精品教案高二物理電阻測量專題一 人教版

1、精品教案高二物理電阻測量專題一 知識要點：（一）電阻測量的新理念：從95年到2005年十年間，全國高考與各省市高考的物理試卷中，以設計性實驗的形式考查電阻測量的原理和方法的試題就有40多個，涉及定值電阻、電壓表內(nèi)阻、電流表內(nèi)阻、電源內(nèi)阻的測量等情形。就是這種在伏安法的基礎上演變而來的設計性實驗，每年卻讓許多考生失利。這主要是由考生觀念不新，思路不廣，在運用伏安法時，生搬硬套造成的。在此，老師向大家介紹幾種電阻測量的新思路和新方法，幫助考生開闊思路，提高創(chuàng)新能力?！胺狈āⅰ鞍舶病狈?、“加R”法等測量電阻的新方法是伏安法的原理同具體的測量實際相結合的產(chǎn)物，是對伏安法測電阻的原理的豐富和發(fā)展，如

2、果學生掌握了這一新理念，就能創(chuàng)造性地完成電阻的測量這一類設計性實驗。1. “伏伏”法“伏伏”法是利用兩塊電壓表測電阻的一種方法，這一方法的創(chuàng)新思維是運用電壓表測電流（或算電流），此方法適用于電流表不能用或沒有電流表等情形。設計電路時不僅要考慮電壓表的量程，還要考慮滑動變阻器分壓與限流的連接方式。1.1利用“伏伏”法測電壓表的內(nèi)阻例1 為了測量量程為3V的電壓表V的內(nèi)阻（內(nèi)阻約），實驗室可以提供的器材有：電流表，量程為，內(nèi)阻約；電壓表，量程為，內(nèi)阻約；變阻箱阻值范圍為；變阻箱阻值范圍為；滑動變阻器，最大阻值約為，額定電流；電源E，電動勢6V，內(nèi)阻約；單刀單擲開關K，導線若干。（1）請從上述器材中

3、選擇必要的器材，設計一個測量電壓表V的內(nèi)阻的實驗電路，畫出電路原理圖（圖中的元件要用題中相應的英文字母標注），要求測量盡量準確。（2）寫出計算電壓表V的內(nèi)阻的計算公式為 。分析與解：多數(shù)考生解答此題，毫不猶豫地套用伏安法，由于沒有考慮電表的量程，當然做不正確。少數(shù)考生想到待測電壓表的量程為3V，內(nèi)阻約，電壓表中的最大電流為，認為電流表不能準確測量，但由于創(chuàng)新能力差，也做不正確。只有極少數(shù)有“伏伏”法新理念的考生才能做正確。答案：（1）測量電壓表V的內(nèi)阻的實驗電路如圖1所示。（2）電壓表V的示數(shù)U，電壓表的示數(shù)，電阻箱的讀數(shù)。根據(jù)歐姆定律，利用通過電壓表的電流與通過電阻的電流相等，算出電壓表的電

4、阻為。1.2利用“伏伏”法測定值電阻的阻值例2 用以下器材測量電阻的阻值：電源E，有一定內(nèi)阻，電動勢約為；電壓表，量程為，內(nèi)阻；電壓表，量程為5V，內(nèi)阻；滑線變阻器R，最大阻值約為；單刀單擲開關K，導線若干。（1）測量中要求電壓表的讀數(shù)不小于其量程的，試畫出測量電阻的一種實驗電路原理圖（原理圖中的元件要用題中相應的英文字母標注）。（2）若電壓表的讀數(shù)用表示，電壓表的讀數(shù)用表示，則由已知量和測得量表示的公式為 。分析與解：很多考生解析此題，第一思維考慮的就是伏安法，由于本題沒有電流表，思維受阻，當然做不正確。只有極少數(shù)有“伏伏”法新觀念的考生才能做正確。因為本題要運用“電壓表算電流”這一創(chuàng)新思維

5、。答案：（1）測量電阻的實驗電路如圖2所示。（2）電壓表的示數(shù)，電壓表的示數(shù)，電壓表的內(nèi)阻，根據(jù)串聯(lián)、并聯(lián)電路的規(guī)律，算出的電阻為。2. “安安”法“安安”法是利用兩塊電流表測電阻的一種方法，這一方法的創(chuàng)新思維是運用電流表測電壓（或算電壓），此方法適用于電壓表不能用或沒有電壓表等情形。設計電路時除考慮電流表的量程外，還要考慮滑動變阻器分壓與限流的連接方式。2.1利用“安安”法測電流表的內(nèi)阻例3 從下列器材中選出適當?shù)膶嶒炂鞑?，設計一個電路來測量電流表的內(nèi)阻，要求方法簡捷，有盡可能高的精確度，并測量多組數(shù)據(jù)。（1）畫出實驗電路圖：標明所用器材的代號。（2）若選取測量中的一組數(shù)據(jù)來計算，則所用的表

6、達式 ，式中各符號的意義是： 。器材（代號）與規(guī)格如下：電流表，量程，內(nèi)阻待測（約）；電流表，量程，內(nèi)阻；電壓表V，量程10V，內(nèi)阻電阻，阻值約為；滑動變阻器，總阻值約；電池E，電動勢，內(nèi)阻很?。浑婃IK，導線若干。分析與解：大多數(shù)考生看到此題，第一感覺考慮的就是伏安法，由于沒有考慮電表的量程，當然做不正確。少數(shù)考生想到要滿足“有盡可能高的精確度”的條件，認為電壓U的測定，不能選量程是10V的電壓表。因為電流表兩端允許施加的最大電壓約為，因而電壓表不能準確測出電流表的兩端的電壓，但由于缺乏創(chuàng)新精神，想不出其他方法，也做不正確。只有極少數(shù)有“安安”法新思路的考生才能做正確。答案：將電流表并聯(lián)在電流

7、表的兩端，利用電流表測量電壓；要滿足“多測幾組數(shù)據(jù)”，滑動變阻器采用分壓接法；實驗電路如圖3所示，其表達式，式中、分別表示通過電流表、的電流和它們的內(nèi)阻。2.2利用“安安”法測定值電阻的阻值例4 用以下器材測量一待測電阻的阻值。器材（代號）與規(guī)格如下：電流表（量程，內(nèi)阻為）；標準電流表（量程，內(nèi)阻約為）；待測電阻（阻值約為），滑動變阻器（最大阻值）；電源E（電動勢約為10V，內(nèi)阻約為），單刀單擲開關S，導線若干。（1）要求方法簡捷，并能測多組數(shù)據(jù)，畫出實驗電路原理圖，并標明每個器材的代號。（2）實驗中，需要直接測量的物理量是 ，用測的量表示待測電阻的阻值的計算公式是 。分析與解：絕大多數(shù)考生解

8、答此題，首選的就是伏安法，由于本題沒有電壓表，思維受阻，當然做不正確。只有極少數(shù)有“安安”法新觀念的考生才能做正確。因為本題需要運用“電流表算電壓”這一創(chuàng)新思維。答案：（1）實驗電路如圖4所示。（2）、兩電流表的讀數(shù)、，待測電阻的阻值計算公式是。3. “加R”法“加R”法又叫“加保護電阻”法。在運用伏安法測電阻時，由于電壓表或電流表的量程太小或太大，為了滿足安全、精確的原則，加保護電阻的方法就應運而生，設計電路時不僅要考慮電壓表和電流表的量程，還要考慮滑動變阻器分壓與限流的連接方式。3.1利用“加R”法測電流表的內(nèi)阻例5 某電流表的內(nèi)阻在之間，現(xiàn)要測量其內(nèi)阻，可選用的器材如下：A. 待測的電流

9、表（量程）；B. 電壓表（量程3V，內(nèi)阻約）；C. 滑動變阻器（最大電阻）；D. 定值電阻（阻值）；E. 電源E（電動勢4V）F. 電鍵S及導線若干。（1）畫出實驗電路圖；（2）如測得電壓表的讀數(shù)為U，電流表的讀數(shù)為I，則電流表內(nèi)阻的表達式為： 。分析與解：許多考生讀完此題，就知道實驗原理是伏安法，由于設計電路時沒有考慮電壓表和電流表的量程，當然做不正確。少數(shù)考生想到電流表的內(nèi)阻在之間，量程為，電流表上的最大電壓為，因而電壓表不能并聯(lián)在電流表的兩端，由于缺乏創(chuàng)新意識，也做不正確。只有極少數(shù)有“加R”法新理念的考生才能做正確，因為本題必須將一個阻值為的定值電阻與電流表串聯(lián)，再與電壓表并聯(lián)，才滿足

10、要求；再者量程為3V的電壓表其量程雖然小于電源電動勢（4V），但可在電路中接入滑動變阻器進行保護；滑動變阻器在本實驗中分壓與限流的連接方式均符合要求，但考慮限流的連接方式節(jié)能些，因而滑動變阻器采用限流的連接方式。故本題設計電路圖如圖5所示；電流表內(nèi)阻的表達式為：。3.2利用“加R”法測電源的內(nèi)阻例6 測量電源B的電動勢E及內(nèi)阻（E約為，約為）。可選用的器材如下：量程為3V的理想電壓表V；量程為的電流表A（有一定內(nèi)阻）；固定電阻；滑動變阻器；電鍵K，導線若干。（1）畫出實驗電路原理圖，圖中各元件需用題目給出的符號或字母標出。（2）實驗中，當電流表的讀數(shù)為時，電壓表的讀數(shù)為；當電流表的讀數(shù)為時，電

11、壓表的讀數(shù)為，則可求出E= ， 。（用、及R表示）。分析與解：不少考生解析此題，第一理念就是沿用課本上的測電源電動勢及內(nèi)阻原理圖，當然做不正確。少數(shù)考生想到電壓表的量程為3V小于電源電動勢，因而電壓表不能并聯(lián)在電源的兩端，誤將電壓表并聯(lián)在滑動變阻器兩端，也做不正確。只有極少數(shù)有“加R”法新思路的考生才能做正確。答案：（1）實驗電路原理圖如圖6所示；（2）根據(jù)閉合電路的歐姆定律，算出 “伏伏”法、“安安”法、“加R”法等測量電阻的新方法是伏安法的原理同具體的測量實際相結合的產(chǎn)物，是伏安法的原理在電阻測量中的實際應用：是對伏安法測電阻的原理的豐富和發(fā)展。如果學生掌握了這一電阻測量的新理論，具體問題

12、具體分析，就能在高考中創(chuàng)造性地完成電阻的測量這一類設計性實驗，在高考中立于不敗之地。（二）怎樣選擇內(nèi)接法與外接法很多同學在學了伏安法測電阻后，分不清什么時候采用內(nèi)接法，什么時候采用外接法，僅是知道測大電阻用內(nèi)接法，測小電阻用外接法，但在測量既不是很大也不是很小的電阻時，就不清楚采用哪種接法才能使測量的誤差最小。下面就來談談在伏安法測電阻時內(nèi)接法與外接法的選擇。1. 誤差的產(chǎn)生原因伏安法測電阻是根據(jù)部分電路歐姆定律來進行測量的。它的測量值和真實值應該是：，即使是測量十分準確的電壓表和電流表，由于電壓表和電流表都有內(nèi)阻，導致了電阻的測量值和真實值存在誤差。當選用外接法（a）時，電壓表與電阻并聯(lián)，電

13、壓表的讀數(shù)就是電阻兩端的電壓，但電流表測量的是通過電阻和電壓表的總電流，因此測量值要小于真實值，實際上測量的電阻值是電壓表內(nèi)電阻和電阻并聯(lián)的阻值。如果電阻的值遠小于電壓表的內(nèi)阻，電壓表分去的電流很小，這時電流表測量的電流就接近于通過電阻的電流，所以外接法適合于測小電阻。當選用內(nèi)接法（b）時，電流表與電阻串聯(lián)，電流表的讀數(shù)就是電阻的電流值，但電壓表測的是電阻和電流表的總電壓，所以測量值大于真實值，實際上測量的電阻值是電阻與電流表內(nèi)電阻串聯(lián)的總電阻值。如果電阻的值遠大于電流表的內(nèi)阻，電流表分去的電壓很小，這時電壓表測量的電壓就接近于電阻兩端的電壓，所以內(nèi)接法適合于測大電阻。2. 系統(tǒng)的相對誤差由于

14、外接法（a）測量的實際上是電阻和電壓表并聯(lián)的電阻，所以：相對誤差內(nèi)接法（b）測量的實際是電阻與電流表的串聯(lián)電阻，所以：相對誤差當內(nèi)、外接法相對誤差相等時，有，所以為臨界值。當（即為大電阻）時用內(nèi)接法，當（即為小電阻）時用外接法，這樣所測的值誤差相對較小。當時，用內(nèi)、外接法均可。3. 利用試觸法確定內(nèi)、外接法當、大小都不知道時，可用試觸法確定內(nèi)、外接法。如下圖所示的電路，空出電壓表的一個接線頭，用該接線頭分別試觸M、N兩點，觀察兩電表的示數(shù)變化情況，如果，說明電壓表內(nèi)阻帶來的影響大，即電阻跟電壓表的電阻相差較小，屬于“大電阻”，應采用內(nèi)接法，如果，說明電流表內(nèi)阻帶來的影響大，即電阻跟電流表的電阻

15、相差較小，屬于“小電阻”應采用外接法。4. 應用舉例例：有一未知的電阻，為較準確的測出其阻值，先后用如圖3（a）、（b）兩種電路進行測試，利用（a）測的數(shù)據(jù)為“、”，利用（b）測的數(shù)據(jù)為“、”，那么，該電阻測的較準確的數(shù)值及它比真實值偏大或偏小的情況是（ ）A. ，偏大 B. ，偏小 C. ，偏小 D. ，偏大圖3解析：比較（a）、（b）兩圖的電壓表讀數(shù)，可知電壓變化，電流的變化，可見，即電流變化明顯一些，可見電壓表內(nèi)阻帶來的影響比電流表內(nèi)阻帶來的影響大，即說明所測電阻是一個大電阻，故應采取電流表內(nèi)接法，即（b）圖測量地較準確，此種解法測量值偏大，故D正確。（三）一道伏安法測電阻題的三種解法題

16、目：用電流表（內(nèi)阻約）和電壓表（內(nèi)阻約）測量電阻R的阻值。分別將圖甲和圖乙兩種測量電路連到電路中，進行多次測量。按照圖甲所示的電路某次的測量情況：電流表的示數(shù)是，電壓表的示數(shù)是，按照圖乙所示電路某次測量情況，電流表的示數(shù)是，電壓表的示數(shù)是。比較這兩次測量結果，正確的是（ ）A. 電阻的真實值更接近，且大于B. 電阻的真實值更接近，且小于C. 電阻的真實值更接近，且大于D. 電阻的真實值更接近，且小于分析與解答：我們知道，伏安法測電阻有兩種接法，即電流表的內(nèi)接法和電流表的外接法，若被測電阻R比電流表內(nèi)阻大得多，則采用內(nèi)接法誤差更小，若伏特表內(nèi)阻比被測電阻R大得多，則采用外接法誤差更小，采用內(nèi)接法

17、測量值大于真實值，采用外接法測量值小于真實值，一般情況下，僅依據(jù)這些話還很難作出內(nèi)外接法的選擇，還必須更深層次的考慮問題。對這道題，我們用三種解法來說明選用哪種測量法。一法：這道題，用甲圖內(nèi)接法測出的電阻值為，用乙圖外接法測出的電阻值為，說明被測電阻R確定比較大，為左右，它與電流表內(nèi)阻的關系為 ，解得：，即可以說明>>，R與電壓表內(nèi)阻的關系為 ，解得：，說明不是遠遠大于R。綜合上述，本題測量電阻應采用電流表的內(nèi)接法誤差更小，因此本題選B?？赡苡型瑢W會認為這種方法不妥，因為本身就不太可靠，那么我們可采用第二種方法。二法：依題意，由內(nèi)接法改為外接法，電壓改變量為，電流強度改變量為，則，

18、比較這兩個相對改變量可知，即由甲圖測量改為乙圖測量，電流的相對改變量大于電壓的相對改變量，說明電壓表的分流作用大于電流表的分壓作用，因此選用電流表的內(nèi)接法產(chǎn)生的誤差較小，從這點看，本題應選B。三法：在知道電流表、電壓表內(nèi)阻大小且被測電阻和電流表、電壓表內(nèi)阻相比，不太大又不太小，不好確定選用哪種接法的情況下，可采用下列方法。先計算出：，若時，采用電流表內(nèi)接法產(chǎn)生的誤差更小，若時采用電流表外接法產(chǎn)生的誤差更小。在本題中，故本題電流表采用內(nèi)接法，選B?！灸M試題】（答題時間：60分鐘）一. 選擇題（本題共10小題，每小題4分，共40分）1. 某同學用伏安法測電阻，分別采用電流表內(nèi)接法和外接法，測量某

19、的阻值分別為和，則測量值、和真實值之間的關系是（ ）A. B. C. D. 2. 使用多用表的歐姆擋測導體電阻時，如果兩手同時分別接觸兩表筆的金屬桿，則造成測量值（ ）A. 比真實值大 B. 比真實值小 C. 與真實值相等 D. 可能比真實值大，也可能小3. 用伏安法測未知電阻時，若不知道的大概值，為了選擇正確的電路接法以減小誤差，可將電路如圖1所示連接，只空出電壓表的一個接頭S，然后將S分別與、接觸一下，觀察電壓表和電流表示數(shù)變化情況，則有（ ）A. 若電流表示數(shù)有顯著變化，S應接B. 若電流表示數(shù)有顯著變化，S應接C. 若電壓表示數(shù)有顯著變化，S應接D. 若電壓表示數(shù)有顯著變化，S應接圖1

20、4. 某同學用電流表外接法測電阻時，誤將兩表互換位置，則造成的結果為（ ）A. 電阻燒壞 B. 電流表燒壞 C. 電壓表示數(shù)幾乎為零D. 電流表示數(shù)幾乎為零5. 為測某電阻R的阻值，分別接成圖2所示的甲、乙兩電路，在甲電路中電壓表和電流表的示數(shù)分別為3V、，乙電路中兩表示數(shù)分別為和，則待測電阻的值應為（ ）A. 比略大一些 B. 比略小一些C. 比略大一些D. 比略小一些6. 用伏安法測一只阻值約的電阻，采用圖3所示的電路，所用電源電動勢為6V，內(nèi)阻為，可變電阻的最大阻值為，選用下列哪一組電流表、電壓表最合適（ ）A. ； B. ；C. ； D. ；圖37. 一個用滿偏電流為的電流表改裝成的歐

21、姆表，調(diào)零后用它測的標準電阻時，指針恰好指在刻度盤的正中間，如用它測量一個未知電阻時，指針指在處，則被測電阻的阻值為（ ）A. B. C. D. 8. 圖4為多用表歐姆擋的原理示意圖，其中電流表的滿偏電流為，內(nèi)阻，調(diào)零電阻的最大值，串聯(lián)的固定電阻，電池電動勢，用它測量電阻，能準確測量的阻值范圍是（ ）A. B. C. D. 圖49. 將滑動變阻器接成分壓電路，如圖5所示，由于電路有一處出現(xiàn)故障，致使輸出電壓不能隨滑動鍵P的位置而改變，不論P如何滑動，始終等于0V，則故障原因可能是（ ）A. 導線EF段有斷開處 B. 導線AB段有斷開處C. 滑動鍵P與電阻R接觸不通 D. 導線BC段有斷開處10

22、. 利用滑動變阻器來改變用電器上所得到的電壓可以有圖6中甲、乙兩種電路。用R表示滑動變阻器的全部阻值。選擇哪個電路更合適，以下敘述正確的是（ ）A. 若>>，則采用電路甲比較合適 B. 若>>，則采用電路乙比較合適C. 若，則甲、乙電路都合適D. 兩種電路都能使上的電壓改變，因此兩種電路都適合二. 填空題（本題共4小題，每小題5分，共20分）11. 用伏安法測電阻時，為了較正確地測定一個標志為的電阻，應選用下列器材中哪一些來測量： 。（填序號）A. 毫安表，內(nèi)阻，量程 B. 電流表，內(nèi)阻，量程C. 電壓表，內(nèi)阻，量程D. 電壓表，內(nèi)阻，量程E. 變阻器，規(guī)格為，F(xiàn). 電

23、源，直流12. 某人用多用電表按正確步驟測量一電阻阻值，指針指示位置如圖7所示，則這電阻值是 。如果要用這多用電表測量一個約的電阻，為了使測量比較精確，選擇開關應選的歐姆擋是 。圖713. 為測量的值，將它與阻值的定值電阻串聯(lián)后接入電壓恒定的電路，如圖8所示，現(xiàn)用一只電壓表分別去測和兩端的電壓，其讀數(shù)分別為8V和6V，則 ；A、B兩端的電壓上 14V。（填“大于”、“等于”或“小于”）14. 如圖9所示，用伏安法測電阻的值時，M、N接在恒壓電源上，當S接時電壓表示數(shù)10V，電流表示數(shù)；當S接時，電壓表示數(shù)為12V，電流表示數(shù)。為了較準確地測定的值，S應接在 點，的真實值為 。圖9三. 計算題（

24、本題共3小題，共40分）15. （12分）實驗室里有內(nèi)阻為的電壓表及內(nèi)阻為的電流表各一只，要用它們來測量一只阻值在左右的電阻，問：（1）為減小誤差，應采用何種連接？（2）已知實驗數(shù)據(jù)如下：實驗中電壓表的示數(shù)為，電流表示數(shù)為，計算待測電阻的準確值。16. （15分）如圖10（甲）所示是用伏安法測量電阻的實驗電路圖，只是電壓表未接入電路中。圖10（乙）是相應的實驗器材，其中待測量的未知電阻阻值約為，電流表量程、內(nèi)阻小于，電壓表量程、內(nèi)阻約，電源輸出電壓約，滑動變阻器A的最大阻值為，滑動變阻器B的最大阻值為。（1）在圖甲的電路圖中把電壓表連接到正確的位置上；（2）根據(jù)圖甲的電路圖把圖乙的實物連成實驗電路；（3）說明本實驗中兩個滑動變阻器起什么作用以及有何不同。17. （13分）如圖11中的P是一根表面均勻地鍍有一層很薄的電阻膜的長陶瓷管（電阻膜布滿圓柱體的外側面）。陶瓷管的長度約為，外徑約為，所用電阻膜材料的電阻率已知為，管的兩端有導電箍M、N。該電阻的長度就是陶瓷管的長度，其截面積可看作等于膜的厚度與圓周長的乘積。現(xiàn)有器材為：A. 米尺；B. 游標卡尺；C. 螺旋測微器；D. 電壓表；E. 電