1、電學實驗專題-伏安法測電阻 實驗四:伏安法測電阻 伏安法測電阻,是初中物理中的一個重要實驗。幾乎集中了初中電學的所有重點知識,如串聯電路的電流、電壓特點,電流表、電壓表的使用及讀數,電學實驗的操作步驟,實驗故障,滑動變阻器的使用,歐姆定律,電阻的計算、表格的設計等。一、概念 1. 定義:用電壓表和電流表分別測某一導體兩端的電壓和通過電流,根據歐姆定律I=U/R的變換公式R=U/I 求得導體電阻的方法。 2. 實驗依據:R=U/I3. 測量的物理量:U ,I4. 實驗電路圖5. 實驗步驟:(1根據電路圖連接實物。實驗時注意事項: 熟悉伏安法測電阻的實驗電路圖。 連接電路時,滑動變阻器的電阻處于電

2、阻最大的狀態,開關應斷開。對于三個基本電路儀器的連接處理: 連接完畢,在待測電阻值無法估計時,電流表、電壓表都應選大量程或用試觸的方法選擇量程以免損壞電表。 實驗中存在誤差。為了減小誤差,應選擇適當的量程并進行多次測量再取平均值。 (2檢查電路無誤后,閉合開關S ,三次改變滑動變阻器的阻值,分別讀出電流表、電壓表的示數,填入表格。(3算出三次R x 的值,求出平均值。 (4整理器材。6. 數據的記錄:多次測量求平均值。.知識結構滑動變阻器變阻(“一上一下” 阻值最大(“滑片遠離下接線柱” _聯在電路中 電流表 “_”接線柱流入,“_”接線柱流出量程選擇:算最大電流I=U/R x_聯在電路中電壓

3、表 “_”接線柱流入,“_”接線柱流出 量程選擇:物理量 實驗次數 電壓(伏 電流(安 電阻(歐 R x 阻值(歐12 37. 滑動變阻器的作用:多次改變待測電阻兩端電壓和通過它的電流,實現多次測量,取平均值,減小誤差。8.改變待測電阻兩端電壓的操作方法:串聯接入一個滑動變阻器,改變滑片的位置或更換電池節數。9、解題方法:U=U 1+IR滑 【例1】(“探究電流與電壓關系”實驗和“伏安法測電阻”實驗相比較:需要測量的物理量 (選填“相同”或“不同”,實驗目的 (選填“相同”或“不同”。“探究電流與電壓關系”實驗中,進行多次實驗,是為了 ;“伏安法測電阻”實驗中,進行多次實驗,是為了 。 Tip

4、s :本題來自2012年松江區一模卷第24題,這道題引出了伏安法測電阻和探究電流電壓關系的實驗目的的不同,起到承上啟下的作用。Key :(5相同;(6不同;(7得出普遍規律;(8(多次測量取平均值,減小誤差。 題型分類: 題型一:填表.典例精講【例1】(在“用電流表、電壓表測電阻”的實驗中,小明同學按圖14連接電路進行實驗。電源電壓保持不變,所用滑動變阻器上標有“20 2A”字樣。(1在閉合電鍵S前,他應將滑動變阻器的滑片置于圖中_端。(選填“A”或“B” (2他實驗步驟正確,剛閉合電鍵時,將電壓表、電流表的示數記錄在序號1中。接著,他移動滑片到中點位置(即滑動變阻器接入電路的電阻為10歐,將

5、電壓表的示數2.5伏記錄在序號2中。當他將滑片移動到A端時,將電流表的示數0.36安記錄在序號3中。請在上表中將該同學尚未記錄的數據填寫完整,并計算出電阻值。(計算電阻時,精確到0.1歐 Tips:本題來自2009年虹口區一模第25題,解決此類問題需要謹記串聯電路的特點,即可迎刃而解! Key:(1B (2 小試牛刀:(某同學用蓄電池、電壓表、電流表、滑動變阻器、電鍵和若干導線,測定電阻R X的值。所有元件均完好,電源電壓保持6V不變。其電路連接情況如圖21所示。 (1觀察圖21的電路連接情況可知,a表是_表(選填“電壓”或“電流”。請指出此電路的連接需要改進的是(只需指出一處:_。(2閉合電

6、鍵,當滑片在某個位置時,電壓表、電流表的示數已填入表中。不久電壓表意外損壞,該同學繼續實驗,在移動滑動變阻器滑片的過程中,發現電流表示數的變化范圍為0.200.58安。根據該實驗情況,請在下表中補上有關數據,并求出R X的阻值。(計算電阻時,精確到0.1歐 Tips :本題來自2009年閔行區一模卷第31題,我們可以這樣提問學生:“本題與例題之間有什么相似之處?又有什么不同呢?解題的時候需要注意什么呢?” Key :(1電壓;滑片應移至滑動變阻器接入電路的阻值最大/滑片應移至最左端。(2 題型二:求阻值、電源電壓例2.(在測量某一定值電阻R x 阻值的實驗中,張王同學選定了如下左圖所示的器材進

7、行實驗。實驗過程中,由于張王同學的疏忽,做完實驗后他才發現,把測量的電流值都寫在草稿紙上而忘記填入記錄表格中。 (1請你幫助張王同學把記錄在草稿紙上的電流值對應填入上述表格中,并寫出你所依據的物理規律是 ; (2根據測量數據計算該定值電阻的阻值為_歐(小數點后保留一位數字; (3根據實驗所需電路,用筆畫線代替導線完成下左圖中的實物連接;電壓(V 電流(A 電阻( 電阻(1 2.7 0.282 0.2 30.58 (4滑動變阻器在實驗中除能起保護電路的作用外,另一個主要作用是。 Tips:本題來自2007年靜安區二模卷第4題,我們可以這樣問學生:“(1什么時候電流最大?(2什么時候電壓最大?”

8、Key:(1從左向右依次填入0.10,0.18,0.30,0.42,0.50;依據是:電阻一定時,通過電阻的電流隨電壓的增大而增大(25.1(3實物圖連接略(4(改變電阻兩端的電壓和通過的電流,多次測量求平均值 小試牛刀:(某同學用電壓表和電流表測定電阻R1的阻值,實驗用的電源電壓不變,滑動變阻器上標有“20 2A”字樣。他正確連接實驗電路,實驗步驟正確,閉合電鍵S,觀察到電壓表和電流表示數分別為2伏和0.2安。該同學繼續實驗,又測得兩組數據,記錄在如下表格中。請完成以下各項要求(計算結果保留1位小數: (1該同學所用電源電壓為伏;(2待測電阻R X的阻值為歐;(3該同學設想進行第4次實驗:通

9、過調節滑動變阻器的滑片,使電壓表的示數為1.5伏,再觀察電流表示數。請問這次設想能否實現(選填“能”或“不能”,主要原因是。Tips :本題來自2009嘉定區一模卷第25題,解題技巧與例題同. Key :(16 ;(210.2(3不能; 滑動變阻器阻值太小或電源電壓太大。 例3.(根據“用電流表、電壓表測電阻”的實驗,完成下列要求。(1根據圖14(a 所示電路,閉合電鍵前應該將變阻器的滑片p 移至最_端(選填“左”、“右”。 (2實驗所用滑動變阻器標有“20 2A ”字樣,電源電壓為6伏且不變,所有元件均完好。閉合電鍵,在移動滑片的過程中,發現電流表示數的變化范圍為0.2安0.58安,根據這一

10、信息,可以測出的電阻值分別為_歐和_歐。(3移動變阻器滑片p 至某一位置時,電壓表、電流表的示數分別如圖14(b 、(c 所示,則待測電阻的阻值為_歐。(4根據以上測得的數據,接下來要做的一項工作是:_。Tips :本題來自2012年青浦區一模卷第25題,此類題型關鍵在于學生能不能意識到“(1什么時候 電流表會顯示最大?(2什么時候電壓表會顯示最大?(3最大是多少?(4和電源電壓之間有什么關系?”Key :左; 10歐;10.3歐;10歐;求平均值 題型三:電表讀數及操作不當問題例4.(在做“用電流表、電壓表測電阻”的實驗中,甲、乙兩同學各自用完全相同的器材測定同一規格的電阻,且所用電源的電壓

11、保持不變。連接電路時,他們均先將變阻器的滑片置于一端,然后將變阻器與其它所需器材串聯,并將電壓表并聯在待測電阻兩端。甲同學閉合電鍵后,電壓表的示數如圖14(a 所示。乙同學連接完最后一根導線后,就觀察到電壓表和電流表的示數如圖14(b 和(c 所示。圖(a(b (c SR3 15V0.6 3 A (a (b 圖 12 甲、乙兩同學相互討論后,發現了各自實驗操作中的不當之處,其中乙同學的操作不當之處為 。 該實驗所用電源的電壓為 伏,滑動變阻器的最大阻值為 歐。 甲同學重新且正確實驗,觀察到電壓表、電流表的示數分別為1.7伏,0.16安,此時待測電阻的阻值為 歐(計算結果保留1位小數。 Tips

12、 :本題來自2012年靜安區一模卷第29題,解題技巧與例題同,但需要注意最后一小題計算結果需保留1位小數 . Key :(11連接電路時,電鍵已閉合 (12 3; (1320。 (1410.6小試牛刀:小王同學在“用電流表、電壓表測電阻”的實 驗中,將最后一根導線連接完畢后,發現電流表和電壓表都有較大的示數,其原因可能是:和 。他在發現問題后,重新進行實驗,前兩次測得的電阻值分別為5.2歐和5.4歐。第三次測量時,電流表和電壓表的示數如圖12(a 、(b 所示,則第三次測得的電阻值為 歐。該待測電阻的阻值為 歐。Key :在連接電路時,電鍵處于閉合狀態;滑動變阻器的滑片處于連入電路阻值較小處;

13、5.0;5.2。題型四:電路異常及故障判斷例5.(小華同學做“用電流表、電壓表測電阻”的實驗,實驗器材齊全且完好,電源電壓保持不變。小華正確串聯實驗器材,并將滑片放置于變阻器的一端,然后將電壓表并聯在電路中。閉合電鍵后,兩電表的示數如圖19所示。接著移動變阻器的滑片到另一(a (b (c 圖14端時,觀察到電流表的示數逐漸增大為0.58安,而電壓表的示數始終保持不變,則他在連接電路時存在的問題是 。經過思考,小華重新實驗,他正確連接電路,操作步驟正確,閉合電鍵后,發現兩電表指針所指的刻度仍與圖19所示一致。則小華同學在實驗中使用的滑動變阻器的最大電阻為歐。繼續移動變阻器的滑片,當滑片位于中點位

14、置時,電流表的示數為0.2安。則此時測得Rx 的阻值為 歐。滑動變阻器在該實驗中可以起到保護電路的作用,而且還可以起到 作用。Tips :本題來自2012年楊浦區一模卷第28題,重點在最后一小問,很多學生的答案都是“多次測量 取平均值”,造成遺漏,所以這時候教學過程中我們需要提問一下學生:“為什么滑動變阻器可以實現多次測量取平均值呢?它是通過什么來實現呢”Key : 電壓表并聯在電源兩端; 50; 12.5; 改變待測電阻兩端的電壓,多次測量,取平均 值,減小誤差。小試牛刀:25.某小組同學在“用電流表、電壓表測電阻”的實驗中,用若干節干電 池作電源,所用滑動變阻器上標有“10 2A ”字樣。

15、(1他們連接的電路中還有一根導線尚未連接,如圖15(a 所示。請用筆畫線代替導線補上,補上后的電路能夠測未知電阻R X 。 (2實驗開始,他們閉合電鍵,發現無論是按補上導線后的圖15(a 還是按圖15(b 的操作,甚至改變滑動變阻器的滑片位置,所看到的現象均為電流表有示數,電壓表無示數。經過討論他們一致認為可能是電壓表發生了故障。于是決定在不使用電壓表的情況下繼續實R XA B C R X A B C(a (b 圖15 AV 圖19驗,并且分別測出了電路中最小電流I 1和最大電流I 2。接著改變干電池的節數,又重復做了兩次實驗。請在虛線方框內畫出他們重新設計的實驗電路圖。(3他們設計的實驗數據

16、表格如下,請你完善表格中的欄目并簡單敘述設計此欄目的理由:_。(4根據他們測出的物理量寫出計算未知電阻的表達式:R X = 。 Tips :本題來自2012年黃浦區一模卷第25題,實際上此題問理由,實則在問滑阻的作用,知道了這一點就可迎刃而解! Key :略;略;R X 的平均值(歐;實現多次測量,求電阻R X 的平均值,減小誤差;R X =10 I 1/(I 2-I 1(歐例6.(某同學利用電壓表和電流表測量電阻R x 的阻值,所用的電源由兩節新干電池組成,選用的滑動變阻器上標有“20 2A”字樣。他按圖16連接電路,實驗步驟正確,閉合電鍵S 后,無論怎樣移動滑動變阻器的滑片,電壓表始終無示

17、數。已知電路中各處均接觸良好,除電阻R x 和滑動變阻器R 外,其它元件均完好。 (1若電路中只有一處出現故障,則故障可能是_(選填“R x 斷路”、 “R 斷路”或“R x 短路”。(2若第(1小題的判斷正確,則在R x 兩端接入一根導線后,閉合電鍵S ,兩電表的示數情況為_。(3排除故障后,該同學按正確步驟進行實驗,閉合電鍵S ,兩電表示數如圖17(a 、(b 所示,他記下實驗數據后,進行計算,然后整理實驗器材,完成實驗。 實驗次數干電池節數 I 1(安 I 2(安 R X (歐( 1/ / / / /2/ / / / 3/ / / /(a該同學的計算結果R x=_歐。(b你認為該同學的實

18、驗結果是否合理?簡述理由:_。 Tips:本題來自2007年盧灣區二模卷第25題,關鍵在于讓學生知道“V=0時,R會產生斷路還是短路的趨勢?” Key:(1R斷路(或R短路。(2電壓表無示數,電流表無示數(或電壓表無示數,電流表有示x數。(3(a10;(b不合理,沒有多次測量取平均。 小試牛刀:小麗和小華在做“用電流表和電壓表測電阻”的實驗。(1請你幫助他們在實物連接圖13中,用筆畫線代替導線將實物圖連線補充完整(要求:滑動變阻器的滑片向右移動時,電流表的示數變大。_(用2B鉛筆在答題紙的相應位置連線 (2當小麗完成電路連接后準備閉合開關時,同伴小華提醒她電路還有一處不妥當,你認為是:。(3在

19、測量中小麗觀察到電流表示數如圖14所示,則I=安。若此時電壓表示數為2.5伏,則電阻的阻值為_歐。小華建議她還應多次測量,最后求出電阻的平均值。這樣做的目的是_。(4在實驗過程中,小麗突然發現電流表沒有示數,而電壓表有示數,且接近于電源電壓,則故障可能是:。 Tips:本題來自2010年松江區一模卷第25題,本題的考點集中在了故障分析上,我們可以這樣問學生:“電壓表有示數,且接近于電源電壓意味著什么問題?” Key:(1連線畫圖(右端;(2小麗沒有將滑動變阻器的滑片放在阻值最大的位置上(左端;(3 0.5;5;(4可以減小誤差;待測電阻處斷路 iii.強化訓練<建議用時5分鐘!>

20、iv.專題檢測1.(在實驗室里,我們通常用 法來測定電阻的阻值,即只要測出電阻兩端的 和通過它的 ,就可以用公式 算出電阻的阻值.根據這一實驗要求,除待測電阻外,還必需的器材是 、 、 、 、 .答案:伏安;電壓;電流;R=IU;開關;導線;電壓表;電流表;電源 2.(在“用電流表、電壓表測電阻”的實驗中,填寫空格處內容。答案:實驗目的;R =U /I ;斷開;連入電路的電阻最大 不能說的秘密(1S 斷開時,阻值最大(2U=U 1+I 2R 2(3U 2=U 時,滑阻=0(4I 最小時R 最大(5A 通常為00.3(6滑阻作用與測功率不同(7V=0時內短外斷實驗名稱 ××&

21、#215;×××:伏安法測電阻,要求多次測量,求電阻的平均值。 實驗原理: 。 實驗步驟: 在連接實驗器材的過程中,電鍵應該處于 的位置; 滑動變阻器的滑片放在 的位置。 (1通過分析可知A點在滑動變阻器中的側(選填“左”或“右”。(2請在下表中將該同學尚未記錄的數據填寫完整,并計算出電阻值。(計算電阻時,精確到0.1 Tips:此類題型主要問題在于很多學生沒有辦法從定值電阻和滑動變阻器之間電流和電壓的相互聯系,建立等式關系。所以我們可以這樣引導:“已經知道了一組電流和電壓,怎樣求出電源電壓和定值電阻呢?” Key:(1右;(2 4.(小明同學在做“用電流表、電壓

22、表測電阻”的實驗中,器材均完好,所用電源電壓為6伏,滑動變阻器上標有“20 2A ”字樣。(1在圖13所示的電路中,有一根導線尚未連接,請用筆畫線代替導線在圖中正確連接。 (13 (用2B 鉛筆在答題紙的相應位置連接(2小明同學正確連接好電路,閉合電鍵后,電流表、電壓表示數如下表所示。請你根據表中電流表、電壓表示數可能出現的幾種情況,幫助小明判斷故障原因(均選填“待測電阻斷路”、“待測電阻短路”、“滑動變阻器斷路”或“滑動變阻器短路”。(3經討論,該小組同學重新連接,并按照正確步驟實驗,在滑片P 移到中點位置時,電流表A 的示數如圖14所示,讀數是 安,這時候測得的待測電阻的阻值是 歐。(4為

23、了減小實驗誤差,必須多次改變待測電阻兩端的電壓,可采用的操作方法是 。From :本題來自2012年松江區一模卷第25題 Key :(13略(14待測電阻短路(15待測電阻斷路(160.4(175(18多次改變滑動變阻器的滑片位置5.(小李和小王同學做了不同的電學實驗,他們的實驗報告分別如下。電流表示數(A 電壓表示數(V 故障原因 0.3 0 ( 06( A2 10.230.40.6 0.6 3圖14SR0.6 3A圖133 15V請將實驗報告中空白處填寫完整。小王同學做實驗二時,閉合電建S 前,應將滑片P 向 端移動(選填“a ”或“b ”。 小王同學比較兩個實驗后,覺得應該將實驗表格進一

24、步完善,表一和表二都補充了第四列,請正確填寫欄目 , 。小李同學比較兩個實驗后,提議兩個實驗都應增加一行:“當導體兩端的電壓為0伏時,通過該導體的電流值為0安”。小李的提議是否必要,請簡要說明理由:。答案:若干不同導體; R =U /I ;待測電阻; b 。 電壓/電流(伏/安;電阻(歐。實驗一有必要,此實驗需多次測量尋找規律,填寫電壓為0伏時的電流值,便于從U -I 圖像尋找規律。實驗二沒有必要,此實驗多測幾次是為了求電阻的平均值減小誤差,電壓、電流為0時對求電阻無意義。6.(小華做“電流表、電壓表測電阻”實驗,現有電源(電壓為1.5伏的整數倍實驗目的:用電流表、電壓表測電阻。 實驗原理:實

25、驗器材: 4節新干電池、電鍵、電流表、電壓表、 、滑動變阻器、導線若干。實驗步驟:1.根據實驗原理,設計 測電阻的實驗電路,畫 出實驗電路圖(如圖20。 實驗數據:實驗目的:探究導體中電流與電壓的關系。 實驗器材:若干節干電池、電鍵、 、電流表、電壓表、導線若干。 實驗步驟: 1.設計實驗電路,畫出實驗電路圖,并標出電流表和電壓表的“+”“-”接線柱。 實驗數據:物理量 實驗次數 電壓 (伏 電流 (安 1 0 02 1.1 0.07 3 2.2 0.14 4 3.0 0.20 5 4.5 0.30 圖20 物理量 實驗次數 電壓 (伏 電流(安 1 0 02 1.3 0.08 3 1.9 0

26、.12 4 2.6 0.16 5 2.8 0.18 實驗一(小李 實驗二(小王增加一行 增加 一行且保持不變、待測電阻R X 、電流表、電壓表、滑動變阻器、電鍵及導線若干,所有元件均完好.他連接電路進行實驗,閉合電鍵后,將變阻器滑片從一端移動到另一端的過程中,發現電流表示數的變化范圍為0.12安0.26安,電壓表示數相應的變化范圍為2.4伏0伏. 他通過思考分析,重新實驗.當變阻器滑片移動到中點附近位置時,電壓表、電流表的示數分別如圖1、2所示. 請將下面表格填寫完整.(計算電阻時,精確到0.1歐答案:分析兩電表的變化情況,可以發現電壓表的位置有問題,應該是接在滑動變阻器兩端的,根據閉合電鍵時接入阻值最大,利用伏安法求出最大阻值,然后在利用在中點附近時的電壓電流估算出電源電壓,根據條件電源(電壓為1.5伏的整數倍且保持不變,所以可以得到U 電源=4.5V ,最后利用R=IU U 2-求R x 。 5.(小王同學做“用電流表、電壓表測電阻”實驗,電源電壓為3伏且保持不變,序號 物理量電壓U x (伏 電流I x (安 電阻R x (歐 電阻R x 平均值(歐1 0