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(共52张PPT)
电 学 实 验 中 的 电 阻 测 量
课标7个电学实验：
1．测定金属丝的电阻率（测绘小灯泡的伏安特性曲线）
2．练习使用多用电表
3．测定电池的电动势和内阻
4．观察电容器的充、放电现象
5．探究影响感应电流方向的因素
6．探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系
7．利用传感器制作简单的自动控制装置
电学实验考查统计（全国卷） 年份 名称 2018 2019 2020 2021 2022 频次
1.描绘小灯泡伏安特性曲线 √ (II) √（II） √（I） 3
2.测量金属丝的电阻率 √（I） √（II） 2
3.多用电表的使用 √ (II) √ (Ⅲ) 2
4.测电源电动势和内阻 √（I） 1
【考向分析】
（1） 4．观察电容器的充、放电现象
5．探究影响感应电流方向的因素
6．探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系
7．利用传感器制作简单的自动控制装置
以上4个实验近几年全国卷基本没有考查。
（2）几乎所有的电学实验都是以闭合电路欧姆定律或部分电路欧姆定律等基本电学理论为基础，主要表现在各种形式的测电阻、伏安法测电动势和内阻、电表改装、多用电表等基于教材实验的拓展及应用。
电学
实验
一个核心:测电阻
两个改装
电流表改装
电压表改装
三种选择
测量电路
控制电路
仪器
内接
外接
分压
限流
电源
电表
滑动变阻器
四个基本问题
描绘小灯泡
测电阻率
测电动势和内阻
多用电表使用
【知识梳理】
测电阻方法
伏安法
等效替代法
电桥法
补偿法
半偏法
伏阻法
安阻法
安安法
伏伏法
也称为差值法
第一部分：伏安法测电阻
01
点评：电学实验基础，应用广泛，灵活多变，命题方向主要是实验原理与误差分析
电 路 图
连接 方式
误差 来源
误差 分析
测量 结果
选用 条件
甲
乙
电流表 内 接法
电流表 外 接法
电 压 表分 流
电 流 表分 压
R测 > R真
R测 < R真
适合测 大 电阻；Rx接近_RV_时
①公式法；②图象法；③等效法
①公式法；②图象法；③等效法
大内偏大
适合测 小 电阻；Rx接近_RA_时
若rA已知？
小外偏小
伏安法测电阻分析
若rv已知？
分压外接法
V
A
Rx
分压内接法
A
V
Rx
限流内接法
Rx
A
V
限流外接法
Rx
A
V
伏安法测电阻的四种常规电路
伏安法应用案例1
描绘小灯泡的伏安特性曲线
A. B.
C. D.
【2021全国甲卷·T23，10分】某同学用图（a）所示电路探究小灯泡的伏安特性，所用器材有：
小灯泡（额定电压2.5V，额定电流0.3A），电压表（量程300mV，内阻300Ω），电流表（量程300mA，内阻0.27Ω），定值电阻R0，滑动变阻器R1（阻值0-20Ω），电阻箱R2（最大阻值9999.9Ω），电源E（电动势6V，内阻不计），开关S、导线若干。
完成下列填空：（1）有3个阻值分别为10Ω、20Ω、30Ω的定值电阻可供选择，为了描绘小灯泡电流在0-300mA的U-I曲线，R0应选取阻值为___________Ω的定值电阻；
庆威
物理
因为小灯泡额定电压2.5V，电动势6V，则滑动滑动变阻器时，为了保证电路安全，需要定值电阻分压
10
以案说法 启迪教学 巩固第1题
02
A. B.
C. D.
【2021全国甲卷·T23，10分】
（2）闭合开关前，滑动变阻器的滑片应置于变阻器的______（填“a”或“b”）端；
（3）在流过电流表的电流较小时，将电阻箱R2的阻值置零，改变滑动变阻器滑片的位置，读取电压表和电流表的示数U、I，结果如图（b）所示。当流过电流表的电流为10mA时，小灯泡的电阻为___________Ω（保留1位有效数字）；
庆威
物理
由图可知当流过电流表的电流为10mA时，电压为7mV，则小灯泡的电阻为
a
0.7
以案说法 启迪教学 巩固第1题
02
A. B.
C. D.
（4）为使得电压表满量程时对应于小灯泡两端的电压为3V，该同学经计算知，应将R2的阻值调整为_______Ω。然后调节滑动变阻器R1，测得数据如下表所示：
（5）由图（b）和上表可知，随流过小灯泡电流的增加，其灯丝的电阻___________（填“增大”“减小”或“不变”）；
由题知电压表满量程时对应于小灯泡两端的电压为3V时，有
2700
U/mV 24.0 46.0 76.0 110.0 128.0 152.0 184.0 216.0 250.0
I/mA 140.0 160.0 180.0 2000 220.0 240.0 260.0 2800 300.0
电表改装
增大
电压表（量程300mV，内阻300Ω）
以案说法 启迪教学 巩固第1题
02
小灯泡工作点问题
电表改装读数问题
伏安法应用案例2
测定金属丝的电阻率
A. B.
C. D.
【2022浙江1月卷·T18,7分】小明同学根据图1的电路连接器材来“探究导体电阻与其影响因素的定量关系”。实验时多次改变合金丝甲接入电路的长度l、调节滑动变阻器的阻值，使电流表的读数I达到某一相同值时记录电压表的示数U，从而得到多个 的值，作出 图像，如图2中图线a所示。
（1）在实验中使用是_______（选填“0~20Ω”或“0~200Ω”）的滑动变阻器。
（2）在某次测量时，量程为3V电压表的指针位置如图3所示，则读数U=_______V。
1.32V
以案说法 启迪教学 巩固第2题
02
0~20Ω
A. B.
C. D.
（3）已知合金丝甲的横截面积为7.0×10-8m2，则合金丝甲的电阻率为_______Ω·m（结果保留2位有效数字）。
（0.96×10-6~1.0×10-6）
以案说法 启迪教学 巩固第2题
02
A. B.
C. D.
（4）图2中图线b是另一根长度相同、材料相同的合金丝乙与合金丝甲并联后采用同样的方法获得的 图像，由图可知合金丝甲的横截面积_______（选填“大于”、“等于”或“小于”）合金丝乙的横截面积。
以案说法 启迪教学 巩固第2题
02
大于
伏安法测电阻的拓展
安安法测电阻
伏伏法测电阻
安阻法测电阻
伏阻法测电阻
差值法
A2
A1
A2
A1
Rx
条件：已知电流表A2的内阻
问题1：安安法测电阻
问题2：安安法测A1的内阻
安安法测电阻
上面两个设计方案中均没有系统误差。
V1
v2
没有系统误差
Rx
V2
v1
没有系统误差
问题2：伏伏法测电阻
问题1：伏伏法测V1的内阻
伏伏法测电阻
条件：已知电压表V2的内阻
A2
A1
Rx
没有系统误差
当电表有包含关系时：差值法？
条件：已知电流表A2的内阻
器材：电池组、电压表、定值电阻R0、开关两个、导线若干
步骤：
①如图所示连接电路，闭合两开关，记下电压表示数U1；
②断开S2，记下电压表示数U2。
表达式：
伏阻法测电阻
电源内阻r导致误差
器材：电池组、电流表、定值电阻R0、开关两个、导线若干
步骤：
表达式：
伏阻法测电阻
①如图所示连接电路，闭合开关S1，S2记下电流表示数 I1；
②断开S2，记下电流表示数 I2。
电源内阻r、RA导致误差
第二部分：补偿法测电阻
电 路 图
变式
甲
乙
伏安法
伏阻（箱）法
安阻（箱）法
E、r均偏小
E准、r偏大
若rA已知，则零系统误差
测量E、r
补偿法测电动势和内电阻
实验电路图
如下图所示电路能够测量电源的电动势E和内电阻r，E′为辅助电源，A、B两点间有一灵敏电流计。实验步骤如下：
A、闭合开关S1、S2，调节滑动变阻器R1、R2，使得灵敏电流计的指针指零，记下电流表和电压表的示数为I1和U1；
B、改变滑动变阻器R1、R2的阻值，重新使得灵敏电流计的指针指零，记下电流表和电压表的示数为I2和U2；
C、整理器材，处理数据，得出结论。
实验步骤
此题关键是理解灵敏电流计指零时，UAB=0，电压表读数为电源E的路端电压，电流表读数为干路电流，由欧姆定律即可求解，可以消除系统误差。
巧解惑
实验原理
E—I1 r—U1 = 0 ①
E—I2 r—U2 = 0 ②
由①②得：
实验电路图
实验步骤
补偿法测电阻
补偿法测电动势和内电阻
实验电路图
实验步骤
1、K1、K2闭合前，R的滑动片应置于最右端。
2、闭合K1，K2接“1”，调节R至合适位置，记下电压表和电流表读数为U1和I1；
3、再将K2接“2”，调节R，保持电流表的读数不变，记下此时电压表的读数为U1′；
4、重复步骤2、3，再次记下电压表和电流表读数分别为U2、U2′、I2。
5、整理好器材、进行数据处理并得出实验结论。
实验原理
通过K2的两次换接，可以准确测定电路中的干路电流和路端电压。由闭合电路欧姆定律有：
E = I1r + U1 + U1′ ①
E = I2r + U2 + U2′ ②
由①②可得：
E =
r ＝
补偿法巧妙在于分开测量其干路电流和路端电压。
滑动变阻器调节时使电流表读数不变，使得再次测量等效为同一次测量，故可消除系统误差。
R0的作用是与RA串联，放大电阻，便于测量。
巧解惑
补偿法测电阻
1、闭合K1K2，单刀双掷开关接1，测得电压为U1,电流为I1
2、单刀双掷开关接2，调整滑动变阻器到电流表为I1，测得电压为U2
以案说法 启迪教学 巩固第3题
02
以案说法 启迪教学 巩固第3题
02
以案说法 启迪教学 巩固第3题
02
第三部分：等效替代法测电阻
有电阻箱和一个电表时通常此种方法，误差取决电阻箱的精度。
电路设计：
R0
·
RX
A
·
·
·
S1
S2
+
R0
V
S1
RX
·
·
·
S2
·
·
P
+
用电阻箱和电流表测量
用电阻箱和电压表测量
原理：实验时先连入某待测电阻，记下电路中电表的读数，然后把待测电阻换成电阻箱，调整电阻箱，使电路中电表的读数与原来一样，这样的电阻箱便是待测电阻的阻值．
0.03
【2021浙江6月卷·T18,7分】小李在实验室测量一电阻Rx的阻值。
（1）因电表内阻未知，用如图1所示的电路来判定电流表该内接还是外接。正确连线后，合上开关S，将滑动变阻器的滑片P移至合适位置。单刀双掷开关K掷到1，电压表的读数U1＝1.65V，电流表的示数如图2所示，其读数I1＝　　A；将K掷到2，电压表和电流表的读数分别为U2＝1.75V，I2＝0.33A。由此可知应采用电流表 　　（填“内”或“外”）接法。
△U＝U2﹣U1＝1.75V﹣1.65V＝0.10V
△I＝I1﹣I2＝0.34A﹣0.33A＝0.01A
0.34
相对误差
外
以案说法 启迪教学 巩固第4题
试触法
电阻箱的最小分度与待测电阻比较接近（或其它合理解释）
（2）完成上述实验后，小李进一步尝试用其它方法进行实验：
①器材与连线如图3所示，请画出对应的电路图；
②先将单刀双掷开关掷到左边，记录电流表读数，再将单刀双掷开关掷到右边，调节电阻箱的阻值，使电流表的读数与前一次尽量相同，电阻箱的示数如图3所示，则待测电阻Rx＝　　Ω。此方法，　　（填“有”或“无”）明显的实验误差，其理由是 。
电阻箱的最小分度与待测电阻比较接近（或其它合理解释）
替代法
5
有
以案说法 启迪教学 巩固第4题
第四部分：半偏法测电阻
　　半偏法测电流表内阻的原理是欧姆定律和并联电路的电流分配关系，因电流表可以读出自身的电流，故在其电流减半时，必有另一支路分掉另一半的电流，在总电流近似不变的条件下，该支路的电阻（电阻箱读出）等于电流表的电阻．
电路：
S1
S2
R1
R2
G
半偏法测电流表内阻的原理
01
步骤：1.先闭合S1 ，调节R1使电流表指针满偏.
2.再闭合S2，保持电阻R1不变，调节R2使电流表指针半偏，记下R2的值.
3.则 Rg=R2
在用半偏法测电流表的内阻的实验中，当闭合开关S2时，此时干路总电流因回路中总电阻变小而变大，即比Ig稍大，这样通过R2的电流将大于Ig/2，因此此时R2阻值小于电流表内阻．
S1
S2
R1
R2
G
误差分析
02
V
R
a
b
S
R0
P
．
半偏法测电压表的内阻
03
步骤：1.把电阻箱R0的阻值调到0，把滑动变阻器的触头P滑到a端．
2.闭合开关S，调节R使电压表指针满偏.
3.保持滑动变阻器触头位置不变，调节R0使电压表指针半偏，记下R0的值.
4.则 Rg=R0
误差分析：
R测>R真
A. B.
C. D.
【2021山东卷·T14,8分】热敏电阻是传感器中经常使用的元件，某学习小组要探究一热敏电阻的阻值随温度变化的规律。
可供选择的器材有：待测热敏电阻RT（实验温度范围内，阻值约几百欧到几千欧）；
电源E（电动势1.5V，内阻r约为0.5Ω）；电阻箱R（阻值范围0～9999.99Ω）；
滑动变阻器R1（最大阻值20Ω）；滑动变阻器R2（最大阻值2000Ω）；
微安表（量程100μA，内阻等于2500Ω）；开关两个，温控装置一套，导线若干。
同学们设计了如图甲所示的测量电路，主要实验步骤如下：
①按图示连接电路；
②闭合S1、S2，调节滑动变阻器滑片P的位置，使微安表指针满偏；
③保持滑动变阻器滑片P的位置不变，断开S2，调节电阻箱，
使微安表指针半偏；
④记录此时的温度和电阻箱的阻值。
以案说法 启迪教学 巩固第5题
04
0.03
回答下列问题：
（1）为了更准确地测量热敏电阻的阻值，滑动变阻器应选用 　　（填“R1”或“R2”）。
（2）请用笔画线代替导线，在图丙中将实物图（不含温控装置）连接成完整电路。
尽可能让该电路的电压在S2闭合前、后保持不变，由于该支路与滑动变阻器左侧部分电阻并联，滑动变阻器的阻值越小，S2闭合前、后并联部分电阻变化越小，从而并联部分的电压值变化越小，故滑动变阻器应选R1。
R1
以案说法 启迪教学 巩固第5题
04
0.03
（3）某温度下微安表半偏时，电阻箱的读数为6000.00Ω，该温度下热敏电阻的测量值为 　　Ω（结果保留到个位），该测量值 （填“大于”或“小于”）真实值。
（4）多次实验后，学习小组绘制了如图乙的图像。由图像可知，该热敏电阻的阻值随温度的升高逐渐 。 （填“增大”或“减小”）。
当断开S2，微安表半偏时，由于该支路的电阻增加，电压略有升高，根据欧姆定律，总电阻比原来2倍略大，也就是电阻箱的阻值略大于热敏电阻与微安表的总电阻，而我们用电阻箱的阻值等于热敏电阻与微安表的总电阻来计算，因此热敏电阻的测量值比真实值偏大。
3500
大于
减小
以案说法 启迪教学 巩固第5题
04
第五部分：电桥法测电阻
电桥法测电阻
在ab间接一灵敏电流计，如图所示，当其读数为零时，即Uab＝0，相当于ab间断路，此时φa＝φb , 则有IR1＝I′R3，IR2＝I′R4，即 R1R4＝R2R3，此时交叉电阻的乘积相等，所以知道其中任意三个电阻就可以求出第四个电阻的阻值。
01
误差分析：电源内阻对测量无影响
A. B.
C. D.
【2017高考物理全国2卷·T23，9分】某同学利用如图所示的电路测量一微安表（量程为100μA，内阻大约为2500Ω）的内阻。可使用的器材有：两个滑动变阻器R1、R2（其中一个阻值为20Ω，另一个阻值为2000Ω）；电阻箱Rz（最大阻值为99999.9Ω）；电源E（电动势约为1.5V）；单刀开关S1和S2，C、D分别为两个滑动变阻器的滑片。
(1)按原理图将图中的实物连线 。
以案说法 启迪教学 巩固第6题
02
A. B.
C. D.
【2017高考物理全国2卷·T23，9分】某同学利用如图所示的电路测量一微安表（量程为100μA，内阻大约为2500Ω）的内阻。可使用的器材有：两个滑动变阻器R1、R2（其中一个阻值为20Ω，另一个阻值为2000Ω）；电阻箱Rz（最大阻值为99999.9Ω）；电源E（电动势约为1.5V）；单刀开关S1和S2，C、D分别为两个滑动变阻器的滑片。
(2)完成下列填空：
①R1的阻值为 Ω（填“20”或“2000”）；
②为了保护微安表，开始时将R1的滑片C滑到接近图中滑动变阻器的 端
（填“左”或“右”）对应的位置；将R2的滑片D置于中间位置附近；
③将电阻箱Rz的阻值置于2500.0Ω，接通S1将R1的滑片置于适当位置，再反复调节R2的滑片D的位置，最终使得接通S2前后，微安表的示数保持不变，这说明S2接通前B与D所在位置的电势 （填“相等”或“不相等”）
因为滑动变阻器的分压式接法要求滑动变阻器的最大阻值远小于负载阻值，滑动变阻器的最大阻值越小，滑片滑动时，电压变化越均匀，越有利于实验的进行；
以案说法 启迪教学 巩固第6题
02
A. B.
C. D.
③将电阻箱Rz的阻值置于2500.0Ω，接通S1将R1的滑片置于适当位置，再反复调节R2的滑片D的位置，最终使得接通S2前后，微安表的示数保持不变，这说明S2接通前B与D所在位置的电势 （填“相等”或“不相等”）
④将电阻箱Rz和微安表位置对调，其他条件保持不变，发现将Rz的阻值置于2601.0Ω时，在接通S2前后，微安表的示数也保持不变。待测微安表的内阻为 Ω（结果保留到个位）；
(3)写出一条提高测量微安表内阻精度的建议： 。
RμA=2550Ω
在微安表的读数接近满量程的情况下，为了使B、D两点电势相等而调节滑动变阻器R2时，R2滑片的微小偏差将导致微安表指针产生较大偏摆，有利于更精确的调节R2；反之，在微安表指针偏摆较小的情况下，R2滑片的微小偏差很难从微安表上显示出来。
可能使微安表接近满量程
电桥法
以案说法 启迪教学 巩固第6题
02
测电阻方法
伏安法
等效替代法
电桥法
补偿法
半偏法
伏阻法
安阻法
安安法
伏伏法
欧姆表测电阻
不足之处敬请各位同仁批评指正！

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