人教版（2019）必修第三册 11.4 电学实验基础：伏安法测电阻 课件(共40张PPT)

(共40张PPT)
11.4电学实验基础-伏安法测电阻
要点
电表量程的选择（安全、精确）
游标卡尺和螺旋测微器、电表读数
测量电路的选取和误差分析
分压式限流式接法以及滑动变阻器的选择
电路图与实物图的连接
实验数据的处理
一、电表的使用和读数
1、选择合适量程:使得测量时指针偏转角度要尽可能大,一般要求超过量程1/3以上,但又不能超过量程 。
2、使用事项
1、使用前应先进行零点调整(机械调零)
2、红表笔插“+”插孔,黑表笔插“-”插孔
3、红表笔接电势高处,黑表笔接电势低处,
即电流从红表笔进表,从黑表笔出表
估读规则
(1)最小分度是“1,0.1,0.01,…”时,估读到最小分度的(最小分度后面加一位)
(2)最小分度是“2,0.2,0.02,…”时,估读到最小分度的(最小分度后面不加)
(3)最小分度是“5,0.5,0.05,…”时,估读到最小分度的(最小分度后面不加)
电表 所选量程 测量值
0~3 V
0~15 V
0~3 A
0~0.6 A
实物图连接
（1）限流式接法
V
A
RX
实物图连接
（2）分压式接法
V
A
RX
伏安法测电阻常见的电路图
A
V
Rx
A
V
Rx
测量电路
控制电路
供电电路
测量电路：电流表内接和外接。
控制电路：滑动变阻器限流式和分压式接法。
测量值：
电流表的内接和外接
A
V
RX
电流表内接
A
V
RX
电流表外接
偏大
大电阻，
适用
范围：
误差：
偏小
小电阻，
学习新知——如何判断大电阻还是小电阻
1、直接法
2、比值判断法
比较与, 比值更大，说明与电表差距更大。
例：待测电阻50Ω，安培表内阻1 Ω，伏特表内阻3000 Ω
3、试触法
从a变到b，电压表示数变化较明显，R是什么电阻？
电流表示数变化较明显，R是什么电阻？
如图，有一未知电阻Rx，为了较准确地测出电阻值，利用试触法得到两组数据，接a时得到数据为6V、0.15A，接b时得到数据为5.8V、0.2A，那么该电阻测得较为准确的数值及它与真实值比较的情况是 （ ）
A．29Ω，大于真实值 B．40Ω，大于真实值
C．29Ω，小于真实值 D．40Ω，小于真实值
B
A
V
RX
电流表的变化更明显
R更接近电压表的内阻，大电阻
选择内接，，误差偏大
滑动变阻器限流式和分压式接法
A
Rx
A
Rx
限流式
分压式
可调的电压范围：U0≤Ux≤Um
可调的电压范围：0≤Ux≤Um
A
Rx
V
限流式接法的实物连线
分压式接法的实物连线顺序
A
V
Rx
小试牛刀——2016年10月浙江学考节选
“测绘小灯泡的伏安特性曲线”实验，要求采用分压电路、电流表外接。小王的连线如图所示，闭合开关前请老师检查，老师指出图中标示的5根连线有2处错误，错误连线是 ；小王正确连线后，闭合开关s前，应将滑动变阻器滑片C移到 （填“A”或“B”）。
①
②
③
④
⑤
①和④
A
V
Rx
滑动变阻器的选则原则
中学实验中滑动变阻器特点：
阻值大的滑动变阻器，陶瓷管直径更大。
但滑片左右可移动的范围相近。
不同滑动变阻器，电阻改变的次数差不多。
具体实验中，我们该选择哪种规格的滑动变阻器呢？
限流式电路中滑动变阻器的选择
待测电阻:10Ω
A.滑动变阻器 1Ω
B.滑动变阻器 10Ω
C.滑动变阻器 100Ω
D.滑动变阻器 1000Ω
问：用哪个滑动变阻器更合适？
（提示：滑动变阻器都只改变了10次）
A
V
Rx
学习新知——限流式电路中滑动变阻器的选择
R Ux
0 5.00
0.1 4.95
0.2 4.90
0.3 4.85
0.4 4.81
0.5 4.76
0.6 4.72
0.7 4.67
0.8 4.63
0.9 4.59
1 4.55
待测电阻 10Ω
滑动变阻器 1Ω
A
V
Rx
限流式电路中滑动变阻器的选择
待测电阻 10Ω
滑动变阻器10Ω
R Ux
0 5.00
1 4.55
2 4.17
3 3.85
4 3.57
5 3.33
6 3.13
7 2.94
8 2.78
9 2.63
10 2.50
A
V
Rx
限流式电路中滑动变阻器的选择
待测电阻 10Ω
滑动变阻器100Ω
R Ux
0 5.00
10 2.50
20 1.67
30 1.25
40 1.00
50 0.83
60 0.71
70 0.63
80 0.56
90 0.50
100 0.45
A
V
Rx
限流式电路中滑动变阻器的选择
待测电阻 10Ω
滑动变阻器1000Ω
Rx Ux
0 5.00
100 0.45
200 0.24
300 0.16
400 0.12
500 0.10
600 0.08
700 0.07
800 0.06
900 0.05
1000 0.05
A
V
Rx
限流式电路中滑动变阻器的选择
理想情况：电压可调节范围大，读数区分明显。
滑动变阻器规格越大，电压变化范围越大。
滑动变阻器越规格小，电压变化越线性（均匀）。
综合考虑范围和区分度情况。
限流式电路中滑动变阻器的选择
待测电阻 10Ω，滑动变阻器15Ω
结论：
限流式电路中滑动变阻器的选择：
和待测电阻差不多，或者略大。
滑动变阻器分压式接法的选取原则
待测电阻 10Ω
滑动变阻器 1Ω
滑动变阻器 10Ω
滑动变阻器 100Ω
滑动变阻器 1000Ω
问：用哪个滑动变阻器更合适？
（提示：滑动变阻器都只改变了10次）
A
Rx
学习新知——滑动变阻器分压式接法的选取原则
结论：滑动变阻器越小，电压变化越线性。
选取原则：和待测电阻差不多（考虑到节能）。
A
Rx
V
学习新知
总结：
一、滑动变阻器选取的原则：应和待测电阻差不多。
限流式：差不多或者略大。
分压式：差不多，略大略小均可以（变阻器相对越小时，调节越线性）
二、以下情况必须选择分压式
1、待测电阻的电压需要从0V开始变化。
2、题目暗示需要较大范围或较多的数据。
3、提供的滑动变阻器都比待测电阻小得多。
有一个小电珠上标有“4 V　2 W（正常发光时电阻为8）”的字样，现在要用伏安法描绘这个小电珠的U－I图线，有下列器材可供选用：
A．电压表(0～5V，内阻10kΩ) B．电压表(0～10 V，内阻20kΩ)
C．电流表(0～0.3A，内阻1Ω) D．电流表(0～0.6 A，内阻0.4Ω)
E．滑动变阻器(5 Ω，10 A) F．滑动变阻器(500 Ω，0.2A)
(1)实验中电压表应选用________，电流表应选用________。
(2)为使实验误差尽量减小，要求电
压从零开始变化且多取几组数据，
滑动变阻器应选用________。
(3)请在方框内画出满足实验要求
的电路图，并把图中所示的实验
器材用实线连接成完整的实物电路图。
A
D
E
某同学测量阻值约为25 kΩ的电阻Rx，现备有下列器材：
A．电流表(量程100 μA，内阻约2 kΩ)； B．电流表(量程500 μA，内阻约300 Ω)；
C．电压表(量程15 V，内阻约100 kΩ)； D．电压表(量程50 V，内阻约500 kΩ)；
E．直流电源(20 V，允许最大电流1 A)；
F．滑动变阻器(最大阻值1 kΩ，额定功率1 W)；
G．开关和导线若干。
电流表应选________，电压表应选________。
(填字母代号)该同学正确选择仪器后连接了以
下电路，为保证实验顺利进行，并使测量误差
尽量减小，实验前请你检查该电路，指出电路
在接线上存在的问题：
B
C
在“测绘小灯泡的伏安特性曲线”实验中，小灯泡额定电压为2.5V、电流为0.3A。 部分连线的实物照片如图甲所示，请在答题纸上完成实物连接图；
用伏安法测量一定值电阻的实验，所用的器材及规格如下：
待测电阻Rx(约5 Ω)
直流毫安表(量程0－0.6 A，内阻约2 Ω)
直流电压表(量程0－3 V，内阻约5 kΩ)
直流电源(输出电压3 V，内阻可不计)
滑动变阻器(0－20 Ω，允许最大电流1 A)
电键一只，导线若干
(1)根据所给器材的规格和实验要求，设计电路，
并在图甲和图乙中补画出正确的连接线．
(2)实验开始时滑动变阻器的滑片应滑到_____侧．
(3)如图丙某次测量过程中电压表的读数_____V，
电流表的读数________A.
(4)使用这个电路测量电阻值________．
(选填“偏大”或“偏小”)
解析：(1)由图可知，本题中采用分压接法，因待测电阻阻值与电流表的内阻接近，属于小电阻，故应采用电流表外接法；根据实物图得出对应的电路图如图所示．
(2)为了实验安全，开始时应使测量电路两端的电压为零；故滑动变阻器的滑片滑到最右侧．
(3)电流表采用0.6 A的量程，最小分度为0.02 A，故读数为0.42 A；电压表量程为3 V，最小分度为0.1 V，故读数为2.26 V.
(4)因测量电路采用电流表外接法，因为电压表的分流，使电流表示数偏大，由欧姆定律可知，测量值偏小．
答案：(1)见解析图　(2)右　(3)2.26　0.42　(4)偏小
在做“测定金属丝的电阻率”的实验时，若待测金属丝的电阻约为5 Ω，要求测量结果尽量准确，提供以下器材：
A．电池组(电动势约3 V) B．电流表(3 A，内阻约0.012 5 Ω)
C．电流表(0.6 A，内阻约0.125 Ω) D．电压表(3 V，内阻约4 kΩ)
E．电压表(15 V，内阻约15 kΩ)
F．滑动变阻器(0～20 Ω，允许最大电流1 A)
G．滑动变阻器(0～2000 Ω，允许最大电流0.3 A)
H．开关、导线若干
(1)实验时电流表、电压表和滑动变阻器应分别选取________、________和________．(填写仪器前字母代号)
(2)测电阻时，电流表、电压表、待测电阻Rx在组成测量电路时，应采用电流表________(选填“内”或“外”)接法，测量值比真实值偏________(选填“大”或“小”)．
自我检测
为研究额定电压为2.5 V的某电阻(额定电压下的阻值约2200 Ω)的伏安特性曲线，做了如下实验：
(1)为描绘该电阻的伏安特性曲线，提供的器材如下：
A．毫安表mA(量程2 mA，内阻约30 Ω)
B．电压表V(量程3 V，内阻约3 kΩ)
C．滑动变阻器R1(阻值0～10 kΩ，额定电流0.5 A)
D．滑动变阻器R2(阻值0～10 Ω，额定电流2 A)
E．直流电源(电动势3 V，内阻约0.2 Ω)
F．开关一个，导线若干
滑动变阻器应选用________(选填器材前的字母)．
(2)如图LS1 3所示的实物电路中部分导线已连接，
请用笔画线代替导线将电路补充完整．
2．(1)D　(2)如图所示
在“测定金属电阻率”的实验中,需要伏安法测电阻，测得接入电路的金属丝的长度为l，横截面的直径为d，已知其电阻大约为25 Ω.
(1)在用伏安法准确测其电阻时，有下列器材供选择，除必选电源(电动势1.5 V)、导线、开关外，电流表应选(填代号，下同)________，电压表应选________，滑动变阻器应选________．
电流表A1(量程40 mA，内阻约0.5 Ω)
电流表A2(量程10 mA，内阻约0.6 Ω)
电压表V1(量程6 V，内阻约30 kΩ)
电压表V2(量程1.2 V，内阻约20 kΩ)
滑动变阻器R1(0～10 Ω)
滑动变阻器R2(0～2 kΩ)
请在下面的虚线框内画出设计的实验电路图．
2．(1)A1　V2　R1　如图所示
某同学测量阻值约为 25 kΩ的电阻Rx，现备有下列器材：
A．电流表(量程100 μA，内阻约 2 kΩ)；
B．电流表(量程500 μA，内阻约 300 Ω)；
C．电压表(量程15 V，内阻约 100 kΩ)；
D．电压表(量程50 V，内阻约 500 kΩ)；
E．直流电源(20 V，允许最大电流 1 A)；
F．滑动变阻器(最大阻值 1 kΩ，额定功率 1 W)；
G．开关和导线若干．
(1)电流表应选________，电压表应选
________．(填字母代号)
(2)该同学正确选择仪器后连接了电路如图
所示，为保证实验顺利进行，并使测量误
差尽量减小，实验前请你检查该电路，
指出电路在接线上存在的问题：
5．(1)B　C　(2)①电流表应采用内接法　②滑动变阻器应采用分压式接法
[解析] 直流电源的电压为20 V，为了提高读数的准确度应该选择电压表C，因此待测电阻两端电压不得超过15 V，则通过的电流不超过I＝＝＝600 μA，电流表应该选B.为了减小误差电流表应采用内接法．因为滑动变阻器的阻值远小于待测电阻的阻值，若串联，限流效果不明显，故滑动变阻器应该采用分压式接法接入电路．