资源简介

高二物理《伏安法测电阻》导学案
学习目标：1、知道伏安法测电阻，理解电流表内外接法的误差来源，并能正确的选取测量电路
2、能熟练的区分滑动变阻器的分压限流式接法，并能正确的选取
一、伏安法测电阻
1.原理：由R＝ 知，只要测出电阻两端的电压及通过导体的电流就可算出导体的电阻。
2．电路：电流表接在电压表的两接线柱外侧，通常叫“ ”；电流表接在电压表的两接线柱内侧，通常叫“ ”。（请同学们在虚线框中画出）
3．伏安法测电阻的误差分析
因为电流表、电压表分别有分压、分流作用，因此两种方法测量电阻都有误差。
(1)电流表外接法
电压表示数：UV＝UR，电流表示数：IA＝IR＋IV＞IR，R测 R真（填< = >），测量值偏小，误差来源于 ，分流越小，误差越小，所以该电路适用于测量小电阻，即R RV。
(2)电流表内接法
电压表示数：UV＝UR＋UA>UR，电流表示数：IA＝IR，R测 R真（填< = >），测量值偏大，误差来源于 ，分压越小，误差越小，所以该电路适用于测量大电阻，即R RA。
4．伏安法测电阻时电路选择的方法
(1)直接比较法：当待测电阻为大电阻时，电流表的分压作用较小，用 接，测小电阻时，电压表的分流作用较小，用 接，即“大内小外”
(2)比值判定法
当已知待测电阻的大约值Rx，电流表的内阻RA和电压表的内阻RV，则
当>，即Rx>时，选用电流表内接法；
当<，即Rx＜时，选用电流表外接法；
当＝，即Rx＝时，选用电流表的两种接法都可以。
(3)试触法
若不知Rx的大概值，为了选择正确的电路接法以减小误差，可将电路如图所示连接，只空出电压表的一个接头S，然后将S分别与a、b接触一下，观察电压表和电流表的示数变化情况：①与a接触，若电流表示数有显著变化，说明电压表的分流作用较强，即Rx是一个高阻值电阻，应选用内接法，S应接b测量；②与b接触，若电压表示数有显著变化，说明电流表的分压作用较强，即Rx是一个低阻值电阻，应选用外接法，S应接a测量。（这里所说的变化大，是指相对变化，即ΔI/I和ΔU/U ）
【例1】　用伏安法测量某电阻Rx的阻值，现有实验器材如下：
A．待测电阻Rx：范围在5～8 Ω，额定电流0.45 A
B．电流表A1：量程0～0.6 A(内阻0.2 Ω)
C．电流表A2：量程0～3 A(内阻0.05 Ω)
D．电压表V1：量程0～3 V(内阻3 kΩ)
E．电压表V2：量程0～15 V(内阻15 kΩ)
F．滑动变阻器R∶0～100 Ω
G．蓄电池：电动势12 V
H．导线，开关
为了较准确地测量，并保证器材安全，电流表应选________，电压表应选________，电流表应________(选填“内”或“外”)接。
例2：某同学用伏安法测电阻．两测量电路图电流表分别为内接和外接，其他条件都相同．若用甲图电路，两表读数分别为2.00 V和0.30 A；若用乙图电路，两表读数为1.51 V和0.31 A．为了使测出的电阻值误差较小，实验应选用图________所示电路．选用此电路的测量值比真实值________（偏大或偏小）．
二．滑动变阻器的使用（高考重点）
特别注意滑动变阻器的连接，有以下三种典型错误接法：
1、滑动变阻器的限流接法与分压接法的特点
比较 内容 两种接法　　　 限流接法 分压接法
电路图(图中R为负载电阻，R0为滑动变阻器)
闭合开关前滑片位置 滑动触头在最左端，即保证滑动变阻器接入电路中的阻值最大 滑片在最左端，即开始时R上得到的电压为零
负载两端的电压调节范围 U～U 0～U
通过负载的电流调节范围 ～ 0～
2、分压和限流式电路的选择原则
下列情况必须采用分压式接法
①要求回路中某部分电路电流或电压实现从零开始可连续调节。
②用电器的电阻RL远大于滑动变阻器的最大值R0，且实验要求用电器电压变化范围较大。
③若采用限流式接法不能控制电流满足实验要求，即若滑动变阻器阻值调到最大时，待测电阻上的电流(或电压)仍超过电流表(或电压表)的量程，或超过待测电阻的额定电流(或电压)，此时，则必须选用分压式电路。
④两种电路均可使用的情况下，应优先采用限流式接法，因为限流式接法电路简单、能耗低。
3、画出伏安法测电阻的四种电路图：
例3、在用伏安法测电阻的实验中，所用电压表的内阻约为20kΩ，电流表的内阻约为10Ω，选择能够尽量减小误差的电路图接线进行实验，读得的各组数据用实心圆点标于坐标图上，如图所示。
（1）根据各点表示的数据描出I－U图线，由此求得该电阻的阻值Rx＝ Ω（保留两位有效数字）。
（2）在虚线框内画出“伏安法”测量该电阻的电路图。
〖巩固练习〗
1．伏安法测电阻的接法有如图中甲、乙两种，下列说法正确的是(　　)
甲　　　　　　　乙
A．两种接法完全等效
B．按甲图接法，测量结果偏小
C．若待测电阻的阻值很大，按甲图接法误差较小
D．若待测电阻的阻值很小，按甲图接法误差较小
2．（1）某次实验时金属丝的直径以及电流表、电压表的示数如图甲、乙、丙所示，则读数分别是多大？
甲　　　　　　乙　　　　　　丙
（2）．如果所用电流表内阻约几欧，电压表内阻约20 kΩ，滑动变阻器的阻值范围为0～10 Ω，要求电源功率尽量小。则选择如下哪个电路实验误差更小？
（3）．用“2”中你所选的电路测金属丝的电阻时，测量结果比真实值大些还是小些？
（4）．如果电流表内阻的准确值RA＝2.0 Ω，那么选“2”中的哪个电路能准确测出Rx的值？
3．用伏安法测金属丝的电阻Rx。实验所用器材为：电池组(电动势3 V，内阻约1 Ω)、电流表(内阻约0.1 Ω)、电压表(内阻约3 kΩ)、滑动变阻器R(0～20 Ω，额定电流2 A)、开关、导线若干。某小组同学利用以上器材正确连接好电路，进行实验测量，记录数据如下：
次数 1 2 3 4 5 6 7
U/V 0.10 0.30 0.70 1.00 1.50 1.70 2.30
I/A 0.020 0.060 0.160 0.220 0.340 0.460 0.520
由以上实验数据可知，他们测量Rx是采用图中的________(选填“甲”或“乙”)图。
甲　　　　　　　乙
4．某兴趣小组用“测定金属丝的电阻率”的实验方法测出金属丝的长度，用螺旋测微器测量金属丝的直径，用伏安法测出金属丝的电阻，然后根据公式计算出该金属丝的电阻率。
(1)若用螺旋测微器测得金属丝直径d的读数如图，则直径d＝________mm。
为了进一步测量一待测电阻Rx的阻值，准备先用多用电表粗测出它的阻值，然后再用伏安法精确地测量。实验室里准备了以下器材：
A．多用电表
B．电压表V，量程0～6 V，内阻约10 kΩ
C．电流表A1，量程0～0.6 A，内阻约0.2 Ω
D．电流表A2，量程0～3 A，内阻约0.2 Ω
E．电源：22 V
F．滑动变阻器R1，最大阻值20 Ω，最大电流为2 A
G．滑动变阻器R2，最大阻值50 Ω，最大电流为0.2 A
H．导线、电键若干
(2)在用多用电表粗测电阻时，Rx的阻值大约是9Ω；
(3)在用伏安法测量该电阻的阻值时，要求待测电阻的电压从0开始可以连续调节，则在上述器材中应选出电流表________和滑动变阻器________(填器材前面的字母代号)；
(4)在虚线框内画出用伏安法测量该电阻的阻值时的实验电路。
5．有一个小灯泡上标有“4 V、2 W”的字样，现在要用伏安法描绘这个灯泡的I—U图线．现有下列器材供选用：
A．电压表(0～5 V，内阻10 kΩ)
B．电压表(0～15 V，内阻20 kΩ)
C．电流表(0～3 A，内阻1 Ω)
D．电流表(0～0.6 A，内阻0.4 Ω)
E．滑动变阻器(10 Ω，2 A) F．滑动变阻器(500 Ω，1 A)
G．学生电源(直流6 V)、开关、导线若干
(1)实验时，选用图中甲而不选用图乙的电路图来完成实验，请说明理由：____________________________________________________.
(2)实验中所用电压表应选________，电流表应选用________，滑动变阻器应选用________．(用序号字母表示)
(3)把图中所示的实验器材用实线连接成实物电路图．
高二物理《伏安法测电阻》导学案答案
【例1】[答案]　B　D　外
[解析]　待测电阻Rx的额定电流为0.45 A，应选电流表A1，额定电压Umax＝0.45×8 V＝3.6 V，应选电压表V1；由于 Ω＝ Ω＝ Ω，Rx＜，因此选用电流表的外接法测电阻。
例2：答案：乙，偏小．
例3、答案：(1)见解析中左图　2.3×103(2.2×103～2.5×103) (2)见解析中右图
解析：(1)这6个点中有5个基本在同一条过原点的直线上，只有一个点偏离较大，可判断出这个数据点误差较大，应予以排除，据此，I－U图线如下左图所示．在图线上可选一个离坐标原点较远的点，得出其纵横坐标，如(3.0 V、1.3 mA)，则被测电阻阻值为Rx＝＝2.3×103 Ω.
(2)因为Rx与RV很接近，故电压表的分流影响很严重，而＝＝230 1，电流表的分压影响很小，故应采用电流表内接法．又由于被测电阻很大，而滑动变阻器阻值较小，故变阻器应采用分压式．电路原理图如下右图．
巩固练习答案
1、答案:C　[甲为内接法，适合R RA，乙为外接法，适合R RV，由两种接法的特点可知，A、B、D错误，C正确。]
2.（1）螺旋测微器先读固定部分为0.5 mm，螺旋测微器读数为0.5 mm＋49.8×0.01 mm＝0.998 mm；电流表量程为0.6 A，则最小刻度为0.02 A，指针所指为0.42 A；电压表量程为3 V，最小刻度为0.1 V，则读数为2.30 V。
（2）要使电源功率尽量小，滑动变阻器应采用限流式接法，同时电压表内阻较大，由以上读数可知，待测电阻的阻值约为5 Ω，故采用电流表外接法误差较小，故选A。
（3）在实验中电压表示数准确，但电流表测量的是干路电流，故电流表示数偏大，则由欧姆定律得出的结果偏小。
（4）因已知电流表内阻准确值，则可以利用电流表内接法准确求出待测电阻，故应选B电路。
3、[答案]　甲
[解析]　通过给定的数据发现电压接近从零开始，故滑动变阻器采用的是分压式接法，Rx＜，电流表应采用外接法即甲图。
4、[答案]　(1)0.520　(2)“×1”　9　(3)C　F　(4)见解析
[解析]　(1)由螺旋测微器的读数规则可知d＝(0.5＋0.01×2.0)mm＝0.520 mm。
(2)选用“×10”欧姆挡时甲图指针偏转过大，说明被测电阻的阻值较小，应改用较低的挡位“×1”；
欧姆表的读数规则：欧姆表读数＝刻度盘读数乘倍率，因此R＝9×1 Ω＝9 Ω。故挡位为“×1”，电阻Rx＝9×1 Ω＝9 Ω。
(3)在该实验中要求待测电阻的电压从0开始可以连续调节，因此说明滑动变阻器的接法为分压式，而分压式滑动变阻器的选择为阻值越小越好，因此选择滑动变阻器R1；该实验中电压表的量程为0～6 V，待测电阻的阻值约为9 Ω，因此当电压表满偏时电流表的示数I1＝A＝0.67A，半偏时为I2＝A＝0.33 A，因此选0～0.6 A的电流表A1正合适。如果选择0～3 A的电流表，因电流表工作时读数为其三分之一到三分之二量程比较准确，当取三分之一量程即1 A时电路中Rx两端的电压URx＝1×9 V＝9 V大于电压表的量程，因此不能选0～3 A的电流表。故电流表应选C，滑动变阻器应选F
(4)＝ Ω≈45 Ω＞9 Ω，因此待测电阻属于小电阻，用外接法，因此电路图为
5. 答案：(1)描绘灯泡的I—U图线所测数据需从零开始，并要多取几组数据　
(2)A　D　E
(3)如下图所示解析：因实验目的是要描绘小灯泡的伏安特性曲线，需要多次改变小灯泡两端的电压，故采用A图所示的分压式电路合适，这样电压可以从零开始调节，且能方便地测多组数据．因小灯泡额定电压为4 V，则电压表选0～5 V的A而舍弃0～15 V的B，因15 V的量程太大，读数误差大，小灯泡的额定电流I＝0.5 A，则电流表只能选D.滑动变阻器F的最大阻值远大于小灯泡内阻8 Ω，调节不方便，电压变化与变阻器使用部分的长度线性关系差，故舍去．小灯泡内阻为电流表内阻的＝20倍，电压表内阻是小灯泡的＝1 250倍，故电流表采用了外接法．
．

展开更多......

收起↑