一. 教學內(nèi)容：電學實驗（1）

重點：

1、熟悉伏安法測電阻的基本

2、從實驗的原理入手，會用計算法、圖象法研究實驗誤差

3、通過誤差分析合理地選擇電路及實驗儀器

知識難點：

1、區(qū)分測量值與真實值

2、通過對過程的分析，選用適當?shù)墓�式列方程解決問題，并耐心細致的計算，對計算結(jié)果進行討論，以更深入認識實驗

［教學過程］

一、伏安法測電阻：

1、電路圖：

（1）外接

（2）內(nèi)接

2、測量值：

（1）外接：

< >

（2）內(nèi)接

3、實際測量值：

（1）

（2）

4、誤差來源：

（1）源于 的并聯(lián)值。

（2）源于 的電阻。

本質(zhì)： 與 的電阻，與 無關(guān)。

（2）減小 的電阻，與

替代電路：

（2）

2、測量值：（計算法）

設(shè)： 。

則：

其中：

其中：

對比

其中：

即E、r的測均偏小。

誤差根源： 未測 的電流，即

其中：

即： 或

誤差根源： 、 均無關(guān)。

4、圖象法

下面用圖象法定性地分析電動勢和內(nèi)電阻的測量值與真實值的大小關(guān)系。

對于一個閉合電路，其路端電壓和干路電流的關(guān)系圖線與縱軸（U）的交點 ，圖線斜率的絕對值即為電源的內(nèi)阻，在下圖（甲）中用虛線表示待測電源組成的閉合電路的真實的U?DI圖線 高中政治。

若采用圖（1）所示電路，電壓表測量的的確是路端電壓，而電流表測量的電流即實驗中的干路電流比實際干路電流小，故反映在同一U?DI圖中，對應(yīng)的同一U值，實驗數(shù)據(jù)點應(yīng)在真實點的左方，當U＝0（理想情況）時，電壓表的分流對干路電流無影響，即實驗圖線與實際圖線在橫軸上截距相等，所以可得實際圖線（虛）與實驗圖線（實）大致如圖（甲）所示，由圖（甲）可明顯看出 。

若用圖（2）所示電路，由于電流表測量的的確是干路電流，而電壓表測量的電壓比實際路端電壓小，故而反映在同一U?DI圖中，對應(yīng)同一I值，實驗數(shù)據(jù)點應(yīng)在真實點下方，但當I＝0（理想情況）時，電壓表的分壓對路端電壓無影響，即實驗圖線與實際圖線在縱軸上截距相等，所以可得實際圖線（虛）與實驗圖線（實）大致如圖（乙）所示，由圖（乙）可明顯看出： .

［實驗注意］

①選擇甲電路進行測量，要注意 ，故B宜選小一點的，此外電流不能太大，太大會使電阻內(nèi)阻急劇增大，電動勢劇減。

②本實驗由于干電池內(nèi)阻較小，路端電壓U的變化也較小，此外電流不能太大，電壓也不能太小，故畫U?DI圖線時，縱軸的刻度可以不從零開始，而是根據(jù)測得的數(shù)據(jù)從某一恰當值開始（橫坐標I必須從零開始），但這時圖線和橫軸的交點不再是短路電流，而圖線與縱軸的截距仍為電動勢E，圖線斜率的絕對值仍為內(nèi)電阻r。

③畫U?DI圖線時，由于讀數(shù)的偶然誤差，描出的點不在一條直線上，在作圖時應(yīng)使圖線通過盡可能多的點，并使不在直線上的點均勻分布在直線的兩側(cè)，個別偏離直線太遠的點可舍去，這樣就可使偶然誤差得到部分抵消，從而提高精確度。

5、測定電源電動勢和內(nèi)電阻的其它方法。

（1）用一只電流表和電阻箱測量，電路如下圖甲所示，測量原理為： ，由此可求出E和r。此種方法使測得的電動勢無偏差，而內(nèi)阻偏大。

（2）用一只電壓表和電阻箱測量，電路如上圖乙所示，測量原理為： 。由此可求出E和r，此種方法測得的電動勢和內(nèi)阻均偏小。

（3）用一只電壓表粗測電動勢，直接將電壓表接電源兩端，所測值近似認為是電源的電動勢。

，需滿足例1. 在“描繪小燈泡的伏安特性曲線”的實驗中，使用的小燈泡為“6V 3W”，其他供選擇的器材有：

電壓表 ）

電流表 （量程3A，內(nèi)阻 ）

電流表 （量程0.6A，內(nèi)阻

變阻器

［解題方略］燈泡的額定電流 作分壓器電路。

答案：

電路如下圖。

評點：注意描繪小電珠的伏安特性曲線的實驗電路及描繪出的曲線反映了隨電壓的升高燈泡電阻增大。

例2. （2001全國理綜）實驗室中現(xiàn)有器材如實物圖所示，有：電池E，電動勢約10V，內(nèi)阻約 約為 ；電流表 ，量程300mA，內(nèi)阻 約為 ；電流表 ，阻值最小改變量為 ；滑動變阻器 ；開關(guān)S，導線若干。

［解題方略］利用伏安法可以測導體的電阻，也可測一些電壓表或電流表的內(nèi)阻，此時應(yīng)將表看成一個特殊的即能顯示自身電壓或電流的電阻。

答案：（1）

（3） 兩電流表的讀數(shù)<3" > 和電阻箱<4" > 的阻值<5" style= > ；據(jù)并聯(lián)電路電壓相等原理可知<6" style='width:162.75pt;height:32.25pt' > 。

例3. （2001年上海）要求測量由2節(jié)干電池串聯(lián)而成的電池組的電動勢E和內(nèi)阻r（約幾歐），提供下列器材：電壓表 ）、電壓表<9" style='width:14.25pt; > （量程15V，內(nèi)阻

某同學用量程為15V的電壓表連接成如上圖所示的電路，實驗步驟如下：

（1）合上電鍵S，將電阻箱R阻值調(diào)到 ，讀得電壓表的讀數(shù)為 。

（2）將電阻箱R阻值調(diào)節(jié) ，解出E、r。

為了減少實驗誤差，上述實驗在選擇器材和實驗步驟中應(yīng)做哪些改進？

解析：應(yīng)選用量程為3V的電壓表。

改變電阻箱阻值R，讀取若干個U的值，由

顯然，這兩個測量值均比真實值小，且 ，請回答下列問題：

（1）為保護負載和電流表、電壓表。電鍵S閉合前，滑線變阻器滑動觸頭P，對于甲圖來講應(yīng)處在____________端，對于乙圖來講應(yīng)處于____________端。（填A(yù)或B）

（2）根據(jù)甲、乙電路圖分別在對應(yīng)的甲、乙實物圖上連線。

（3）根據(jù)題中給出的有關(guān)物理量，討論甲、乙兩圖中負載電阻 兩端的電壓變化范圍 ，（假設(shè)電流表、電壓表都是理想的）

（4）采用乙電路圖進行實驗，得到負載電阻 的U?DI曲線如下圖所示，說明曲線變彎曲的原因。

①測該金屬絲橫截面的邊長最好用______________，測該絲長度最好用______________（填“毫米刻度尺”或“游標卡尺”或“螺旋測微器”）。

②某同學用伏安法測該絲電阻，電源用4.5V直流電源，另有下列器材：

A. 量程為0~0.6A、內(nèi)阻約為 的電流表一只

C. 量程為0~6A、內(nèi)阻約為 的電壓表一只

E. 阻值為 、額定電流為1A的滑動變阻器一只

F. 阻值為 、額定電流為0.1A的滑動變阻器一只

G. 開關(guān)一個、導線若干

在以上器材中應(yīng)選用___________組成電路。

③為了較精確地測出該絲電阻，請將下面的實物連成測量電路：

3、（2003年福建省達標質(zhì)檢）甲、乙兩同學使用完全相同的器材用伏安法測量同一未知電阻 的阻值，給定器材為：待測電阻 ，電流表 （量程0~5mA，內(nèi)阻約 （量程0~3V，內(nèi)阻約 ____________。

（2）在下面方框中分別畫出甲、乙兩位同學所用測量電路，并由測量結(jié)果判定_____________同學測量結(jié)果較為準確。

4、用電流表和電壓表測電源的電動勢和內(nèi)電阻

（1）畫出實驗電路圖（電源內(nèi)阻很�。�

（2）如下圖所示是根據(jù)兩個電源的測量數(shù)據(jù)繪制的圖線，由圖可知：圖線與電壓U軸的交點表示____________，電源I的內(nèi)電阻 ___________電源II的內(nèi)電阻（填“大于”、“等于”或“小于”），用此電路測得的電動勢和內(nèi)電阻比真實值____________。

（3）圖中兩直線I、II的交點表示兩個電路中____________相等。

5、（2003年蘇錫常鎮(zhèn)四市）在測定一節(jié)干電池的電動勢和內(nèi)電阻的實驗中，備有下列器材

①干電池，電動勢約為1.5V，內(nèi)電阻小于

②電流表G（滿偏電流3mA，內(nèi)阻

⑤滑動變阻器

（3）下圖為某一同學根據(jù)他所設(shè)計的實驗繪出的 圖線（ 為電流表G的示數(shù)， 為電流表A的示數(shù)），由圖線可求得被測電池的電動勢E＝___________V，內(nèi)電阻r＝___________ 。

【答案】

1、解析：（1）B A

（2）如下圖

（3）甲圖中：由 則當P位于A端時， 則當P位于B端時，

故甲圖中的 的電壓變化范圍為：

乙圖中則當P位于A端時，

故乙圖中的 的電壓變化范圍為：

（4）（由U?DI圖中圖線的斜率即為導體的電阻 ，從圖線可知，隨I的增大， 逐漸增大。）原因是：電流增大時，電阻上的溫度升高，電阻率增大而導致電阻 增大。（只要指出 的電阻隨溫度的升高而增大，即可得分。）

答案：（1）B A （2）圖略 （3） （4）略

2、①螺旋測微器，毫米刻度尺

②A、C、E、G

③

3、（1）

4、［解題方略］（1）電路如下圖所示。

（2）縱軸截距表示電源的電動勢，線II比線I陡一些，故電源I的內(nèi)電阻小于電源II的內(nèi)電阻，測量值偏小。

（3）I、II的交點表示外電路的電壓、電流均相同，外電路消耗的電功率和外電路電阻相同。

答案：（2）、（3）答案為：電動勢，小于，偏�。煌怆娐废�耗的電功率和外電路電阻。

5、（1）

（2）電路圖如下圖

（3）1.48 0.8

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