高中物理专题电阻的测量教学设计新人教版选修.doc

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高中物理《专题 电阻的测量》教学设计 新人教版选修 3-1

电阻的测量是高二物理电学实验教学中的一个重点， 同时也是高考实验题目中的考查热 点题型，尤其是近几年的高考题目中的设计型实验，更是重点考查的内容之一。它源于课本
上的基本知识， 但又高于课本上的实验要求，稍有一个条件的变化，就会引起实验中的器材、
线路、 测量原理等各部分的变化， 是考查学生应用所学知识解决实际问题的很好的内容之一。
因此在这轮教学的过程中， 从高二理科班的教学实际中就把这部分内容作为重点讲课内容之
一，逐渐地向学生进行传授。

[教学目标]
[教学重点]伏安法测电阻
[教学难点]比例法测电阻的方法，实验器材的选择
[教学过程]
引入新课
教师提问：某电阻 RX 阻值未知，你能想出几种方法来测量它的阻值大小呢？实验器材
可以任意挑选。
新课教学
在高中电学实验中，涉及最多的问题就是电阻的测量，电阻的测量方法也比较多，最常
用的有：欧姆表直接测电阻、替代法测电阻、伏安法测电阻、比例法测电阻、半偏法测电阻。
下面我们来了解一下这些测量方法的异同。
一 欧姆表测量：
最直接测电阻的仪表。但是一般用欧姆表测量只能进行粗测，为下一步的测量提供一个
参考依据。用欧姆表可以测量白炽灯泡的冷电阻。
二 替代法：
替代法是用与被测量的某一物 理性质等效，从而加以替代
的方法。
替代法的测量思路是等效的思想，可以是利用电流等效、
也可以是利用电压等效。 替代法测量电阻精度高， 不需要计算， 方法简单，但必须有可调的标准电阻（一般给定的仪器中要有

电阻箱） 。

例 1.如图 1 所示。先把双刀双掷开关 S2 扳到 1，闭合 S1，
图1

调整滑动变阻器，使电流表指针指到某一位置，记下此时的示数 I（最好为一整数） 再把 。

开关 S2 扳到 2，调整电阻箱 R0，使得电流表指针仍指到示数 I。读出此时电阻箱的阻值 r，
则未知电阻 Rx 的阻值等于 r。
说明：①在此实验中的等效性表现在开关换位后电流表 的示数相同，即当电阻箱的阻

值为 r 时，对电路的阻碍作用与未知电阻等效，所以未知电阻 Rx 的阻值等于 r。
②替代法是一种简捷而准确度很高的测量电阻的方法，此方法没有系统误差，只要电阻
箱和电流表的精度足够高，测量误差就可以忽略。
三 伏安法：
伏安法的测量依据是欧姆定律（包括部分电路欧姆定律和全电路欧姆定律） 需要的基 ，
本测量仪器是电压表和电流表，当只有一个电表时，可以用标准电阻（电阻箱或给一个定值

电阻）代替；当电表的内阻已知时，根据欧姆定律 I=U/RV，电压表同时可以当电流表使用，

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同样根据 U=IRA，电流表也可以当电压表用。
例 2：用伏安法测量某一电阻 Rx 的阻值，现有实验器材如下：
A、待测电阻 Rx（阻值大约为 5Ω，额定功率为 1W）
B、电流表 A1（0~0.6A，内阻 0.2Ω） C、电流表 A2（0~3A，内阻 0.05Ω）
D、电压表 V1（0~3V，内阻 3KΩ）
E、电压表 V 2（0~15V，内阻 15KΩ）
F、滑动变阻器 R0（0~50Ω）
G、蓄电池（电动势为 6V）
H、电键、导线
为了较准确测量 Rx 的阻值，保证器材的安全，以便操作方便，电压表、电流表应
选择________，并画出实验电路图。
【审题】本题中待侧电阻的额定功率、电阻估计值已知，可估算通过电阻的电流及 其两端电压，是选择 电流表、电压表量程的关键，另外，电流表的内外接法及滑动变阻器
的接法也需要计算确定。
【解析】1、确定电流表、电压表的量程。被测电阻 Rx 的额定电压、额定电流分别为

则电流表选用 A1，电压表选用 V1

2、确定电流表的内、外接法
计算临界电阻

，RX<R，则安培表必
须外接。

3、确定控制电路
因滑动变阻器的全阻值 R0 大于被测电阻 RX，故首先考虑
变阻器的限流接法。
限流接法：RX 上限流取值范围为：

最小：

最大：I 额=0.45A

那么，滑动变阻器的阻值（滑动头移动时）不得小于

RX 的电压变化范围为 0.55V～2.25V，安全可行。


图2


。

若采用变阻器的分压接法，因 R0>RX，会操作不方便，因此应选择变阻器的限流接
法。电路如图 2 所示。
【总结】本题需要选择电流表、电压表量程以及测量电路和控制电路，解题时为避免混
乱，可分步选择，将题目分解，既明确，又不易遗漏。

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四 比例法：

某些问题中，因实验器材不具备（缺电流表或电压表） ，或因实验条件限制，或因实验
精度不允许而不能用"伏安法" 。这时我们就得依据问题的具体条件和要求重新选择实验原
理，用"伏安法"的替代形式——"比例法"来设计实验方案。
如果有可以作为标准的已知电阻的电表，可以采用比例法测电表的电阻。用比例法测电
表内阻时，两个电流表一般是并联（据并联分流原理） ，两个电压表一般是串联（据串联分
压原理） 。采用比例法测电阻的依据是：串联电路电压与电阻成正比，并联电路电流与电阻
成反比。
所谓"比例法"是：要测量某一物体的某一物理量，可以把它与已知准确数值的标准物 体进行比较。例如，使用天平称量物体的质量，就是把被测物体与砝码进行比较，砝码就是 质量数准确的标准物体。天平的结构是等臂杠杆，因此当天平平衡时，被测物体的质量与
标准物体的质量是相等的，这就省去了进一步的计算。
有很多情况下，被测物体与标准物体的同一物理量间的关系并不是相等，而是在满足
一定条件下成某种比例的关系，这种方法又称为"比例法" 。
电压表可显示电阻两端的电压值，电流表可显示电阻中通过的电流，所以测电流表内阻
应把两电流表并联，测电压表内阻应把两电压表串联。
1.利用已知内阻的电压表:利用"伏伏"法测定值电阻的阻值

例 3.用以下器材测量一待测电阻 Rx 的阻值（900～1000Ω） ：
电源 E，具有一定内阻，电动势约为 9.0V；

电压表 V1，量程为 1.5V，内阻 r1＝750Ω；电压表 V2，量程为 5V，内阻 r2＝2500Ω；
滑动变阻器 R，最大阻值约为 100Ω；单刀单掷开关 K，导线若干。

测量中要求电压表的读数不小于其量程的 1/3，试画出 测量电阻 Rx 的一种实验电路原

理图。

【解析】如图所示 2.利用已知内阻的电流表：利用"安安"法测定值电阻的阻值
单刀单掷开关 S，导线若干。
⑴要求方法简捷，并能测多组数据，画出实验电路原理图，并标明每个器材的代号.
⑵需要直接测量的物理量是_______,用测的量表示待测电阻 R1 的计算公式是 R1＝
________。 【解析】⑴实验电路图如右图所示。

⑵两电流表 A1、 A2 的读数为 I1、I2 和电流表 A1 的内阻为 r1，

I1 r

待测电阻 R1 的阻值的计算公式是： R1 =

3.测电表内阻
I 2 - I1 1

测电表内阻时，电压表可显示电阻两端的 电压值，电流表可显示电阻中通过的电流，所 以测电流表内阻应把两电流表并联，测电压表
内阻应把两电压表串联。

测电流表内阻时，应调节滑动变阻器 R01，

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图3