mm0.05mm0.05mm

5049mm0.02mm0.02mm

3.用途：測量厚度、長度、深度、內徑、外徑等。

4.讀數：若用x表示從主尺上讀出的整毫米數，K表示從游標尺上讀出與主尺上某一刻度

線對齊的游標的格數，則記錄結果表示為mm。

【即學即練1】如圖甲為一游標卡尺的結構示意圖.當測量一鋼筆帽的內徑時，應該用游標卡

尺的一（選填“A”“3”或“C”）進行測量;示數如圖乙所示，該鋼筆帽的內徑為mm.

01020

乙

知識點02螺旋測微器的原理及讀數方法

1.構造及原理

如圖所示，它的測砧A和固定刻度B固定在尺架C上，可動刻度E、旋鈕D和微調旋鈕

D'是與測微螺桿F連在一起的，并通過精密螺紋套在B上，精密螺紋的螺距是0.5mm,即

旋鈕D每轉一周，測微螺桿F前進或后退—mm,可動刻度分成50等份，每一等份表示

0.01mm。

2.使用方法

當A與F并攏時，可動刻度E的零點恰好跟固定刻度B的零點重合，逆時針旋轉旋鈕

D,將測微螺桿F旋出，把被測物體放入A、F之間的夾縫中，再順時針旋轉旋鈕D,F快要

接觸被測物時，要停止使用旋鈕D,改用微調旋鈕D',直到聽到“喀喀”聲。

3.讀數方法

L=+（估讀一位）X分度值。

注意：①以毫米為單位時，小數點后面要有3位有效數字，特別是最后一位估讀數字為

零時，不能省略。

②在讀數時注意半毫米刻度線是否已露出。

【即學即練2】某同學利用螺旋測微器測量一金屬板的厚度.該螺旋測微器校零時的示數如圖

甲所示，測量金屬板厚度時的示數如圖乙所示.圖甲所示讀數為mm,圖乙所示讀數

知識點03金屬絲電阻率的測量

1.實驗原理

(1)把金屬絲接入電路中，用伏安法測金屬絲的電阻R(R=彳)。電路原理圖如圖所示。

(2)用毫米刻度尺測出金屬絲的長度/,用螺旋測微器測出金屬絲的直徑4,算出橫截面積

cc3Td2

(3)由電阻定律后得「=舁=4^=喘，求出電阻率。

2.實驗器材

螺旋測微器、毫米刻度尺、電壓表、電流表、開關及導線、被測金屬絲、電池、滑動變阻

器。

3.實驗步驟

(1)測直徑：用螺旋測微器在被測金屬絲上三個不同位置各測一次直徑，并記錄。

(2)連電路：按如圖所示的電路圖連接實驗電路。

(3)電阻絲有效長度的測量：電阻絲長度的測量工具應選用刻度尺。需要注意，在測量電

阻絲的長度時，測量的并不是電阻絲的總長度，而是接入電路的有效長度L反復測量多次,

得到有效長度的平均值。

(4)電阻的測量：按實驗電路圖連接實物電路。改變滑動變阻器滑片的位置，讀取多組

電壓、電流值，通過U—/圖像求得電阻R。

4.數據處理

電阻R的數值可用以下兩種方法確定：

(1)計算法：利用每次測量的U、/值分別計算出電阻，再求出電阻的平均值作為測量結

果。

(2)圖像法：可建立/一。坐標系，將測量的U、/值描點作出圖像，利用圖像的斜率的倒

數來求出電阻值幾

5.實驗注意事項

(1)因一般金屬絲電阻較小，為了減少實驗的系統(tǒng)誤差，必須選擇電流表外接法。

(2)本實驗若用限流式接法，在接通電源之前應將滑動變阻器調到阻值最大狀態(tài)。

(3)測量/時應測接入電路的金屬絲的有效長度(即兩接線柱之間的長度，且金屬絲伸直);

在金屬絲的3個不同位置上用螺旋測微器測量直徑Jo

(4)電流不宜過大(電流表用0?0.6A量程)，通電時間不宜太長，以免電阻率因溫度升高

而變化。

【即學即練3】在“測定金屬絲的電阻率”的實驗中：

⑴用螺旋測微器測量金屬絲的直徑，其示數如圖1所示，則該金屬絲直徑的測量值d=

(2)請根據如圖2甲所示電路圖，用筆畫線代替導線將圖乙中的實驗器材連接起來，并使滑動

變阻器的滑片尸置于。端時接通電路后的電流最小.

圖2

(3)若通過測量可知，金屬絲的長度為/,直徑為4,通過金屬絲的電流為/,對應金屬絲兩端

的電壓為U,由此可計算得出金屬絲的電阻率/=.(用題目所給字母和通用數學符號

表示)

考法01游標卡尺的原理及讀數

【典例11某同學用游標卡尺分別測量金屬圓管的內、外壁直徑，游標卡尺的示數分別如圖

(a)和(b)所示.由圖可讀出，圓管內壁的直徑為cm,圓管外壁的直徑為cm；由

此可計算出金屬圓管橫截面的面積.

考法02螺旋測微器的原理及讀數

【典例2】讀出圖中給出的螺旋測微器的示數.

丙

甲：mm,乙：mm?丙:mm.

考法03實驗數據處理

【典例3】在“測定金屬絲的電阻率”實驗中，所用測量儀器均已校準.待測金屬絲接入電路

部分的長度約為50cm.

(I)用螺旋測微器測量金屬絲的直徑，其中某一次測量結果如圖3所示，其讀數應為

mm(該值接近多次測量的平均值).

⑵用伏安法測金屬絲的電阻R?.實驗所用器材為電池組(3V)、電流表、電壓表、滑動變阻器

R(0?20Q,額定電流2A)、開關、導線若干.

某小組同學利用以上器材按照圖4正確連接好電路，進行實驗測量，記錄數據如下:

圖4

次數1234567

UN0.100.300.701.001.501.702.30

//A0.0200.0600.1600.2200.3400.4600.520

(3)圖5是測量R-的實驗器材實物圖，圖中已連接了部分導線，滑動變阻器的滑片P置于滑動

變阻器的一端.請根據(2)所選的電路圖，補充完成圖中實物間的連線.

圖5

(4)這個小組的同學在坐標紙上建立U一/坐標系，如圖6所示，圖中已標出了與測量數據對

應的4個坐標點.請在圖中標出第2、4、6次測量數據的坐標點，并描繪出U—/圖線.由圖

線得到金屬絲的阻值R=。(保留兩位有效數字).

圖6

(5)根據以上數據可以估算出金屬絲電阻率約為

A.lX10-2QmB.lX10-3Qm

C.IXio_6QmD.1X1O-8Qm

M分層提分

題組A基礎過關練

1.讀出圖中游標卡尺和螺旋測微器的讀數，游標卡尺的讀數為—mm；螺旋測微器的讀數

為mm.

2.某同學用20分度的游標卡尺測量一薄金屬圓板的直徑。，用螺旋測微器測量其厚度"，示

數如圖甲、乙所示.由圖可讀出。=mm,d=mm.

3.某實驗小組在做“測定金屬的電阻率”的實驗過程中，正確操作獲得金屬絲的直徑以及電

流表、電壓表的讀數如圖甲、乙、丙所示，則它們的讀數依次是mm、A、

4.讀出圖中給出的螺旋測微器和游標卡尺的示數，螺旋測微器的示數為mm,游標

卡尺A的示數為cm,游標卡尺8的示數為cm.

游標卡尺8

5.實驗室新進了一批低電阻的金屬絲（如實物圖中電阻），已知金屬絲的電阻率0=L7><l（r

Q9課外活動小組的同學們設計了一個實驗來測算使用的金屬絲長度。他們選擇了電流表、

電壓表、開關、滑動變阻器、螺旋測微器（千分尺）、導線和學生電源等器材。在實驗中，盡量

減小實驗誤差,并在實驗中獲得較大的電壓調節(jié)范圍。

（1）應從下圖所示的A、B、C、D四個電路中選擇電路來測量金屬絲電阻。

(3)他們使用千分尺測量金屬絲的直徑,示數如圖所示,金屬絲的直徑為mm。

(4)實驗中電壓表示數為2.0V時，電流表示數為0.5A,根據金屬絲的電阻值，可估算出金屬

絲的長度約為mo(結果保留三位有效數字)

6.在“測定金屬絲的電阻率”的實驗中，小張同學選用毫米刻度尺測量金屬絲的有效長度,

當金屬絲的左端與毫米刻度尺的“0”刻度對齊時，右端如圖8甲所示；用螺旋測微器測量金

屬絲的直徑如圖乙所示；用伏安法測得多組U、/數據，作出該金屬絲的伏安特性曲線如圖丙

所示.

(1)金屬絲的有效長度L為cm,直徑。為mm,電阻R為Q.

(2)將測得的數據代入公式。=,即可求出金屬絲的電阻率.［用第(1)問給出的字母表

示］

7.某同學測量一段長度已知的電阻絲的電阻率.實驗操作如下：

(1)螺旋測微器如圖所示.在測量電阻絲的直徑時，先將電阻絲輕輕地夾在測砧與測微螺桿之

間，使電阻絲與測微螺桿、測砧剛好接觸，再旋動(選填“A”“8”或“C”)，直到聽

到“喀喀”的聲音，以保證壓力適當，同時防止螺旋測微器的損壞.

(2)選擇電阻絲的(選填“同一”或“不同”)位置進行多次測量，取其平均值作為電

阻絲的直徑.

(3)圖甲中心為待測電阻絲.請用筆畫線代替導線，將滑動變阻器接入圖乙實物電路中的正確

位置.

電壓表

(4)為測量利用圖甲所示的電路，調節(jié)滑動變阻器測得5組電壓U和電流力的值，作出

的Ui-/1關系圖像如圖11所示.接著，將電壓表改接在。、8兩端，測得5組電壓S和電流

A的值，數據見下表：

s/v0.501.021.542.052.55

jfc/mA20.040.060.080.0100.0

請根據表中的數據，在圖中方格紙上作出S—/2圖像.

(5)由此，可求得電阻絲的阻值&=Q根據電阻定律可得到電阻絲的電阻率.

8.(1)某實驗小組在“測定金屬電阻率”的實驗過程中，正確操作獲得金屬絲的直徑以及電流

表、電壓表的讀數如圖甲、乙、丙所示，(已知電流表選0.6A量程，電壓表選3V量程)，則

它們的讀數值依次是mm、A、Vo

(2)已知實驗中所用的電流表內阻約幾歐，電壓表內阻約20k。，則本實驗電路應當采用

圖丁中的(選填"A”或"B”),用此電路測量的金屬絲電阻比真實值偏(選填

“大”或“小”)。

(3)若測得電流為/、電壓為U,金屬絲的長度為L直徑為d,則該金屬絲的電阻率〃=

(用題中字母代號表示)。

題組B能力提升練

9.現有一合金制成的圓柱體，為測量該合金的電阻率，現用伏安法測圓柱體兩端的電阻，用

螺旋測微器測量該圓柱體的直徑，用游標卡尺測量該圓柱體的長度.螺旋測微器和游標卡尺

的示數如圖(a)和(b)所示.

(b)

由圖得圓柱體的直徑為mm,長度為cm.

10.圖甲、乙和丙分別是用游標卡尺和螺旋測微器測量長度，圖甲讀數為，圖乙讀數

為，圖丙讀數為

01234f5Y)789cm主尺

如小皿3“山加山山"山""Il順I(yè)WI帆IlIHlW而刪卅卅刪“山-------

OATCT2030405()游標尺

11.實驗時，用螺旋測微器測量金屬絲的直徑和用米尺測量金屬絲的長度示數如圖甲所示，電

流表、電壓表的讀數如圖乙所示.則金屬絲兩端的電壓。=,電流/=,金

屬絲的長度/=，直徑4=.

40

35

30

12.為測量某種合金材料的電阻率，某同學選取了一個長為L的圓柱形合金材料器件進行實

驗：

（1）用螺旋測微器測量該器件的直徑，讀數如圖甲所示，直徑d=mm；

（2）為精確測量合金材料的電阻率0該同學利用以下器材，設計了如圖乙所示的電路圖。

其中：

待測器件上約為450Q；

電流表A（量程為5mA,內阻RA=120Q）；

電壓表V（量程為10V,內阻Rv約為2k。）；

定值電阻Ro=4O。；

滑動變阻器R（0?20。）；

蓄電池E（電動勢約為12V,內阻很?。?；

開關K及導線若干。

①根據實驗電路圖，把圖丙的實物圖補充完整;

丙丁

②該同學在正確連接好電路后測量了多組U、/值，并描繪了/一。圖像，如圖丁所示。

nd2Rx

求得該圖線的斜率攵=5.0*1（）一4人々，可得該器件的電阻R=。。再根據〃:又3

得到合金材料的電阻率。

13.現測量一銅芯導線的電阻率，用米尺測出其長度為L,用螺旋測微器測得其直徑為。，用

多用電表測得其電阻值約為1Q,為提高測量的精度，需從下列器材中挑選一些元件，設計

電路，重新測量這段導線（圖中用Rr表示）的電阻。

A.電源E（電動勢為6.0V,內阻不計）

B.電壓表Vi（量程為0?0.6V,內阻約為2k。）

C.電壓表V2（量程為0?6.0V,內阻約為6k。）

D.電流表Ai（量程為0?0.6A,內阻約為1。）

E.電流表A2（量程為0?3.0A,內阻約為0.1Q）

F.滑動變阻器R（最大阻值5。，額定電流1.0A）

G.滑動變阻器上（最大阻值10。，額定電流0.2A）

H.定值電阻R）（阻值為9。）

I.開關S一個，導線若干

（1）如圖甲所示的是該實驗小組用螺旋測微器對銅線直徑的測量，其讀數是O

甲乙

（2）為提高實驗精度，要求電表的偏轉不小于其量程的;，某同學設計了部分電路如圖乙所

示，請你在此基礎上將電路補充完整，使實驗可以完成。

（3）實驗時電壓表選________，電流表選_______，滑動變阻器選________（只填代號）。

（4）若在測量時，電壓表示數為U,電流表示數為/,則該銅芯導線所用材料的電阻率的表

=

達式為PO

題組C培優(yōu)拔尖練

14.圖中50分度游標卡尺和螺旋測微器的讀數分別為mm和mm.

15.國標（GB/T）規(guī)定自來水在15℃時電阻率應大于13。