高二物理27第二章實(shí)驗(yàn)伏安法測電阻和滑動(dòng)變阻器的接法

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上高二物理：伏安法測電阻和滑動(dòng)變阻器的接法 課型：新授課 編號(hào)： 時(shí)間：10月22號(hào) 姓名： 主備人：張會(huì)峰 第11周 第1課時(shí)總第28課時(shí) 學(xué)生等級(jí)： 備課組長簽字：陳富賓 段長簽字：教學(xué)目標(biāo) 1、知識(shí)目標(biāo)1、學(xué)習(xí)、掌握伏安法測電阻的原理和方法，加深對(duì)電阻概念的理解；2、學(xué)習(xí)分析系統(tǒng)誤差及其修正方法；3、學(xué)習(xí)根據(jù)誤差要求和誤差分配原則，對(duì)實(shí)驗(yàn)儀器作出合理的選擇；4、進(jìn)一步掌握正確使用電壓表和電流表的方法。2、過程與方法掌握內(nèi)接和外接的判斷方法及滑動(dòng)變阻器的接法3、情感態(tài)度與價(jià)值觀實(shí)驗(yàn)電路的設(shè)計(jì)、連接以及測量過程中的興趣培養(yǎng)，愛護(hù)實(shí)驗(yàn)器材教學(xué)重難點(diǎn)重點(diǎn)：內(nèi)接和外接的判斷

2、方法及滑動(dòng)變阻器的接法難點(diǎn)： 滑動(dòng)變阻器的接法學(xué)法指導(dǎo) 本講主要是實(shí)驗(yàn)，學(xué)生要閱讀好補(bǔ)充知識(shí)，然后思考問題。補(bǔ)充知識(shí)一、內(nèi)接法與外接法的選擇伏安法測電阻是電學(xué)的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)之一。它的原理是歐姆定律。根據(jù)歐姆定律的變形公式可知，要測某一電阻的阻值，只要用電壓表測出兩端的電壓，用電流表測出通過的電流，代入公式即可計(jì)算出電阻的阻值。但是，由于所用電壓表和電流表都不是理想電表，即電壓表的內(nèi)阻并非趨近無窮大，電流表也在內(nèi)阻，因此實(shí)驗(yàn)測量出的電阻值與真實(shí)值不同，存在誤差。為了減少測量過程中的系統(tǒng)誤差，通常伏安法測電阻的電路有兩個(gè)基本連接方法：內(nèi)接法和外接法那么對(duì)于這兩個(gè)基本電路該如何選擇呢？下面從誤差入手進(jìn)行

3、分析。外接法：在外接法中，考慮電表內(nèi)阻的存在，則電壓表的測量值為兩端的電壓，電流表的測量值為干路電流，即流過待測電阻的電流與流過電壓表的電流之和，此時(shí)測得的電阻為與的并聯(lián)總電阻，即：（電阻的真實(shí)值）此時(shí)給測量帶來的系統(tǒng)誤差主要來源于的分流作用，系統(tǒng)的相對(duì)誤差為：（1）內(nèi)接法：在內(nèi)接法中，電流表的測量值為流過待測電阻和電流表的電流，電壓表的測量值為待測電阻兩端的電壓與電流表兩端的電壓之和，即：（電阻的真實(shí)值）此時(shí)給測量帶來的系統(tǒng)誤差主要來源于的分壓作用，其相對(duì)誤差為：（2）綜上所述，當(dāng)采用電流表內(nèi)接法時(shí)，測量值大于真實(shí)值，即“內(nèi)大”；當(dāng)采用電流表外接法時(shí)，測量值小于真實(shí)值，即“外小”。從（1）式

4、可知，只有當(dāng)時(shí)，才有0，進(jìn)而有，否則電表接入誤差就不可忽略。同樣，從（2）式也可以得到，只有當(dāng)時(shí)，才有0，進(jìn)而。從前面的分析可以知道，當(dāng)時(shí)，選擇電流表外接法誤差更?。划?dāng)時(shí)，選擇電流表內(nèi)接法誤差更小。但這只給定了待測電阻的一個(gè)大概的取值范圍，在具體的測量中究竟如何根據(jù)給定的待測電阻的值來確定測量電路的選擇呢？從（1）和（2）式可知，伏安法測電阻時(shí)的相對(duì)誤差不僅與電流表和電壓表的內(nèi)阻有關(guān)，而且與待測電阻的大小也有關(guān)。這里我們可以使內(nèi)接法和外接法分別測電阻時(shí)兩相對(duì)誤差相等，即：計(jì)算處理可得：考慮到，則：由此可對(duì)內(nèi)、外接法的選擇作如下判斷：當(dāng)時(shí)，內(nèi)接法和外接法測電阻的相對(duì)誤差相等；當(dāng)時(shí)，采用內(nèi)接法測電

5、阻產(chǎn)生的誤差較小；當(dāng)時(shí)，采用上接法測電阻產(chǎn)生的誤差較小。當(dāng)待測電阻的阻值完全未知時(shí)，常采用內(nèi)、外接試觸法，連接方式如圖所示。電壓表右端與b相接時(shí)兩表的示數(shù)為（，電壓表右端與相接時(shí)兩表的示數(shù)為，如果，即電流表的示數(shù)相對(duì)變化小，說明電流表的分壓作用顯著，待測電阻的阻值與電流表的內(nèi)阻可以相比擬，誤差主要來源于電流表，應(yīng)選擇電流表外接法；如果，即電流表的示數(shù)相對(duì)變化大，說明電壓表的分流作用顯著，待測電阻的阻與電壓表的內(nèi)阻可以相比擬，誤差主要來源于電壓表，應(yīng)選擇電流表內(nèi)接法。二、滑動(dòng)變阻器的限流式接法與分壓式接法的選擇 圖4限流電路為了減小系統(tǒng)誤差，保護(hù)儀器，節(jié)能、需要正確選擇滑動(dòng)變阻器的接法。變阻器控

6、制電路有限流電路和分壓電路兩種接法，其功能分別為限流和分壓。如圖所示電路中，變阻器起限流作用，變阻器電阻調(diào)到最大時(shí)，電路中仍有電流，電路中電流的變化范圍為到，其中為電源電動(dòng)勢（電源內(nèi)阻不計(jì)），為滑動(dòng)變阻器的最大電阻。待測電阻兩端電壓調(diào)節(jié)的范圍為到。如果，電流變化范圍小，變阻器起不到變阻作用，此時(shí)采用該接法就不能滿足多次測量的要求。一般來說，以下三種情況不能采用限流接法而采用分壓接法：1）電路中最小電流仍超過電流表最大量程或超過待測元件的額定電流；2）要求待測電阻的電壓、電流從零開始連續(xù)變化；3）待測電阻值遠(yuǎn)大于變阻器的全部電阻值。如圖所示電路中，變阻器起分壓作用。待測電阻兩端電壓的變化范圍是0

7、到（電源電動(dòng)勢，不計(jì)電源內(nèi)阻），電壓調(diào)節(jié)范圍比限流接法大。但是當(dāng)通過待測電阻的電流一定時(shí)，圖（5）中干路電流大于圖（4）中干路電流。圖（5）中電路消耗的功率較大，而且圖（5）中的接法沒有圖（4）簡單。分壓電路好處：電壓可以從0開始調(diào)節(jié)。探究問題1.（C級(jí)）使用各種電表應(yīng)注意哪些主要問題？2、（C級(jí)）用伏安法測電阻實(shí)驗(yàn)中，如何減小、消除電表的接入誤差？3、（B級(jí)）用伏安法測電阻的電路中，已知電源電壓為6V，電阻Rx約為60，實(shí)驗(yàn)中電壓表量程用03V，電流表量程用03A，兩表量程選擇是否得當(dāng)？應(yīng)如何選擇量程？4、（A級(jí)）用伏安法測量一段電阻線的電阻，估計(jì)它的阻值約為120，電源用鉛蓄電池，滑動(dòng)變阻

8、器銘牌上標(biāo)有“50，2A”，電壓表有3V和15V兩個(gè)量程，電流表有0.6A和3A兩個(gè)量程，問：（1）滑動(dòng)變阻器是否能用？（2）電源應(yīng)取幾節(jié)蓄電池串聯(lián)？（3）電表量程應(yīng)如何選擇？ 難點(diǎn)探究1若 時(shí)，選用電流表內(nèi)接法。由于該電路中電壓表的讀數(shù)U表示被測電阻Rx與電流表A串聯(lián)后的總電壓，電流表的讀數(shù)I 表示通過Rx的電流，所以使用該電路所測電阻，比真實(shí)值Rx大了RA 2.若 時(shí)，選用電流表的外接法，如上圖所示。由于該電路中電壓表的讀數(shù)U表示 Rx 兩端電壓，電流表的讀數(shù) I 表示通過 Rx 與 RV 并聯(lián)電路的總電流，所以使用該電路所測電阻，比真實(shí)值 Rx 略小些。典型例題1.（C級(jí)）用伏安法測量定

9、值電阻的阻值，備用器材如下： 待測電阻 Rx (阻值約為25K) 電流表 A1 (量程 100A，內(nèi)阻約為 2K)電流表 A2 (量程 500A，內(nèi)阻約為 300)電壓表 V1 (量程 10V，內(nèi)阻約為 100 k)電壓表 V2 (量程 50V，內(nèi)阻約為 500 k)電 源 E (電動(dòng)勢 15V，允許通過的最大電流 1A)滑動(dòng)變阻器 R (最大阻值 1 k)電 鍵 S，導(dǎo)線若干為了盡量減小實(shí)驗(yàn)誤差，要求測多組數(shù)據(jù)。(1)電流表應(yīng)選_，電壓表應(yīng)選_。(2)畫出實(shí)驗(yàn)電路圖。2.（B級(jí)）有一個(gè)未知電阻R，用下圖中(a)和(b)兩種電路分別對(duì)它進(jìn)行測量，用圖(a)電路測量時(shí)，兩表讀數(shù)分別為6 V、6

10、mA，用圖(b)電路測量時(shí)，兩表讀數(shù)分別為5.9 V、10 mA，則用_圖所示電路測該電阻的阻值誤差較小，測量值Rx_，測量值比真實(shí)值偏_(選填“大”或“小”)(電流表內(nèi)阻很小，約為0.1 ，電壓表內(nèi)阻很大，約為3 000 以上)課堂檢測1(C級(jí)) 現(xiàn)要測定一個(gè)額定電壓為4 V、電阻約為10 (設(shè)電阻不變)的小燈泡的伏安特性曲線要求所測電壓范圍為0.1 V4 V.現(xiàn)有器材：直流電源E(電動(dòng)勢4.5 V，內(nèi)阻不計(jì))，電壓表V(量程4.5 V，內(nèi)阻約為4×102 )，電流表A1(量程250 mA，內(nèi)阻約為2 )，電流表A2(量程500 mA，內(nèi)阻約為1 )，滑動(dòng)變阻器R(最大阻值約為30

11、 )，開關(guān)S，導(dǎo)線若干如果既要滿足測量要求，又要測量誤差較小，應(yīng)該選用的電流表是_，上圖所示的甲、乙兩個(gè)電路應(yīng)該選用的是_3（C級(jí)）現(xiàn)要測定一個(gè)額定電壓約4 V，額定電流約為0.5 A的小燈泡正常發(fā)光時(shí)的電阻，電壓表應(yīng)該選擇_，電流表應(yīng)選擇_，電路連接時(shí)應(yīng)采用_(選填“電流表內(nèi)接法”或“電流表外接法”)AV1量程4.5 V，內(nèi)阻約4×103 BV2量程10 V，內(nèi)阻約8×103 CA1量程3 A，內(nèi)阻約0.4 DA2量程0.6 A，內(nèi)阻約2 課后作業(yè)1（C級(jí)）有一燈泡上標(biāo)有“6 V0.1 A”字樣，現(xiàn)要測繪該燈泡的伏安特性曲線，有下列器材可供選用：A電壓表(05 V，內(nèi)阻2

12、.0 k)B電壓表(010 V，內(nèi)阻3.0 k)C電流表(00.3 A，內(nèi)阻2.0 )D電流表(06 A，內(nèi)阻1.5 )E滑動(dòng)變阻器(30 ，2 A)F滑動(dòng)變阻器(100 ，0.5 A)G學(xué)生電源(直流9 V)及開關(guān)、導(dǎo)線等(1)實(shí)驗(yàn)中所用的電壓表應(yīng)選_，電流表應(yīng)選_，滑動(dòng)變阻器應(yīng)選_(2)畫出實(shí)驗(yàn)電路圖，要求電壓從零開始測量2. （C級(jí)）在探究小燈泡的伏安特性實(shí)驗(yàn)中，所用器材有：燈泡L、量程恰當(dāng)?shù)碾娏鞅鞟和電壓表V、直流電源E、滑動(dòng)變阻器R、電鍵S等，要求燈泡兩端電壓從0 V開始變化(1)實(shí)驗(yàn)中滑動(dòng)變阻器應(yīng)采用_接法(填“分壓”或“限流”)(2)某同學(xué)已連接如下圖所示的電路，在連接最后一根導(dǎo)

13、線的c端到直流電源正極之前，請(qǐng)指出其中僅有的2個(gè)不當(dāng)之處，并說明如何改正A_B_【作業(yè)布置】 做課后習(xí)題課后反思：考 勤 ：典型例題例1解析：從減小電表讀數(shù)引起的偶然誤差的角度考慮，兩電表及電表與電源間的配置要合理。注意到電源電動(dòng)勢遠(yuǎn)小于電壓表V2的量程，而跟電壓表V1的量程較接近，若選用電壓表V2來測量電壓，其最大偏轉(zhuǎn)量達(dá)不到量程的1/3，讀數(shù)時(shí)偶然誤差太大，所以選用V1較恰當(dāng)；而此時(shí)通過電流表的最大電流 ，因此，電流表A2與V1配置較好。又因?yàn)?所以測量電路應(yīng)選內(nèi)接法。 例2：解析：從兩組讀數(shù)可以看出，電流值有明顯的改變，說明電壓表的分流作用不能忽略，故采用(a)圖進(jìn)行測量誤差較小，此時(shí)電

14、阻為Rx1 k.電阻的真實(shí)值應(yīng)為R真RxRA.所以有RxR真，偏大課堂檢測1. 解析：小燈泡的額定電流約為IU/R A0.4 A，故電流表應(yīng)選用A2；小燈泡的電阻R約為10 ，電流表A2內(nèi)阻約為1 ，故應(yīng)選電流表外接法，即電路圖甲2. (1)根據(jù)給出的數(shù)據(jù)在坐標(biāo)紙上描點(diǎn)，用平滑的曲線連接，如右圖所示由圖可以看出當(dāng)U1.40 V時(shí)，燈泡電壓近似與電流成正比，燈絲電阻基本不變；U1.40 V時(shí)，由UI圖線可知，圖線斜率逐漸增大，故其電阻隨溫度的升高而增大(2)從圖線的斜率可知導(dǎo)體的電阻隨溫度的升高而增大 答案：(1)UI圖線見解析正基本不變增大(2)增大3. 解析：燈泡正常工作時(shí)的電壓是4 V，故電壓表的量程必須大于等于4 V，兩只電壓表都符合要求，但用V1測量4 V電壓時(shí)，接近滿偏，測量要精確一些，故選V1.同理可知電流表應(yīng)選A2.燈泡的電阻值約為Rx8 ，V1的內(nèi)阻與待測電阻的比為：200，待測電阻與A2的內(nèi)阻的比為：4，顯然可以