實驗：導體電阻率的測量

【教學目標】

1．掌握電流表、電壓表和滑動變阻器的使用方法。

2．掌握螺旋測微器的使用方法和讀數方法。

3．學會利用伏安法測電阻，進一步測出金屬絲的電阻率。

【教學重難點】

1．掌握螺旋測微器的使用方法和讀數方法。

2．學會利用伏安法測電阻，進一步測出金屬絲的電阻率。

【教學過程】

一、復習提問、新課導入

教師：回顧上節課的內容

1．電阻定律

?

．導體的電阻率

2?=??

??

反映材料導電性能?好=壞?的物理量。

【提問】如何測量導體的電阻率？根據公式，需要測量哪些物理量？

學生回答：

①測量導體的長度。

②測量導體的橫截面積。

③測量導體的電阻。

【提問】這寫物理量分別用哪些工具測量？怎樣測量？

①測量導體的長度。（刻度尺）

②測量導體的橫截面積。（刻度尺、游標卡尺、螺旋測微器）

③測量導體的電阻。（伏安法）

二、新課教學

（一）長度的測量及測量工具的選用

1．游標卡尺

（1）游標卡尺結構及使用方法介紹（圖片加flash動畫）

（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1mm。

（3）精度：對應關系為10分度0.1mm，20分度0.05mm，50分度0.02mm。

（4）讀數方法：若用表示由主尺上讀出的整毫米數，表示從游標尺上讀出與

主尺上某一刻線對齊的游標?的?格數，則記錄結果表達為：（＋??×精度）mm。

2．游標卡尺的使用????

讀數=主尺整mm值+精確度×游標尺的對齊刻度數

（1）首先要弄清該尺的精度。

（2）接著從主尺上讀出整毫米數。

（3）再從游標尺上讀出不足1毫米的長度值。

（4）最后確定測量結果。

注意：不需估讀！

【練習】

1.游標卡尺的主尺最小分度為__________，

圖1尺的精度是__________mm，讀數是__________mm；

圖2中的精度是__________mm，讀數是__________mm。

2.讀出以下各游標尺的測量值

3.游標卡尺讀數練習

3．螺旋測微器

（1）螺旋測微器結構及使用方法介紹（圖片加flash動畫）

（2）原理：測微螺桿與固定刻度之間的精密螺紋的螺距為0.5mm，即旋鈕

每旋轉一周，前進或后退?0?.5mm，而可動??刻度上的刻度為50等份，每轉動一小格，??

前進或后退0?.0?1mm，即螺旋測微器的精確度為??0.01mm。讀數時，估讀到毫米的千分??

位上，因此，螺旋測微器又叫千分尺。

（3）讀數方法：測量值（mm）＝固定刻度數（mm）（注意半毫米刻度線是否露

出）＋可動刻度數（估讀一位）×0.01（mm）。

（4）使用方法

①測量時，在測微螺桿快靠近被測物體時應停止使用旋鈕，而改用微調旋鈕，避免

產生過大的壓力，既可使測量結果精確，又能保護螺旋測微器。

②在讀數時，要注意固定刻度尺上表示半毫米的刻線是否已經露出。

③讀數時，千分位有一位估讀數字，不能隨便扔掉，即使固定刻度的零點正好與可

動刻度的某一刻度線對齊，千分位上也應讀取為“0”。

④當小砧和測微螺桿并攏時，可動刻度的零點與固定刻度的零點不相重合，將出現

起點誤差，應加以修正，即在最后測長度的讀數上去掉起點誤差的數值。

4．螺旋測微器讀數練習

【練習】

1.某同學利用游標卡尺和螺旋測微器分別測量一圓柱體工件的直徑和高度，測量結

果如圖(a)和(b)所示。該工件的直徑為________cm，高度為________mm。

2．某同學測定一金屬桿的長度和直徑，示數如圖甲、乙所示，則該金屬桿的長度

和直徑分別為________cm和________mm。

（二）金屬絲電阻率的測量

1．實驗原理

由電阻定律=/，得=/

2．物理量的??測?量?????????????

教師引導：結合前面所學的游標卡尺及螺旋測微器，思考，還有其他方法測量金屬

絲的直徑嗎？

（1）總結出需要的實驗器材：

被測金屬絲、螺旋測微器、毫米刻度尺、電池組、電流表、電壓表、滑動變阻器、

開關、導線若干。

（2）實驗步驟：

①直徑測定

用螺旋測微器在被測金屬導線上的三個不同位置各測一次直徑，求出其平均值，

計算出導線的橫截面積＝。?

2

??

②電路連接?4

按如圖所示的原理電路圖連接好用伏安法測電阻的實驗電路。

③長度測量

用毫米刻度尺測量接入電路中的被測金屬導線的有效長度，反復測量3次，求出其

平均值。

④?U、I測量

把滑動變阻器的滑動片調節到使接入電路中的電阻值最大的位置，電路經檢查確認

無誤后，閉合開關S，改變滑動變阻器滑動片的位置，讀出幾組相應的電流表、電壓表

的示數I和U的值，記入表格內，斷開開關S。

⑤拆去實驗線路，整理好實驗器材。

3．數據處理

（1）在求Rx的平均值時可用兩種方法

①用分別算出各次的數值，再取平均值。

?

???

②用=圖線的斜率求出。

（2）?計-?算電阻率

將記錄的數據x、、的值代入電阻率計算式。

Rld2

????

?=???=4??

4．誤差分析

（1）金屬絲的橫截面積是利用直徑計算而得，直徑的測量是產生誤差的主要來源

之一。

（2）采用伏安法測量金屬絲的電阻時，由于采用的是電流表外接法，測量值小于

真實值，使電阻率的測量值偏小。

（3）金屬絲的長度測量、電流表和電壓表的讀數等會帶來偶然誤差。

（4）由于金屬絲通電后發熱升溫，會使金屬絲的電阻率變大，造成測量誤差。

5．注意事項

（1）本實驗中被測金屬導線的電阻值較小，因此實驗電路一般采用電流表外接法。

（2）實驗連線時，應先從電源的正極出發，依次將電源、開關、電流表、待測金

屬導線、滑動變阻器連成主干線路，然后再把電壓表并聯在待測金屬導線的兩端。

（3）測量被測金屬導線的有效長度，是指測量待測導線接入電路的兩個端點之間

的長度，亦即電壓表兩端點間的待測導線長度，測量時應將導線拉直，反復測量三次，

求其平均值。

（4）測金屬導線直徑一定要選三個不同部位進行測量，求其平均值。

（5）閉合開關S之前，一定要使滑動變阻器的滑片處在有效電阻值最大的位置。

（6）在用伏安法測電阻時，通過待測導線的電流強度I不宜過大（電流表用0～0.6

A量程），通電時間不宜過長，以免金屬導線的溫度明顯升高，造成其電阻率在實驗過

程中逐漸增大。

（7）求Rx的平均值時可用兩種方法：第一種是用Rx＝UI算出各次的測量值，再

取平均值；第二種是用圖象（U-I圖線）來求出。若采用圖象法，在描點時，要盡量使

各點間的距離拉大一些，連線時要盡可能地讓各點均勻分布在直線的兩側，個別明顯偏

離較遠的點可以不予考慮。

三、課堂練習

1．（多選）在“測定金屬的電阻率”的實驗中，以下操作中錯誤的是（）

A．用米尺測量金屬絲的全長，且測量三次，算出其平均值，然后再將金屬絲接入

電路中

B．用螺旋測微器在金屬絲三個不同部位各測量一次直徑，算出其平均值

C．用伏安法測電阻時，采用電流表內接法，多次測量后算出平均值

D．實驗中應保持金屬絲的溫度不變

答案：AC

解析：實驗中應測量出金屬絲接入電路中的有效長度，而不是全長；金屬絲的電阻

很小，與電壓表內阻相差很大，使金屬絲與電壓表并聯，電壓表對它分流作用很小，應

采用電流表外接法。故A．C操作錯誤。

2．（1）如圖甲、乙所示的兩把游標卡尺，它們的游標尺分別為9mm長10等分、

19mm長20等分，則讀數依次為________mm、________mm。

甲乙

（2）使用螺旋測微器測量金屬絲的直徑，示數如圖所示，則金屬絲

的直徑是________mm。

答案：（1）17.523.35（2）2.140

解析：題圖甲讀數：整毫米是17，不足1毫米數是5×0.1mm＝0.5mm，最后結果

是17mm＋0.5mm＝17.5mm。

題圖乙讀數：整毫米是23，不足1毫米數是7×0.05mm＝0.35mm，最后結果是23mm

＋0.35mm＝23.35mm。

（2）固定刻度示數為2.0mm，不足半毫米的從可動刻度上讀，其示數為14.0，最

后的讀數：2.0mm＋14.0×0.01mm＝2.140mm。

3．在“測定金屬絲的電阻率”的實驗中，某同學進行了如下測量：

（1）用毫米刻度尺測量接入電路中的被測金屬絲的有效長度。測量3次，求出其

平均值l。其中一次測量結果如圖甲所示，金屬絲的另一端與刻度尺的零刻線對齊，圖

中讀數為________cm。用螺旋測微器測量金屬絲的直徑，選不同的位置測量3次，求

出其平均值D。其中一次測量結果如圖乙所示，圖中讀數為________mm。

甲乙

（2）采用如圖所示的電路測量金屬絲的電阻。電阻的測量值比真實值________（選

填“偏大”或“偏小”）。最后由公式ρ＝________計算出金屬絲的電阻率（用直接測量

的物理量表示）。

（3）請你根據電路圖在實物圖中進行實物連線。（電流表選0.6A量程，電壓表選

3V量程）

答案：（1）24.12～24.140.515～0.518

（）偏小（）見解析圖

223

???

4??

解析：（1）金屬絲的長度為24.12～24.14cm

直徑讀數為0.515～0.518mm。

（2）采用安培表外接法，由于電壓表的內阻不是無窮大，電壓表有分流，從而電

流表的測量值大于真實值，由可知，電阻的測量值小于真實值。

?

?=?

由，，＝2，可得。

Sπd2

??1???

?=???=?4?=4??

（3）實物連接如圖所示。

4．現在要測量一段電阻絲的電阻率ρ，電阻絲的阻值Rx≈0.5Ω，允許通過的最大

電流為0.5A。現提供如下器材：

電流表A（量程0.6A，內阻約0.6Ω）電壓表V（量程3V，內阻約3kΩ）

待測的電阻絲Rx（阻值約為0.5Ω）標準電阻R0（阻值5Ω）

滑動變阻器R1（5Ω，2A）滑動變阻器R2（200Ω，1.5A）

直流電源E（電動勢6V）開關S、導線若干

（1）下面四位同學分別設計的“測量部分”的電路，你認為合理的是________。

AB

CD

（2）實驗中滑動變阻器應該選擇________（選填“R1”或“R2”），并采用________接

法。

（3）根據你在（1）、（2）中的選擇，在圖中完成實驗電路的連接。

（4）實驗中，如果兩電表的讀數分別為U和I，測得拉直后電阻絲的長度為L，

直徑為D，則待測電阻絲的電阻率ρ的計算式為ρ＝________。

（5）用螺旋測微器測量待測電阻絲的直徑時讀數如圖所示，則該電阻絲的直徑D

＝________mm。

答案：（1）C（2）R1分壓（3）見解析圖