17.3 电阻的测量 教案

电阻的测量
教学目的：
熟练掌握电阻的测量方法
教学重点：
伏安法测电阻的实验原理
教学难点：
伏安法测电阻的电路设计及实物器材的选择和连线
教学过程：
一、展示近十年高考物理实验对电阻测量的考查情况及涉及的方法(多媒体)
电阻的测量之所以成为高考的热点：其原因主要是电阻的测量的实验原理及电路的设计可以考查学生的创新能力，电学仪表及变阻器供电电路的选择可以考查学生的综合分析问题的能力，实验线路的连接可以考查学生的动手能力。
电阻测量的方法概括起来有两种：直接测量法和间接测量法(幻灯片)
二、电阻的间接测量
间接测量是先测出电压、电流等一些物理量，再求出电阻的一种方法，这种方法先由实验原理确定测量电路，然后根据电路要求确定滑动变阻器在电路中的连接方式，从而确定实验电路进行测量。电路一般由两部分组成：即电源的供电方式和待测电路的连接
1、电源的供电方式：分压式供电和降压限流式（滑动变阻器的连接）（幻灯片）
2、测电阻的待测电路及连接
原理：
ⅰ)部分电路的欧姆定律：
思考1:如果给你电压表和电流表怎样测电压表的内阻?电流表的量程如何选?
例1．某电压表的内阻在20千欧～50千欧之间，现要测量其内阻，实验室提供下列可选用的器材:　　待测电压表V（量程3V）　　电流表A1（量程200μA）　　电流表A2（量程5mA）　　电流表A3（量程0.6A）　　滑动变阻器R（最大阻值1KΩ）　　电源ε（电动势4V）　电键K。
所提供的电流表中，应选用_______________________（填写字母代号）。（2）为了尽量减小误差，要求测多组数据。试在方框中画出符合要求的实验电路图（其中电源和电键及其连线已画出）。解．A1（2分），如右图（4分，线路有错就不给这4分）
例2：实验室内有一电压表〇mV，量程为150mV，内阻约为150Ω。现要将其改装成量程为10mA的电流表，并进行校准。为此，实验室提供如下器材：干电池E(电动势为1.5V)，电阻箱R，滑线变阻器R′，电流表〇A(有1.5mA，15mA与150mA三个量程)及开关K。
(a)对电表改装时必须知道电压表的内阻。可用图示的电路测量电压表的内阻。在既不损坏仪器又能使精确度尽可能高的条件下，电路中电流表〇A应选用的量程是。若合上K，调节滑线变阻器后测得电压表的读数为150mV，电流表〇A的读数为1.05mA，则电压表的内阻RmV为。(取三位有效数字)
(b)在对改装成的电流表进行校准时，把〇A作为标准
电流表，画出对改装成的电流表进行校准的电路原理图(滑线变阻器作限流使用)，图中各元件要用题中给出符号或字母标注。图中电阻箱的取值是(取三位有效数字)，电流表〇A应选用的量程是。
解．（18分）⑴6.124(6.123～6.125均给分)⑵（a）1.5mA，143Ω；（b）如图所示16.8Ω15mA
ⅱ)并联分流原理：
用于测电流表的内阻
（幻灯片）分流半偏法电路原理：(99年至01年高考题都考查过)
练3．实验室中现有器材如实物图1所示，有：电池E，电动势约10V，内阻约1Ω；电流表A1，量程10A，内阻r1约为0.2Ω；电流表A2，量程300mA，内阻r2约为5Ω；电流表A3，量程250mA，内阻r3约为5Ω；滑线变阻器R2，最大阻值100Ω；开关S，导线若干要求用图2所示的电路测定图中电流表A的内阻。
（1）在所给的三个电流表中，哪几个可用此电路精确测出其内阻？答：
（2）在可测的电流表中任选一个作为测量对象，在实物图上连成测量电路。
（3）你要读出的物理量是。
用这些物理量表示待测内阻的计算公式是。
解．（1）A2、A3（2）若r3，实物图如下：
（3）A2、A3两电流表的读数I2、I3和电阻箱R1的
阻值Rx，
练4、从下表中选出适当的实验器材，设计一电路来测量电流表的A1内阻r1要求方法简捷，有尽可能高的测量精度，并能测得多组数据。电流表（A1）量程10mA，内阻r1待测（约40Ω）；电流表（A2）量程500μA，内阻r2=750Ω；电压表（V）量程10V，内阻r3=10KΩ,电阻（R1）起保护电阻用；滑动变阻器（R2）值约50Ω；电池（E）电动势为1.5V，内阻很小；电键（K）；导线若干（1）在虚线方框中画出电路图，标明所用器材的代号:　
若选测量数据中的一组来计算r1，则所用的表达式为r1=__________________，式中各符号的意义是：______________________________________________________________。
　解（1）如图所示。（5分。若电阻R1与电池串联，不扣分；若R2用作限流电阻，正确的同样给分。）　　
　（2）I1表示通过电流表A1的电流，I2表示通过电流表A2的电流，r2表示电流表A2的内阻。（3分，未说明r2的不扣分。）
ⅲ）串联分压原理：
分压半偏法测电阻
例3：一电流表直接接在一低压稳压电源上时恰好满偏，示数为0.5mA，给它串联一个120Ω的电阻后接在同一电源上时示数为0.25mA（恰好半偏），则该电流表的内阻为多大？（120Ω）
ⅳ)等效法：略
②电路的连接及注意事项（出示幻片）
a、注意事项：
ⅰ)连线时，开关要处于断开状态；开关闭合前变阻器的滑片位置要合理（限流时阻值大，分压时阻值小）
ⅱ）电压表、电流表的正负极及量程的正确选择
ⅲ)各导线要接在接线柱上，不应在中间分叉
b、基本方法
ⅰ)画出实验电路图
ⅱ）分析各元件的连接方式，明确电表的量程
ⅲ)画线连接各元件（先用铅笔）；连线顺序先连主干路，再连支路，先串连后并联；从电源正极开始、开关、滑动变阻器。最后检查。
练习1：测金属丝的电阻（阻值约为10Ω），要求得到多组数据试设计电路并在实物图上连线
练习2、图中是用伏安法测电阻的实验所需的器材实物图，器材规格如下：（1）待测电阻Rx（约100Ω）；（2）直流毫安表（量程0～10mA，内阻50Ω）；（3）直流电压表（量程0～3V，内阻5kΩ）；（4）直流电源（输出电压4V，内阻可不计）；
（5）滑动变阻器（阻值范围0～15Ω，允许的最大电流1A）；（6）开关一个，导线若干。根据器材规格和实验要求，在本题的实物图上连线．练习．（8分）用伏安法测电阻时，由于电压表、电流表内阻的影
响，使测量结果总存在误差，而按图11所示电路进行测
量，由电压表、电流表内阻造成的误差可以消除。
（1）请你简要写出下面还未完成的主要操作步骤，并用字母表达出相应的测量值。
①闭合开关S1，开关S2接2，调节R和R′，使电压表读数接近满量程，读出电流表和电压表读数I2，、V2。
②保持R′不变_________________________________________。
（2）写出待测电阻Rx的表达式：Rx=___________________________。
解．(共8分)(1)开关S2接1，调节R，使电压表读数接近满量程，读出电流表和
电压表读数I1、U1。(3分)(2)，(3分)得：