“伏安法”測電阻 【知識(shí)精講+能力提升】 九年級(jí)物理上學(xué)期備課精研（滬科版）

滬科版

九年級(jí)全冊(cè)物理

第十五章

探究電路

15.3“伏安法”測電阻如何測量未知電阻的阻值？兩種情況下燈泡的電阻相同嗎？沒有發(fā)光的燈泡正在發(fā)光的燈泡未知阻值的電阻情景引入：思考1.電流可以用電流表測量，電壓可以用電壓表測量。那么，用什么方法測量電阻呢？2.如何運(yùn)用歐姆定律找到間接測出導(dǎo)體的電阻的方法？I=URR=UI這種測量電阻的方法，叫做伏安法測電阻。一、伏安法測電阻設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)：1.怎樣減小實(shí)驗(yàn)誤差？2.怎樣進(jìn)行多次測量？3.怎樣改變電路中的電流和待測電阻兩端的電壓？多次測量取平均值改變電路中的電流和待測電阻兩端的電壓電路圖：VRR'SA用電壓表、電流表間接測電阻I=UR電源、電壓表、電流表、滑動(dòng)變阻器、開關(guān)、導(dǎo)線、待測電阻。+-ABCD實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶?shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)器材電路圖：實(shí)物圖：VRR'SAABCD+-根據(jù)電路圖連接實(shí)物圖1．寫出你的實(shí)驗(yàn)步驟及實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄表格；2．按電路圖連接電路，并進(jìn)行測量；3．將測量的數(shù)據(jù)記錄在自己設(shè)計(jì)的記錄表中；4．根據(jù)測得的數(shù)據(jù)，利用歐姆定律算出電阻值；5．多測幾組數(shù)據(jù)，看看測得的電阻值是否一樣。實(shí)驗(yàn)要求1.調(diào)節(jié)電流表、電壓表的指針到零刻度；按電路圖連接實(shí)物。調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器到阻值最大端；2.閉合開關(guān)，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的滑片至適當(dāng)位置，分別讀出電流表的示數(shù)I、電壓表的示數(shù)U，并記錄在表格中；3.根據(jù)公式

計(jì)算出R的值，并記錄在表格中。4.調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的滑片改變待測電阻中的電流及兩端的電壓，再測幾組數(shù)據(jù)，并計(jì)算R的值。R=UI實(shí)驗(yàn)步驟1.在連接電路前要調(diào)節(jié)電流表、電壓表到零刻度。2.連接電路時(shí)開關(guān)要斷開，連接完電路要調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器到阻值最大端。3.連接好電路，在檢查電路連接無誤后要用開關(guān)試觸，在確定電路完好后再閉合開關(guān)S。4.電壓表和電流表要注意選擇適當(dāng)?shù)牧砍?。注意事?xiàng)測量次數(shù)電壓U/V電流I/A電阻R/Ω120.210230.31034.50.4410.2記錄數(shù)據(jù)：視頻演示伏安法測電阻1.將上述實(shí)驗(yàn)中的定值電阻換成小燈泡，用同樣的方法測定小燈泡的電阻。2.多測幾組數(shù)據(jù)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分別計(jì)算出小燈泡的電阻。3.比較計(jì)算出的幾個(gè)數(shù)值，看看每次算出的電阻的大小相同嗎？有什么變化規(guī)律嗎？4.如果出現(xiàn)的情況和測量定值電阻時(shí)不同，你如何解釋？交流討論如圖是小強(qiáng)測量標(biāo)有“2.5V”字樣的小燈泡工作時(shí)電阻的電路圖。實(shí)驗(yàn)室提供的器材有：蓄電池（6V）、電流表（0～0.6A～3A）、電壓表（0～3V～15V）、滑動(dòng)變阻器、開關(guān)、導(dǎo)線。已知小燈泡正常發(fā)光時(shí)的電阻大約在5～10Ω之間。（1）請(qǐng)用筆畫線代替導(dǎo)線，將圖1的實(shí)物圖連接完整。（要求滑動(dòng)變阻器的滑片P向左移動(dòng)時(shí)電流表的示數(shù)減小）例題圖1（2）閉合開關(guān)，改變滑動(dòng)變阻器的阻值，多次測量，小強(qiáng)畫出了小燈泡的I﹣U圖像（如圖2所示），則小燈泡正常工作時(shí)的電阻R＝

Ω。（3）由圖2可知，小燈泡的電阻隨著電壓的升高而

，其原因是

。10增大燈泡燈絲的阻值隨溫度的升高而增大OI/AU/V10.20.30.123圖2兩種情況下燈泡的電阻相同嗎？如何去測量？沒有發(fā)光的燈泡正在發(fā)光的燈泡下面學(xué)習(xí)測量小燈泡電阻的方法。二、伏安法測小燈泡的電阻用電壓表、電流表測小燈泡的電阻

電源、電壓表、電流表、滑動(dòng)變阻器、開關(guān)、導(dǎo)線、小燈泡。

實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

實(shí)驗(yàn)原理

實(shí)驗(yàn)器材R

=

UI

實(shí)驗(yàn)電路圖

實(shí)驗(yàn)實(shí)物圖AVLRS

連接電路時(shí)開關(guān)要斷開，變阻器的滑片要調(diào)節(jié)到阻值最大端（右端）。①按電路圖連接實(shí)物。②閉合開關(guān)，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的滑片至適當(dāng)位置，記錄電壓表、電流表的示數(shù)。③多次調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的滑片，重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)。

實(shí)驗(yàn)步驟實(shí)驗(yàn)序號(hào)電壓U/V電流I/A電阻R/Ω123原因：當(dāng)燈兩端電壓變大時(shí)，燈絲溫度升高。數(shù)據(jù)記錄與計(jì)算結(jié)論當(dāng)小燈兩端電壓越大時(shí)，燈絲電阻越大。測量次數(shù)電壓U/V電流I/A電阻R/Ω11.50.115.022.00.1216.732.50.1418.0燈絲電阻隨著燈泡兩端電壓而變大。原因：由于電流的熱效應(yīng)，通過燈絲的電流越大，燈絲的溫度越高，燈絲的電阻越大。即：燈絲的電阻隨溫度的升高而增大。故測得的小燈泡燈絲電阻不能取平均值。交流與評(píng)估視頻演示—《伏安法測小燈泡的電阻》小

結(jié)測量燈泡電阻與測量定值電阻阻值的區(qū)別：燈絲電阻隨溫度變化有很大的改變，這時(shí)測量多次的目的是測量燈泡在不同工作狀態(tài)時(shí)的電阻；在測量定值電阻的阻值時(shí)，測量多次的目的是通過取平均值來減小誤差。AVRxR'S

誤差分析

外接法

分析

結(jié)論電壓表電壓

U即電阻Rx電壓，而電流表電流I=IRX+IV,而非僅

Rx的電流。測算出的

Rx的值偏小。三、誤差分析：外接法與內(nèi)接法AVRxR'S

內(nèi)接法

分析

結(jié)論電流表電流

I

即電阻Rx電流，而電壓表電壓U=URX+UA,而非僅

Rx

兩端的電壓。測算出的

Rx的值偏大。AVRxR'S

選擇接法

內(nèi)接法AVRxR'S

外接法Rv=1000Ω、RA=1Ω、Rx=1Ω

或

R'x=1000Ω

Rx=ΩRx=Ω10001（1）如何獲取到未知電阻的電流？（2）要想讓定值電阻的電流能夠替代未知電阻的電流，這兩個(gè)電阻如何連接比較好？（3）若用滑動(dòng)變阻器來完成實(shí)驗(yàn)，你又該怎樣進(jìn)行操作呢？1、伏阻（滑）法測電阻四、測量電阻的其他方法方法1：當(dāng)給我們一只電壓表和一個(gè)已知阻值的電阻R0時(shí)，可把定值電阻和未知電阻串聯(lián)起來，如圖所示，分別用電壓表測量出兩者的電壓U0、Ux，未知電阻Rx阻值的表達(dá)式為：方法2：如圖所示，首先將開關(guān)S、S0閉合，讀出電壓表的示數(shù)，記為U，斷開開關(guān)S0，讀出電壓表的示數(shù)為Ux，則定值電阻R0兩端的電壓為U-Ux，則通過R0的電流為

，所以未知電阻Rx阻值的表達(dá)式為：

方法3：如圖所示，滑片置于阻值最小的位置，閉合開關(guān)，記下電壓表示數(shù)U1；滑片置于阻值最大的位置，記下電壓表示數(shù)U2。未知電阻Rx阻值的表達(dá)式為：（R′為滑動(dòng)變阻器的最大阻值）。

在導(dǎo)入新課的問題中，如果損壞的不是電流表，而是電壓表，又該如何測量呢？（1）如何獲取到未知電阻的電壓？（2）要想讓定值電阻的電壓能夠替代未知電阻的電壓，這兩個(gè)電阻如何連接比較好？（3）若用滑動(dòng)變阻器來完成實(shí)驗(yàn)，你又該怎樣進(jìn)行操作呢？2、安阻（滑）法測電阻方法2：如圖所示，閉合開關(guān)S1、S2，記下電流表示數(shù)為Ix；斷開開關(guān)S2，記下電流表示數(shù)為I，未知電阻Rx阻值的表達(dá)式為：。

方法1：如圖所示，將未知電阻和定值電阻并聯(lián)接入電路中，用電流表分別測R0、Rx的電流為I0、Ix，未知電阻Rx阻值的表達(dá)式為：。

方法3：如圖所示，滑片置于阻值最小的位置，閉合開關(guān)，記下電流表示數(shù)為Ix；滑片置于阻值最大的位置，記下電流表示數(shù)為I，未知電阻Rx阻值的表達(dá)式為：（R′為滑動(dòng)變阻器的最大阻值）。

如果在沒有定值電阻，沒有滑動(dòng)變阻器，沒有一個(gè)電阻箱的情況下，你將如何利用電流表和電阻箱來測出未知電阻的阻值？如圖所示，調(diào)節(jié)電阻箱R0，使電流表指針指向一個(gè)適當(dāng)?shù)奈恢茫浵逻@時(shí)R0的阻值R1；把Rx從電路中取下，調(diào)節(jié)R0的電阻，使電流表的指針指向剛才測量的位置，記下這時(shí)R0的值R2，未知電阻Rx阻值的表達(dá)式為：Rx=R2-R1。

如圖所示，調(diào)節(jié)電阻箱R0，使電流表指針指向一個(gè)適當(dāng)?shù)奈恢?，記下這時(shí)R0的阻值R1；把Rx從電路中取下，調(diào)節(jié)R0的電阻，使電流表的指針指向剛才測量的位置，記下這時(shí)R0的值R2，未知電阻Rx阻值的表達(dá)式為：Rx=R2-R1。

在伏安法測電阻的實(shí)驗(yàn)中，若缺少一只電流表或缺少一只電壓表，可用定值電阻來代替，這種方法叫等效替代法。歸納小結(jié)1、如圖所示，這是“伏安法”測電阻的實(shí)驗(yàn)電路圖，下列說法錯(cuò)誤的是（）A．“伏安法”測電阻的實(shí)驗(yàn)原理是歐姆定律B．滑動(dòng)變阻器的作用是控制未知電阻兩端的電壓保持不變C．實(shí)驗(yàn)中多次測量的目的是減小誤差D．該電路還可以探究電流與電壓的關(guān)系B課堂練習(xí)2、“伏安法測電阻”是電學(xué)中非常重要的一個(gè)實(shí)驗(yàn)，小聰同學(xué)分別對(duì)伏安法測“定值電阻”和測“小燈泡的電阻”兩個(gè)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了梳理和對(duì)比，下列說法正確的是（）A．兩個(gè)實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)原理都是B．滑動(dòng)變阻器在兩個(gè)實(shí)驗(yàn)的作用僅是保護(hù)電路C．兩個(gè)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行多次測量的目的不同D．兩個(gè)實(shí)驗(yàn)都采用了控制變量法C3、小明同學(xué)練習(xí)用伏安法測電阻，他所測電阻的阻值約為2Ω．電壓表的量程為0～3V，電流表的量程為0～3A．測量結(jié)束后，他得到的結(jié)論是待測電阻的阻值為10Ω，則他在測量中所出現(xiàn)的錯(cuò)誤可能是（）A．電壓表和電流表的位置接反了B．他沒有多次測量取平均值，致使誤差過大C．電壓表按15V量程讀數(shù)，電流表按3A量程讀數(shù)D．電壓表按15V量程讀數(shù)，電流表按0.6A量程讀數(shù)C4、（2020?達(dá)州）如圖所示是“伏安法測電阻”的實(shí)驗(yàn)電路圖，R為待測電阻，阻值約為5Ω．實(shí)驗(yàn)器材有：滑動(dòng)變阻器（規(guī)格為10Ω2A）、電壓表（量程分別為0～3V、0～15V）、電流表（量程分別為0～0.6A、0～3A）、電源（3節(jié)新干電池串聯(lián)）。為使測量時(shí)能較準(zhǔn)確地讀數(shù)（指針最好偏過中間刻度線），則電壓表應(yīng)選

的量程，電流表應(yīng)選

的量程；為了保證兩電表安全，應(yīng)控制滑動(dòng)變阻器的阻值大約在

的范圍內(nèi)移動(dòng)。0～3V0～0.6A2.5Ω～10Ω5、（2020?益陽）用如圖所示的電路測量電阻Rx的阻值，其中電源電壓恒定，定值電阻R0的阻值已知，S為單刀雙擲開關(guān)。（1）扼要寫出實(shí)驗(yàn)的主要步驟（指出物理量的名稱并用相應(yīng)的符號(hào)表示）a．

；b．

。（2）Rx的表達(dá)式R＝

（用所測量的物理量及相應(yīng)的符號(hào)表示）。開關(guān)S接a時(shí)，記錄電流表的示數(shù)I0；開關(guān)S接b時(shí)，記錄電流表的示數(shù)Ix；6、（2020?巴中）某學(xué)習(xí)小組測量未知電阻Rx的阻值，他們分成A、B兩組用不同方法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。（1）A