江苏省高二物理《电学实验中的几类选择和测电阻的几种方法》学案

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1、【学习目标学习目标】1、掌握电学实验中的电路、仪器选取原则2、掌握测量电阻的几种方法【学习过程学习过程】一、电学实验中所用到的基本知识一、电学实验中所用到的基本知识在近年的电学实验中，电阻的测量（包括变形如电表内阻的测量） 、测电源的电动势与内电阻是考查频率较高的实验。它们所用到的原理公式为：。由此可见，IrUEIUR,对于电路中电压 U 及电流 I 的测量是实验的关键所在，但这两个量的直接测量和间接测量的方法却多种多样，在此往往也是高考试题的着力点之处。因此复习中应熟练掌握基本实验知识及方法，做到以不变应万变。1 1电路设计原则：电路设计原则：正确地选择仪器和设计电路的问题，有一定的灵活性，

2、解决时应掌握和遵循一些基本的原则，即“安全性” 、 “方便性” 、 “精确性”原则，兼顾“误差小” 、 “仪器少”、 “耗电少”等各方面因素综合考虑，灵活运用。正确性：实验原理所依据的原理应当符合物理学的基本原理。安全性：实验方案的实施要安全可靠，实施过程中不应对仪器及人身造成危害。要注意到各种电表均有量程、电阻均有最大允许电流和最大功率，电源也有最大允许电流，不能烧坏仪器。方便性：实验应当便于操作，便于读数，便于进行数据处理。精确性：在实验方案、仪器、仪器量程的选择上，应使实验误差尽可能的小。2 2电学实验仪器的选择：电学实验仪器的选择：根据不使电表受损和尽量减少误差的原则选择电表。首先保证

3、流过电流表的电流和加在电压表上的电压均不超过使用量程，然后合理选择量程，务必使指针有较大偏转（一般要大于满偏度的 1/3） ，以减少测读误差。根据电路中可能出现的电流或电压范围选择滑动变阻器，注意流过滑动变阻器的电流不超过它的额定值，对大阻值的变阻器，如果是滑动头稍有移动，使电流、电压有很大变化的，不宜采用。应根据实验的基本要求来选择仪器，对于这种情况，只有熟悉实验原理，才能作出恰当的选择。总之，最优选择的原则是：方法误差尽可能小；间接测定值尽可能有较多的有效数字位数，直接测定值的测量使误差尽可能小，且不超过仪表的量程；实现较大范围的灵敏调节；在大功率装置（电路）中尽可能节省能量；在小功率电路

4、里，在不超过用电器额定值的前提下，适当提高电流、电压值，以提高测试的准确度。3 3测量电路的选择测量电路的选择电流表的内、外接问题：（甲）所示电路为电流表外接电路（简称外接法） ；（乙）所示电路为电流表内接电路（简称内接法） 。两种接法的选择可按下列方法进行：方法一：设电流表、电压表内阻分别为、，被测电阻为，则ARVRxR当时，电流表分压作用小，应选用内接法xRVARR当=时，电流表分压作用和电压表分流作用相差不大，两种方法均可。xRVARR方法二：在、均不知的情况下，可采用试触法。如图所示，分别将 a 端与 b、cVRAR接触，如果前后两次电流表示数比电压表示数变化明显，说明电压表分流作用大

5、，应采用内接法；如果前后两次电压表示数比电流表示数变化明显，说明电流表分压作用大，应采用外接法。例 1、测量一块量程已知的电压表的内阻，器材如下： A待测电压表（量程 3V，内阻约 3K）一块 B电流表（量程 3A，内阻 0.01） 一只 C定值电阻（R=3K，额定电流 0.5A）一个 D电池组（电动势略小于 3V， 内阻不计）E开关两只 F导线若干 有一同学利用上面所给器材，进行如下实 验操作： （1）为了更准确的测出该电压表内阻 的大小，该同学设计了如图甲、乙两个实 验电路。你认为其中相对比较合理的是 （填“甲”或“乙” ）电路。其理由是： 。 （2）用你选择的电路进行实验时，需要直接测量

6、的物理量 ；用上述所 测各物理量表示电压表内阻，其表达式应为 Rv 。 滑动变阻器的分压、限流接法： 为了改变测量电路（待测电阻） 两端的电压（或通过测量电路的电流） ，常使滑动变阻器与电源连接作为控 制电路，滑动变阻器在电路中主要有 两种连接方式：如图（甲）为滑动变阻器的限流式接法，为待测电阻。XR它的接线方式是电源、滑动变阻器与待测电阻三者串联。对待测电阻供电电压的最大调节范围是：(是待测电阻，R 是滑动变阻器的总电阻，不计电源内阻)。如图（乙）ERRERXXXRabc甲乙是滑动变阻器的分压式接法。接线方式是电源与滑动变阻器组成闭合电路，而被测电路与滑动变阻器的一部分电阻并联，该接法对待测

7、电阻供电电压的调节范围是：（不计电源E0 内阻时） 。 选取接法的原则：选取接法的原则： 要求负载上电压或电流变化范围大，且从零开始连续可调，须用分压式接法。 负载电阻 Rx 远大于滑动变阻器总电阻 R 时，须用分压式接法，此时若采用限流式接 法对电路基本起不到调节作用。 采用限流电路时，电路中的最小电流（电压）仍超过电流表的量程或超过用电器的额 定电流（电压）时，应采用变阻器的分压式接法。 负载电阻的阻值 Rx 小于滑动变阻器的总电阻 R 或相差不大，并且电压表、电流表示 数变化不要求从零开始起调，可用限流式接法。 两种电路均可使用时应优先用限流式接法，因为限流电路结构简单，总功率较小。 滑

8、动变阻器的粗调和微调作用：滑动变阻器的粗调和微调作用： 在限流电路中，全电阻较大的变阻器起粗调作用，全电阻较小的变阻器起微调作用。 在分压电路中，全电阻较小的变阻器起粗调作用，全电阻较大的变阻器起微调作用。 例 2、某待测电阻 Rx的阻值约为 20，现要测量其阻值，实验室提供器材如下： A电流表 A1（量程 150mA，内阻约为 10） B电流表 A2（量程 20mA，内阻 r2=30） C定值电阻 R0=100 D滑动变阻器 R，最大阻值约为 10 E电源 E，电动势 E=4V（内阻不计） F电键 S 及导线若干（1）根据上述器材完成此实验，测量时要求电表读数不得小于其量程的1 3，画出测量

9、 Rx的一种实验原理图（图中元件使用题干中相应英文字母符号标注） 。 （2）实验时电流表 A1的读数为 I1，电流表 A2的读数为 I2，用已知的和测得的物理量表示 Rx=_。 （用字母表示）4 4实物图的连接：实物图的连接：实物图连线应掌握基本方法和注意事项。注意事项：连接电表应注意量程选用正确，正、负接线柱不要接错。 各导线都应接在接线柱上，不应在导线中间出现分叉。 对于滑动变阻器的连接，要搞清楚接入电路的是哪一部分电阻，在接线时要特别注意不能 将线接到滑动触头上。 基本方法： 画出实验电路图。 分析各元件连接方式，明确电流表与电压表的量程。 画线连接各元件。(用铅笔画线，以便改错)连线方

10、式应是单线连接，连线顺序应先画串联 电路，再画并联电路。一般先从电源正极开始，到电键，再到滑动变阻器等。按顺序以单线连接方式将干路中 要串联的元件依次串联起来；然后连接支路将要并联的元件再并联到电路中去。连接完毕， 应进行检查，检查电路也应按照连线的方法和顺序。二、测二、测定值电阻阻值的几种方法定值电阻阻值的几种方法1 1欧姆表测量欧姆表测量：最直接测电阻的仪表。但是一般用欧姆表测量只能进行粗测，为下一步的测量提供一个参考依据。用欧姆表可以测量白炽灯泡的冷电阻。2 2替代法：替代法：替代法的测量思路是等效的思想，可以是利用电流等效、也可以是利用电压等效。替代法测量电阻精度高，不需要计算，方法简

11、单，但必须有可调的标准电阻（一般给定的仪器中要有电阻箱） 。例 1、在某校开展的科技活动中，为了要测出一个未知电阻的阻值 Rx，现有如下器材：读数不准的电流表 A、定值电阻 R0、电阻箱 R1、滑动变阻器 R2、单刀单掷开关 S1、单刀双掷开关S2、电源和导线。画出实验电路图，并在图上标出你所选用器材的代码。写出主要的实验操作步骤。3 3伏安法：伏安法：伏安法的测量依据是欧姆定律（包括部分电路欧姆定律和全电路欧姆定律） ，需要的基本测量仪器是电压表和电流表，当只有一个电表（或给定的电表不能满足要求时） ，可以用标准电阻（电阻箱或一个定值电阻）代替；当电表的内阻已知时，根据欧姆定律I=U/R 电

12、压表同时可以当电流表使用，同样电流表也可以当电压表用。4 4伏安法拓展：伏安法拓展：某些问题中，因实验器材不具备（缺电流表或电压表） ，或因实验条件限制， 或因实验精度不允许而不能用“伏安法” 。这时我们就得依据问题的具体条件和要求重新选 择实验原理，用“伏安法”的替代形式“比较法”来设计实验方案。 利用已知内阻的电压表利用已知内阻的电压表: :利用“伏伏”法测定值电阻的阻值 例 3、用以下器材测量一待测电阻 Rx 的阻值（9001000）：电源 E，具有一定内阻，电动势约为 9.0V；电压表 V1，量程为 1.5V，内阻 r1750；电压表 V2，量程为 5V，内阻 r22500；滑动变阻器

13、 R，最大阻值约为 100；单刀单掷开关 K，导线若干。测量中要求电压表的读数不小于其量程的 1/3，试画出测量电阻 Rx 的一种实验电路原理图。（2 2）利用已知内阻的电流表：）利用已知内阻的电流表：利用“安安”法测定值电阻的阻值例 4、用以下器材测量一待测电阻的阻值。器材（代号）与规格如下：电流表 A1（量程 250mA,内阻 r1为 5)；标准电流表 A2（量程 300mA,内阻 r2约为 5） ； 待测电阻 R1（阻值约为 100） ；滑动变阻器 R2（最大阻值 10） ； 电源 E（电动势约为 10V，内阻 r 约为 1） ；单刀单掷开关 S，导线若干。 要求方法简捷，并能测多组数据

14、，画出实验电路原理图，并标明每个器材的代号. 需要直接测量的物理量是_,用测的量表示待测电阻 R1的计算公式是 R1_。电压表、电流表混合用电压表、电流表混合用例 5、有一电阻 Rx，其阻值在 100200 之间，额定功率为 0.25W。要用伏安法较准确地测量它的阻值，实验器材有：安培表 A1，量程为 50mA，RA1=100 安培表 A2，量程为 1A，RA2=20 电压表 V1，量程为 5V，RV1=10k 电压表 V2，量程为 15V， RV2=30k 变阻器 R1，变阻范围 020 ，2A 变阻器 R2，变阻范围 01000，1A 9V 电源，电键，导线。实验中应选用的电流表、电压表、变阻器分别是： 。 画出所用实验电路图。（三）（三）电表内阻的测量方法电表内阻的测量方法 1 1互测法：互测法： 电流表、电压表各一只，可以测量它们的内阻：两只同种电表，若知道一只的内阻，就可以测另一只的内阻：两只同种电表内阻都未知，则需要一只电阻箱才能测定电表的内阻：2 2替代法：替代法：3 3半偏法：半偏法： 4.4.闭合电路欧姆定律计算法：闭合电路欧姆定律计算法：( (不计电源内阻不计电源内阻) )S1VAVAV1V2A2A1R A1A2V2V1RR21SA1AR21SV1VAR2S2R1（R1R2）S （R1R2）VR2R1SV21版权所有：高考资源网()