【物理】2019届一轮复习人教版高中物理电阻测量方法教学案例分析学案 5页

高中物理电阻测量方法教学案例分析 在电学实验中，电阻的测定是一个重要内容，因为测量方法灵活多样，并且可以很好的考察 生对恒定电流这一章知识的理解，已成为高考设计性实验命题的热点．现将常见的电阻测量方法归纳如下：‎ 一．欧姆表测电阻 图1‎ ‎1、欧姆表的结构、原理 它的结构如图1,由三个部件组成：G是内阻为Rg、‎ 满偏电流为Ig的电流计。R是可变电阻，也称调零电阻，‎ 电池的电动势为E，内阻为r。‎ 欧姆档测电阻的原理是根据闭合电路欧姆定律制成的。‎ 当红、黑表笔接上待测电阻Rx时，由闭合电路欧姆定律可知：‎ I = E/（R+Rg+Rx+r）= E/（R内+RX） ‎ ‎ 由电流的表达式可知：通过电流计的电流虽然不与待测电阻成正比，但存在一一对应的关系，即测出相应的电流，就可算出相应的电阻，这就是欧姆表测电阻的基本原理。‎ ‎ 2．使用注意事项：‎ ‎（1） 欧姆表的指针偏转角度越大，待测电阻阻值越小，所以它的刻度与电流表、电压表刻度正好相反，即左大右小；电流表、电压表刻度是均匀的，而欧姆表的刻度是不均匀的，左密右稀，这是因为电流和电阻之间并不是正比也不是反比的关系。‎ ‎（2）多用表上的红黑接线柱，表示＋、－两极。黑表笔接电池的正极，红表笔接电池的负极，电流总是从红笔流入，黑笔流出。‎ ‎（3）测量电阻时，每一次换档都应该进行调零 ‎（4）测量时，应使指针尽可能在满刻度的中央附近。（一般在中值刻度的1/3区域）‎ ‎（5）测量时，被测电阻应和电源、其它的元件断开。‎ 图2‎ ‎（6）测量时，不能用双手同时接触表笔，因为人体是一个电阻，使用完毕，将选择开关拨离欧姆档，一般旋至交流电压的最高档或OFF档。‎ 二．伏安法测电阻（根据部分电路欧姆定律）‎ ‎1．两种连接方法 ‎（1）电流表外接法：如图电压表的另一接头接a ‎（2）电流表内接法：如图电压表的另一接头接b ‎2．电路的选择 ‎（1）已知Rx、RA、RB的大小关系：‎ Rx<(RA·RB)1/2时，用外接法，‎ Rx>(RA·RB)1/2时，用外接法。‎ ‎（2）未知Rx、RA、RB的大小关系： 试触法 ‎ 电压表的一端分别和a、b两点接触，如电流表变化明显说明电压表分流作用大，用内接，‎ 如电压表变化明显说明电流表分压作用大，用外接。‎ ‎3．误差：‎ ‎（1）外接：R测=U/I=U/(IR+IV)R真 小结：小外小，大内大 三、替代法 如果两个电阻分别接入同一个电路中产生相同的效果，那么这两个电阻必有相同的阻值．通常情况下，我们用电阻箱来替换被测电阻．‎ 四、半偏法 ‎1．电流表半偏（一般用来测电流表内阻）‎ ‎（1）电路图及操作方法 ‎（2）条件：R2>>Rg ‎（3）误差：偏大 ‎2．电压表半偏（一般用来测电压表内阻）‎ ‎（1）电路图及操作方法：‎ 先使R1=0，调节R2使电压表满偏，再调节R1使电压表半偏，则RV=R1‎ ‎（2）条件：Rv>>R2‎ ‎（3）误差：偏大 五、惠斯通电桥法 ‎1．电路图及操作方法 调节R3，使k2接通后，电流表G中无电流流过 ‎2．从理论来讲系统误差为零 下面列举几道具有代表性的例题对以上方法进行代表性的说明：‎ 例题1：用伏安法测量电阻阻值R。给定电压表（内阻约为50kΩ）、电流表（内阻约为40Ω）、滑线变阻器、电源、开关、待测电阻（约为250Ω）及导线若干。‎ ‎（1）画出测量R的电路图。‎ ‎（2）图中的6个点表示实验中测得的6组电流I、电压U的值，试写出根据此图求R值的步骤，并求出电阻值R的大小。（保留3位有效数字）‎ 解析：根据题意和条件采取伏安法测量电阻，测量电路用电流表外接法，供电电路用分压和限流都可以 答案：（1）采用电流表外接法，滑动变阻器既可以采用分压，也可以采用限流。‎ ‎ （2）舍去从左向右数第2点，画一条直线，尽量让点落在直线上或均匀分布在直线两侧。‎ ‎ （3）R=k=229Ω（221Ω—237Ω均正确）‎ 例题2：欲测定一段阻值约为5Ω左右的金属导线的阻值，要求测量结果尽量准确，现备有以下器材： ‎ A．电池组（3V，内阻)；‎ B．电流表（0 ‎0.6A，内阻0.125Ω)；‎ C．电压表（0 3V，内阻3kΩ)；‎ D．滑动变阻器（0 20Ω，额定电流‎1A) ；‎ E．滑动变阻器（0 2000Ω，额定电流为‎0.3A )；‎ H．开关，导线若干。‎ ‎（1）实验电路应采用电流表 接法；‎ ‎（2）备用器材中滑动变阻器应选用 。‎ 解析：根据题意和条件采取伏安法测量电阻，测量电路用电流表外接法，供电电路用分压 答案：（1）外接法；（2）如果采用E会使电流不均匀变化，并且难以控制，所以选择D。‎ 例题3：为了测定电流表A1的内阻，采用如图所示的电路．其中：‎ A1是待测电流表，量程为300μA，内阻约为100Ω；‎ A2是标准电流表，量程是200μA ；‎ R1是电阻箱．阻值范围0 999.9Ω R2是滑动变阻器；‎ R3是保护电阻；‎ E是电池组，电动势为4V，内阻不计；‎ S1是单刀单掷开关，S2是单刀双掷开关．‎ ‎（1）根据电路图，请在图中画出连线，将器材连接成实验电路．‎ ‎（2）连接好电路，将开关S2扳到接点a处，接通开关S，调整滑动变阻器R2使电流表A2的读数是150μA；然后将开关S2扳到接点b处，保持R2不变，调节电阻箱R1，使A2的读数仍为150μA．若此时电阻箱各旋钮的位置如图所示，电阻箱R1的阻值是 Ω，则待测电流表A1的内阻Rg= Ω。‎ ‎（3）上述实验中，无论怎样调整滑动变阻器R2的滑动端位置，都要保证两块电流表的安全．在下面提供的四个电阻中，保护电阻R3应选用 （填写阻值相应的字母）‎ A．200kΩ B．20kΩ C．15kΩ D．20Ω ‎（4）下面提供最大阻值不同的四个滑动变阻器供选用．既要满足上述实验要求，又要调整方便，滑动变阻器 是最佳选择．（填写阻值相应的字母）‎ A．1kΩ B．5 kΩ C．10 kΩ D．25 kΩ 解析：根据题意和条件采取半偏法测量电流表内阻 答案：（1）电路图；（2）86.3Ω，86.3Ω；（3）B；（4）C 例题4：如图所示是用来测量未知电阻Rx的实验电路的实物连线示意图，图中Rx是待测电阻，阻值约为几千欧；E是电池组，电动势6V，内阻不计；V是电压表，量程3V，内阻r=3000Ω；R是电阻箱．阻值范围O-9999Ω；R1是滑动变阻器，S1和S2是单刀单掷开关.‎ ‎ 主要的实验步骤如下： ‎ ① 连好电路后，合上开关S1和S2，调节滑动变阻器的滑片，使得电压表的示数为3.0V。‎ ② 合上开关S1，断开开关S2，保持滑动变阻器的滑片位置不变，调节电阻箱的阻值，使得电压表的示数为1.5V .‎ ③ 读出电阻箱的阻值，并计算求得未知电阻Rx的大小。‎ ④ 实验后整理仪器．‎ ‎（1）根据实物连线示意图，在图所示虚线框内画出实验的电路图，图中标注元件的符号应与实物连线图相符。‎ ‎（2）可供选择的滑动变阻器有 滑动变阻器A：最大阻值100Ω，额定电流‎0.5A；‎ 滑动变阻器B：最大阻值20Ω，额定电流‎1.5A 为了使实验测量值尽可能地准确，实验应选用的滑动变阻器是 。‎ ‎（3）电阻箱的旋钮位置如图所示，它的阻值是 。‎ ‎（4）未知电阻Rx= .（结果保留2位有效数字）‎ ‎（5）测量值与真实值相比较，测量值比真实值 。（填“偏大”、“相等”或“偏小”)‎ ‎ ‎ ‎ 解析：根据题意和条件采取替代法测量电阻 答案：（1）电路图如右；（2）B；（3）1400Ω；（4）2.6kΩ；（5）偏大 例题5：（1）图（a）为多用电表的示意图，其中S、K、T为三个可调节的部件，现用此电表测量一阻值约为20-30Ω的定值电阻，测量的某些操作步骤如下：‎ ① 调节可调部件 ，使电表指针停在 位置；‎ ② 调节可调部件K，使它的尖端指向 位置；‎ ③ 将红、黑表笔分别插入“ + ”、“-”插孔，笔尖相互接触，调节可调部件 , 使电表指针指向 位置．‎ ‎（2）在用多用表测量另一电阻的阻值时，电表的读数如图（b）所示，该电阻的阻值为 Ω。‎ 解析：根据题意和条件采取欧姆表对电阻进行测量 答案：（1）S，零刻度；×1； T，电阻零刻度；（2）20kΩ ‎ 该内容教 意见：‎ ‎1.在测量电阻的教 中要有序列的设计一些专题，因为教材实验的设计和新知识授课都是相当松散的，至少需要4到5节课来完成，给 生时间越充分效果越好；2.在教 设计过程中不应该以知识的形势抛给 生而应该以具体问题的形势抛给 生，给 生自行设计自行否定，因为 生在设计电路的过程中不自觉的就会去考虑电路的原理和可操作性以及误差的问题；3.并且每个实验都需要给 生到实验室动手实践的机会，因为实物图的链接非常锻炼 生对该实验的熟练程度；4.实验完成之后需要 ‎