教科版_选修3-1_ 第二章 直流电路 _ 2. 电阻定律课件62张PPT

电学基本实验
仪器的使用
一、高考大纲(实验部分)的说明
1.要求会正确使用的仪器主要有：刻度尺、游标卡尺、螺旋测微器、天平、秒表、电火花计时器、弹簧秤、温度表、电流表、电压表、多用电表、滑动变阻器、电阻箱，等等.
2.要求认识误差问题在实验中的重要性,了解误差的概念，知道系统误差和偶然误差；知道用多次测量求平均值的方法减小偶然误差；能在某些实验中分析误差的主要来源；不要求计算误差.
3.要求知道有效数字的概念，会用有效数字表达直接测量的结果.间接测量的有效数字运算不作要求.
二、电学实验的七大问题：
1、仪器的原理、用途（活用）、改装、及选择；
2、实验目的、原理及实验条件的控制；
3、伏安法测量电路中安培表内、外接法的选择；
4、供电电路中滑线变阻器分压、限流接法的选择；
5、实验操作（含仪器读数方法、实物连线、开关控制及初始状态的设置）；
6、实验数据记录表格设计、实验数据分析、处理及结论的得出；
7、实验误差的分析及减少误差的措施。
三、电学实验设计以电阻测量为中心展开，而关键则是电流、电压的测量。
E
电压表
电流表
灵敏电流计（表头）
电阻箱
多用电表
滑动变阻器
按照仪器的读数过程是否需要估读可分为两大类：
一、不需要估读的仪器
此类仪器有游标卡尺、秒表、电阻箱。
二、需要估读的仪器
此类仪器有刻度尺、弹簧秤、温度计、天平、螺旋测微器、电流表、电压表、多用电表等 。
四、电学实验基础
(一)电学实验仪器的使用常规
1．弄清仪器的量程
我们常用的电流表有0～0.6A和0～3A两挡量程，电压表有0～3V和0～15V两挡量程．
2.弄清仪器的最小分度
电流表0～0.6A挡的最小分度是 ，0～3A挡的最小分度是 .电压表0～3V挡的最小分度是 ，0～15V挡的最小分度是 .
0.02A
0.1A
0.1V
0.5V
3.弄清仪器的读数方法
读数的基本原则是：凡仪器最小刻度是10分度的，要求读到最小刻度后再 （估读的这位是不可靠数字）；凡仪器最小刻度不是10分度的，只要求读到 ，不再往下估读。
往下估读一位
最小刻度所在的这一位
例1
4.检查并调整机械零点
使用仪器前，一定要检查零点．这样才能得到正确的测量结果．我们用的指针式电表上都有调零螺丝，用螺丝刀可以调整指针的机械零点．
5.正进负出
【例1】如图所示是电压表的刻度盘。若当时使用的是该表的0-3V量程，那么电压表读数为多少？若当时使用的是该表的0-15V量程，那么电压表读数又为多少？
解：0-3V量程最小刻度是0.1V,是10分度的,因此要向下估读一位,读成1.15V（由于最后一位是估读的，有偶然误差,读成1.14V-1.17V之间都算正确）.. 0-15V量程最小刻度为0.5V，不是10分度的，因此只要求读到0.1V这一位，所以读5.7V（5.6V-5.8V之间都算正确）。
返回
基本仪器的读数
0
0.2
0.4
0.6
A
读数：0.14A
基本仪器的读数
读数：0.37A
0
0.2
0.4
0.6
A
基本仪器的读数
0
5
10
15
V
读数：10.5V
基本仪器的读数
0
5
10
15
V
读数：9.3V
多用电表的读数方法可根据具体的情况结合以上三种读数方法进行读数。
+
—
图 9
当指针位置如9图中灰三角箭头所示，则测量的是直流电流，量程为10mA，由于表盘最小分度值不是一个单位，在读出3.2以后，不应该再向下估读，所以测量结果为
3.2mA
+
—
图 9
当指针位置如图9中白三角箭头所示，测量的是直流电压，量程为50V，由于表盘最小分度值是一个单位，在读出16V后，还应该估读下一位，所以测量结果为
16.0V
+
—
图 9
当指针位置如图9中黑三角箭头所示，测量的是电阻，倍率为×100，按表盘最上方的刻度可知，表盘最小分度值不是一个单位读数，在读出34以后，不应该再向下估读，所以测量结果为
34×100Ω=3.4×103Ω
0
Ω
2k
∞
500
5
40
100
200
1k
10
20
×100
×1k
×10
×1
Ω
11.读数 Ω
20
读数：150
0
Ω
2k
∞
500
5
40
100
200
1k
10
20
×100
×1k
×10
×1
Ω
10.读数 Ω
读数：2.5×103
如图5所示，此电阻箱的读数为
图 5
92.8

3、电阻箱
因为电阻箱的特殊结构，我们在进行电阻调节时是按照电阻箱上各档的倍率进行电阻的调节的，所以电阻箱的电阻是不能连续调节的，因此读数时也不需要估读。
例2. 右图是解：电阻箱面板上有6个旋钮，每个旋钮上方都标有倍率。将每个旋钮的指针所指的数值（都为整数）乘以各自的倍率，从最高位到低位依次读出来，就得到这时电阻箱的实际阻值。注意图中最左边的两个黑点是表示的是接线柱。若指针位置如图所示，则阻值为
电阻箱示意图，试读出当时电阻箱的阻值。
84580.2Ω
电表的量程选择
测量值不超过电表的量程；测量值应使
表针有较大的偏转范围，一般在1/2量程以上。
电流表和电压表的互换
若已知电流表的内阻为R，可以读出流过本身的电流I，由U=IR可以算出电流表两端的电压，在此意义上，电流表是量程很小的电压表。
若已知电压表的内阻为R，可以读出本身两端的电压U，由U=IR可以算出流过电压表的电流，在此意义上，电压表是量程很小的电流表。
电表的改装
比较项目
电流表内接法
电流表外接法
电路
测量结果
R测 Rx
R测 Rx
误差原因
?
?
适用条件
?
?
电流表的分压
电压表的分流
R>>RA
RV>>R
= U/I >
＝U/I<
二、恒定电流实验常规
1.伏安法测电阻——被测电路
内接法和外接法的选择
a：阻值判断法：
待测电阻值的阻值RX< 较小约几欧～几十欧时，采用外接法误差较小。
当Rx》RA即阻值较大约几千欧以上时，采用内
接法误差较小。
b：倍率比较法：
如果RV/Rx>Rx/RA采用外接法误差小
如果RV/Rx c：实验探测法：
A
V
a
b
三、滑动变阻器的限流接法与分
压接法?/
思考：滑动变阻器在电路中的作用？
比较项目
限流接法
分压接法
?
电路
RX电压调节范围
?
?
RX电流调节范围
?
?
灯泡电流相同时电路消耗总功率
?
?
闭合前触头的位置
?
?
IE
(I+I’)E
b
a
0 ~ E
三、滑动变阻器的两种接法
1、限流式：如图1所示，电阻Rx两端电压调节范围：________
优 点： 电路结构简单，优先选用。
局限性:（1）待测电阻两端电压或电流___________开始变化。
（2）当___________时，调节范围很小。
2、分压式：如图2所示，电阻Rx两端电压调节范围：__________
缺 点：电路结构复杂，限流接法不能满足需要时才选用。
优 点：（1）待测电阻两端电压或电流能________开始变化。
（2）调节范围最大。不论电压表或电流表量程如何，
一定不会超量程。
3、何时采用分压式接法？
从零
不能从零
选择方法――
通常变阻器以限流接法为主，但在下列三种情
况下，必须选择分压接法。
A：题目所提供的实验仪器选择限流接法时，线路中的电
流超 过了电表的量程或某一元件的最大允许通过电流。
B:? 变阻器的电阻远小于被测电阻或电路中串联的其它电阻阻值，变阻器的阻值变化时，电路中的电流
变化太小。
C：要求待测电路的电压从零开始连续变化。
A
A
V
V
参考答案：
例3：
【例3】有一待测电阻RX（阻值约100Ω），现要用伏安法准确
测量其阻值，所用电压表内阻约为500Ω，电流表内阻约为5Ω，滑动变阻器阻值为200Ω。为了尽可能准确地测量电阻，请你画出电路原理图。
【变式3】有一待测电阻RX（阻值约100Ω），现要用伏安法准确测量其阻值，所用电压表内阻约为5000Ω，电流表内阻约为5Ω，滑动变阻器阻值为10Ω。为了尽可能准确地测量电阻，请你画出
电路原理图。
变式3：
参考答案：
例4：
（1）
电 源：4V
电压表：V1
电流表 ：A2，
滑动变阻器：10Ω
【例4】某同学测绘标有“3.8V ，0.25A”的小灯泡的灯丝电阻随电压变化图象。
（1）除了导线和开关外，有以下一些器材可供选择：
电流表A1（量程200mA，内阻约2Ω） 电压表V1（量程5V，内阻约5kΩ）
电流表A2（量程0.6A，内阻约0.3Ω) 电压表V2（量程15V，内阻约15kΩ）
滑动变阻器（阻值范围0-10Ω）
滑动变阻器（阻值范围0-2kΩ）
电源（电动势为1.5 V，内阻约为0.2Ω）；
电源（电动势为4 V，内阻约为0.04Ω）。
（1）为了调节方便，测量准确，实验中应选用的器材（填器材的符号）。
电源 ______电压表______，电流表 ______，滑动变阻器______
（2）请在上面方框内画出电路原理图。
四、实验器材的选择（高考重点、学习难点）
（2）
分压式接法，选小原则（连续性好）
实验器材选取的原则
安全性原则
精确性原则
操作方便性原则
为了测量一个量程0～3V、内阻约数千欧的电压表的内电阻，可采用一只电流表与它串联后接入电路。
（1）本实验测量电压表内电阻依据的公式是____，指出式中各物理量的含义_________
（2）若提供的实验器材有：A．待测电压表；
B．电流表A1（0～0.6A，内阻约0.2Ω）；
C．电流表A2（0～100mA，内阻约2Ω）；
D．电流表A3（0～10mA，内阻约50Ω）；
E．滑动变阻器（0～50Ω，额定电流0.5A）；
F．直流电源（输出电压6V）；
G．开关、导线。
为减小读数误差，多次测量取平均值，应选用的实验器材为_______（填英文序号即可）。
（3）在虚线框内画出正确的实验电路图，并在右侧进行实物连图。
（2）D、E、F、G
参考答案：
分压
分压外接
×
×
×
×
×
×
×
实物连图注意问题
接线要到柱上
电表量程、正负要准确
导线不交叉，不能跨过仪器
开关要控制整个电路
【巩固练习】在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验中，小灯泡标有“3.8V、1.14W”字样；电压表V量程5V，内阻约为5kΩ；直流电源E的电动势4.5V，内阻不计；开关S及导线若干；其他供选用的器材还有：
电流表A1量程250mA，内阻约为2Ω；
电流表A2量程500mA，内阻约为1Ω；
滑动变阻器R1阻值0-10Ω；
滑动变阻器R2阻值0-2kΩ。
为了使调节方便，测量的准确度较高：
（1）实验中应选用电流表 ，滑动变阻器 。
（2）在虚线框内画出实验电路图。
（3）这个实验的系统误差是由______________
引起的，小灯泡电阻的测量值_______真实值（填“大于”、“等于”或“小于”）。
A2
R1
小于
电压表分流
【巩固练习】参考答案
（1）实验中应选用电流表____，滑动变阻器____
（2）在虚线框内画出实验电路图。
（3）这个实验的系统误差是由__________引起的，
小灯泡电阻的测量值______真实值（填“大于”、“等于”或“小于”）。
（4）由正确实验操作得到的数据描绘出小灯泡的伏安特性曲线如图（1）所示，将本实验用的小灯泡接入图（2）所示的电路，电源电压恒为6V，定值电阻R1=30Ω。电流表读数为0.45A，此时小灯泡消耗的实际功率为 W。 （不计电流表的内阻）。
A2
R1
小于
电压表分流
I
I1
I2
由图知：
解析：
伏安法变式(测表的内阻）
1.安安法测电阻?
电阻测量的其它方法
2.伏伏法测电阻。
A
用以下器材测量电阻Rx的阻值(900～1 000 Ω);电源E,具有一定内阻,电动势约为9.0 V;电压表V1,量程为1.5 V,内阻r1=750 Ω;电压表V2,量程为5 V,内阻r2=2 500 Ω;滑动变阻器R,最大阻值约为100 Ω;单刀双掷开关S,导线若干.?
(1)试画出测量电阻Rx的一种实验电路原理图(原理图中的元件要用题图中相应的英文字母标注.)?
1、“心中有理”—测量电阻的原理要清楚：VA-AA-VV
2、“口中能算”—根据原理“估算”选器材，确定测量电路。
3、“眼中有路”—会选电阻（差不多或小）确定控制电路。
4、“手到成功”—能根据原理列式求解，并能进行误差分析。
电路图一
电路图二
(2)若电压表V1的读数用U1表示,电压表V2的读数用U2表示,则由已知量和测得量表示Rx的公式为Rx= .
螺旋测微器读数
2、螺旋测微器
螺旋测微器度数规则:
1、精确度0.01mm 向后估读一位，读到千分之一
毫米位（用毫米作单位，小数点后三位）
2、满0.5mm的在固定刻度上读出，不足0.5mm的在
可动刻度上读出。
3、读数规则：
固定刻度（毫米）+可动部分格数ⅹ0.01（毫米）
注意：一定要看（判断）半毫米刻度线是否已经露出.
读数练习
1.
2.
mm
mm
3.
4.
mm
mm
不需要估读的仪器
1、游标卡尺
游标卡尺是一种测量长度的一起，常用的游标卡尺有10分度、20分度和50分度三种，这三种游标卡尺的精确度分别为0.1mm、0.05mm和0.02mm。读数方法为：测量值=主尺的读数+（游标尺与主尺对齐的刻度线格子数×精确度），故用游标卡尺测量长度是不要估读。
图1
例如：
图1的读数为
图2的读数为
图3的读数为
图2
图 3
29mm+8×0.1mm=29.8mm
5mm+3×0.05mm=5.15mm
8mm+15×0.02mm=8.30mm