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第三节 测量：用电流表和电压表测电阻
十六章 探究电路
沪科版2024
核心素养
电阻的测量
物理观念
学会用伏安法测电阻；
进一步掌握使用电流表、电压表的方法；
加深对欧姆定律及其应用的理解。
科学思维
提高处理实验数据和归纳物理规律的能力；
知道测电阻误差的产生原因及减小方法；
能进行初步的相关电路分析、电路故障分析。
科学探究
体验 “伏安法” 测量电阻的过程。
科学态度与责任
在探究过程中，体验科学探究的步骤、方法和态度。
如图所示，实验室里有一个电阻器如果你不知道它的电阻，用什么办法可以测量得到呢
电阻表
情景导入
根据上节学过的欧姆定律我们知道，可以通过测量电阻器两端的电压和通过的电流来间接地测量电阳器的电阻。这种测量电阻的方法，有时简称为伏安法。
实验思路
根据伏安法测量电阻的原理设计电路，通过测量电阻器两端的电压和通过的电流，利用欧姆定律算出电阻。
为了减小误差，实际测量中要改变待测电阻器两端的电压，多次测量电压及电流，并分别算出相应的电阻，最后求出电阻的平均值。也可以用图像处理的方法求出电阻。
怎样减小实验误差？
应该怎样改变电阻器两端的电压？
用滑动变阻器来改变待测电阻器两端的电压。
实验思路
实验原理：
实验器材：电源、电压表、电流表、滑动变阻器、开关、导线、待测电阻。
实验思路
实验电路图：
实验思路
电流表量程的选择：
电表压量程的选择：
(1)估算最大电流
（变阻器的阻值为零时）
(2)电流表的量程 最大电流
(1)看电源电压
(2)电压表量程 电源电压
电表量程选择方法：
实验思路
实验室有一只不明阻值的电阻，你怎样测出它的阻值呢？
使电阻中通过电流，用电压表测出电阻两端的电压值和用电流表测出通过其的电流值，应用欧姆定律变形公式R=U/I求出Rx的值。
用电压表、电流表同时测出电阻器工作时的电压值和电流值，就可计算出它的电阻，也就是间接测量出它的电阻。这种测量电阻的方法称为“伏安法”。
注意：R=U／I表示导体的电阻在数值上等于加在导体两端的电压与通过它的电流的比值。该式是用比值来定义导体的电阻的，是电阻的定义式，不是决定式，为我们提供了一种测量电阻的方法。
实验探究
科学探究：“伏安法”测电阻
实验目的：用电压表、电流表间接测电阻
实验原理：
实验器材：
电源、电压表、电流表、滑动变阻器、开关、导线、待测电阻。
实验探究
（1）调节电流表、电压表的指针到零刻度；按电路图连接实物，调节滑动变阻器到阻值最大端；
（2）闭合开关，调节滑动变阻器的滑片至适当位置，分别读出电流表的示数 I、电压表的示数U，并记录在表格中；
（3）根据公式 计算出R 的值，并记录在表格中。
（4）调节滑动变阻器的滑片改变待测电阻中的电流及两端的电压，再测几组数据，并计算R 的值。
【滑动变阻器的作用】
（1）保护电路（2）改变电路中的电流（3）调节电阻两端的电压,便于多次测量求平均值减小误差。
进行实验
实验序号 电压U/V 电流I/A 电阻R/Ω 电阻平均值R/Ω
1
2 3 从表中可以发现三次测量结果略有不同，这是由实验和读数误差引起的.测量定值电阻阻值大小，可采用多次测量求平均值以减小误差.
实验数据记录处理：
进行实验
①外接法：如图甲所示，在外接法中，电压表的示数表示待测电阻R两端的电压UR、电流表的示数表示通过电阻R和电压表的总电流，即I=IR+IV，待测电阻值应为R真=UR/IR，而测出来的电阻值R测=UR/I，由于I＞IR，所以R测＜R真，
即测得的电阻值比真实值偏小.当待测电阻很小时，
采用外接法可减小测量误差.
②内接法：如图乙所示，在内接法中，电流表的示数表示通过R中的电流IR，电压表的示数表示电阻R两端电压UR与电流表两端电压UA之和，即U=UR+UA.根据I=U/R，待测电阻值应为
R真=UR/IR，而测量的电阻值R测=U/IR，因为U＞UR，使R测＞R真，即测量值比真实值偏大。
如果待测电阻R的阻值很大，根据串联电路的特点，通过电阻R和电流表中的电流相等，由欧姆定律知UR=IRR远大于UA=IRRA，即U近似等于UR，使R测≈R真.因此，当待测电阻很大时，采用内接法.
拓展探究
【想一想】：测量小灯泡的电阻，能不能用不同电压下测得的阻值求平均值的方法？
“伏安法”测小灯泡电阻
不能，因为小灯泡的电阻随温度的升高而增大，因此，不能对小灯泡的电阻取平均值
拓展探究
（1）调节电流表、电压表的指针到零刻度；断开开关，按电路图连接实物。
（2）用滑动变阻器调节电路中的电流，从尽可能小的电流逐步调至灯泡正常发光。观察灯泡亮度并读出电压表和电流表的示数，将实验数据记录在表中。
次序 U/V I/A R/Ω 亮度
1
2
3
拓展探究
I-U（或U-I）图像分析：画出小灯泡的I-U图像，由I-U图像可知，电流与电压不成正比，即当灯泡两端电压变化，发光亮度改变时，受灯丝温度的影响，灯泡的阻值也随之发生变化。
I
U
U
I
趋近U轴，电阻变大
拓展探究
1、两实验的相同点：
（1）实验器材基本相同；（2）电路图相同；
（3）测量的物理量相同；（4）测量仪器相同；
（5）注意事项相同：①连接电路之前开关必须是断开的；②开关闭合之前，滑动变阻器应位于阻值最大处；③电流表和电压表的正负接线柱及量程要正确。
2、两实验的不同点：
（1）数据处理方法不同。因为小灯泡的电阻随温度的升高而增大，因此，不能对小灯泡的电阻取平均值；电阻器的电阻不变，因此，对电阻器的电阻取平均值可以减小测量误差。
（2）多次测量的目的不同。测量小灯泡电阻的实验中，多次测量的目的是测定不同工作状态时的电阻，寻找普遍规律;测量电阻器电阻的实验中，多次测量的目的是取平均值减小误差。
拓展探究
【想一想】：如果没有电压表或电流表，已知其他条件，我们怎样才能测出未知电阻的阻值呢？如：
方法 实验器材 公式 电路图
伏阻法 电源、开关、滑动变阻器、电压表、已知电阻R0、待测电阻Rx、导线若干 Rx=—— U1为电压表接在R0两端时电压表的读数，U2为电压表接在Rx两端时电压表的读数
安阻法 电源、开关、滑动变阻器、电流表、已知电阻R0、待测电阻Rx、导线若干 Rx=—— I1为电流表测得的Rx的电流，I2为电流表测得的R0的电流
R0U2
U1
I1
R0I2
拓展探究
L 1 L 2
L1短路 不亮 亮 变大 0
L1断路 不亮 不亮 0 3V
L2短路 亮 不亮 变大 3V
L2断路 不亮 不亮 0 0
A
V
拓展探究
课堂总结
电阻的测量
实验原理：R=
实验电路图
测定值电阻
多次测量取平均值减小误差
测小灯泡电阻
多次测量以发现灯丝电阻与温度的关系（不能求平均值）
2.某同学用伏安法测量电阻R的阻值时，并联在电阻R两端的电压表的示数如图甲所示，与电阻R串联的电流表的示数如图乙所示，则电压表的示数为_______V，电流表的示数为_______A，电阻R的阻值为_______ Ω。
甲
乙
2.5
0.5
5
随堂练习
3.小明用“伏安法”测量一个定值电阻Rx的阻值（约为20Ω左右）。实验器材有：定值电阻Rx、电压表（量程0-3V和0-15V）、电流表（量程0-0.6V和0-3A）、滑动变阻器（20Ω，1A）、开关、学生电源各一个，导线若干。
随堂练习
（1）“伏安法”测电阻的原理是__________；
（2）如图a所示是“伏安法”测电阻的实验电路图，图中甲、乙为两个电表，其中甲为__________；
（3）本实验电源电压选用12V，电压表应选用_________量程，电流表选用0-0.6A量程；连接如图b所示的电流表时，应使电流从________接线柱流入电流表；
电压表
0-15V
“0.6”
随堂练习
（4）闭合开关后，发现电压表的示数约为6V，电流表示数为零；移动滑动变阻器滑片，电压表示数有明显变化，但电流表示数始终为零，则发生故障的元件是_________；
（5）排除故障后，接通线路，移动滑动变阻器滑片，当电流表的示数如图b所示时，通过电阻Rx的电流大小是_________；
（6）经多次测量，小明由实验数据绘制得如图c所示的U-I图象，由图象可知：电阻Rx=___________（保留1位小数）
电流表
0.34A
22.5Ω
随堂练习
下 课
Thanks!
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