資源簡介

電學實驗專題：電阻的測量
教學目標：
知識與技能。
①知道用電壓表和電流表測電阻的原理。
②學會用伏安法測電阻。
③加深對歐姆定律及其應用的理解。
過程和方法。
①通過對電阻的測量，了解歐姆定律的應用。
②在觀察物理現象或物理學習過程中發現問題的意識。初步培養提出問題的能力和處理問題的能力。
情感、態度和價值觀。
①電路的設計、連接以及測量過程中的興趣培養。
②在實驗過程中，注意培養學生嚴謹的科學態度。
教學重難點：
掌握測量電阻的六種方法，會進行實驗器材的選擇、實驗電路的設計、實驗數據的處理和實驗誤差的分析。
教學過程：
內容 目的 師生活動
【知識整合】：測量電阻常見的實驗方法 伏安法、伏伏法、安安法、半偏法、電橋法 例1：如圖是我們南縣三仙湖水庫的淤泳基地，風景很美，只是河水受了污染，水質不好，為了研究河水被污染的情況，某同學設計了一個檢測河水電阻率的試驗。他在一根均勻的長玻璃管兩端裝上兩個橡膠塞和鉑電極，如圖1所示，兩電極相距L=0.314m，其間充滿待測的河水，安裝前他用如圖2所示的游標卡尺（圖為卡尺的背面）測量玻璃管的內徑，結果如圖3所示。圖4坐標系中包括坐標為（0,0）的點在內的9個點表示他測得的9組電流I、電壓U的值。他還選用了以下儀器： ①量程0~15V，內阻約300kΩ的電壓表； ②量程0~300μA，內阻約50Ω的電流表； ③最大阻值1kΩ的滑動變阻器； ④電動勢E=12V，內阻r=6Ω的電池組； ⑤開關一只以及導線若干。 根據以上材料完成以下問題 （1）測量玻璃管的內徑時，應將圖2中的游標卡尺中的A、B、C三部分中的 __________ 與玻璃管內壁接觸（填圖中代號） （2）玻璃管的內徑d =__________ mm （3）由圖4可以求得水柱的電阻Rx=________________ （4）圖5中的儀器實物有一部分已連線，將其它部分連接成能測出圖4數據的實物連接圖。 （5）水的電阻率ρ=_________________(結果保留兩位有效數字） 【拓展訓練】 1、如果該同學在測量水柱的電阻時發現除了待測的水柱外，實驗桌上的備用器材如下： ①量程為0~5V，內阻RV1=50K 的電壓表V1； ②量程為0~15V，內阻RV2約為300K 的電壓表V2 ③最大阻值1kΩ的滑動變阻器； ④電動勢E=12V，內阻r=6Ω的電池組； ⑤開關一只以及導線若干。 請你幫他在虛線方框內完成實驗原理電路圖的設計，并根據設計的電路圖寫出測出河水電阻的表達式為_____________________。（各量均有相應的字母表示） 2、如果該同學發現他的實驗桌上的器材有： ①量程0~300μA，內阻r1約50Ω的電流表A1； ②量程為0~50μA，內阻r2=100k 的電流表A2； ③阻值為200k 的定值電阻R1； ④最大阻值1kΩ的滑動變阻器R2； ⑤電動勢E=12V，內阻r=6Ω的電池組； ⑥開關一只、導線若干。 請你幫他選出必要的器材在虛線方框內完成實驗原理電路圖的設計，并根據設計的電路圖寫出測出河水電阻的表達式為______________________。（各量均有相應的字母表示） 例2：有一電壓表V，量程為0~3V，要求測量其內阻RV，內阻約為幾千歐。可選用的器材有： ①滑動變阻器甲，最大阻值10Ω； ②滑動變阻器乙，最大阻值10KΩ； ③電阻箱R2，最大阻值9999.9Ω； ④電源E1，電動勢約為4V，內阻不計； ⑤電源E2，電動勢約為10V，內阻不計； ⑥開關兩個，導線若干； 小蘭同學采用如圖甲所示的測量電路圖。連接好實驗電路后，小蘭同學進行實驗操作，請你補充完善下面操作步驟： （1）斷開開關S2和S1，將R1的滑片移到最左端的位置； （2）閉合開關S2和S1，調節R1，使V滿偏； （3）斷開開關S2，保持________（選填“R1”或“R2”）阻值不變，調節_______（選填“R1”或“R2”），使V示數為1.50V，讀取并記錄此時電阻箱的阻值為R0。 （4）為使得測量結果盡量準確，滑動變阻器R1應選擇________（選填“甲”或“乙”）；電源應選擇________（選填“E1”或“E2”）；小蘭同學測出的電壓表內阻R測=________，它與電壓表內阻的真實值RV相比，R測________RV（選填“＞”、“=”或“＜”）。 練習：某實驗小組想用圖（a）所示裝置探究在10℃到70℃范圍內某熱敏電阻的溫度特性。 所用器材有： 置于溫控室（圖中虛線區域）中的熱敏電阻RT，其標稱值（10℃時的阻值）為900Ω； 電源（電動勢為6V，內阻可忽略）；電流表A（量程0~6mA，內阻約為50Ω）； 滑動變阻器R1（最大阻值為20Ω）；電阻箱R2（阻值范圍0~999.9Ω）； 單刀單擲開關S1，單刀雙擲開關S2，導線若干。 現進行如下操作： (1)為測量不同溫度下該熱敏電阻的阻值，實驗小組己設計好部分電路如圖（a）所示，請你在虛線方框中將滑動變阻器R1接入電路，使實驗可以完成___________。 (2)電路補充完整后，請完成下列實驗步驟： ①在閉合S1前，將滑動變阻器R1的滑片移到使電路安全的位置； ②調節溫控室溫度為70℃，閉合S1，將S2接1，調節滑動變阻器R1，使電流表A的指針在滿偏附近，記錄電流表A的示數I； ③保持S1閉合，滑動變阻器R1滑片位置不變，將S2接2，調節電阻箱R2，使電流表A的示數為___________，讀出此時電阻箱的阻值R0，則70℃時熱敏電阻的阻值___________。 ④改變溫控室溫度，重復上述操作，得到相應溫度下熱敏電阻的阻值，作出圖像如圖（b）所示。由圖像可知，當溫度為60℃時熱敏電阻的阻值___________。 課堂小結（略） 總結測量電阻的常見方法。 本題是測電阻率的一個實驗，涉及到游標卡尺的構造與讀數，伏安法測電阻的內、外接法的選擇、滑動變阻器限流式和分壓式的選擇、圖象的處理 在例題的基礎上改變實驗器材，進行變式訓練，一方面考查伏伏法和安安法測量電阻的設計方法，深入理解改進實驗與常規實驗的相同本質，另一方面培養學生的建模能力，掌握物理習題的變通方法，由常規實驗的本質去解決改進實驗問題。 理解半偏法測電阻的原理。 利用半偏法測電阻的原理可以延伸到三分之二偏等. 本例題意在考查等效替代法測電阻，要求學生理解替代的原因，另外對于圖像的讀數問題也要引起重視 學生回憶，教師小結。 教師出示例題，學生嘗試解答，教師觀察了解學生答題情況，對學生的解答進行點評總結，重點強調： 1.電流表內、外接法的選擇和滑動變阻器限流式和分壓式的選擇。 2.實驗誤差結果 學生解題并進行交流，老師進行點評并總結：1.測量電路的選擇一方面需要考慮內阻的關系，另一方面還需要考慮量程的匹配。 2.伏伏法和安安法的本質仍然是伏安法，它們的原理都是電阻的定義式 學生解題并進行交流，老師進行點評并總結。難點是誤差的分析 學生解題并進行交流，老師進行點評并總結，強調“等效”
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