電學(xué)實(shí)驗中電阻的測量論文
電學(xué)實(shí)驗中電阻的測量論文
摘 要：實(shí)驗在物理教學(xué)過(guò)程中發(fā)揮著(zhù)不可替代的作用，合理利用實(shí)驗，能收到良好的教學(xué)效果。
測量是實(shí)驗探究重要環(huán)節。
本文從實(shí)驗的重要性、電阻的測量這一初中物理教學(xué)的重要實(shí)驗，兩個(gè)方面，粗淺的總結了自己教學(xué)中的看法。
關(guān)鍵詞：物理實(shí)驗 電阻的測量
測量是實(shí)驗探究的重要環(huán)節。
電阻的測量是初中物理教學(xué)的重要實(shí)驗，能夠檢驗學(xué)生對基本電學(xué)儀器的使用、對電學(xué)基本規律的掌握，還能夠培養學(xué)生的發(fā)散思維能力和創(chuàng )新意識，是考察學(xué)生能力的重要命題熱點(diǎn)。
分析近幾年初中學(xué)業(yè)水平考試試題我們就會(huì )發(fā)現，電阻的測量方法多種多樣， 實(shí)驗原理、實(shí)驗步驟和計算方法不盡相同，電路圖的設計靈活多變。
如果平時(shí)不加強實(shí)驗探究，就會(huì )在做題時(shí)容易出錯，造成丟分。
因此電阻的測量， 是學(xué)生的弱點(diǎn)，是教學(xué)中的重點(diǎn)和難點(diǎn)。
下面結合我自己的教學(xué)經(jīng)驗和各種考試的試題，對電學(xué)實(shí)驗中電阻測量的幾種方法進(jìn)行探討。
一、伏安法測電阻
伏安法測電阻就是用一個(gè)伏特表和一個(gè)安培表來(lái)測待測電阻測電阻的方法。
實(shí)驗原理：R=U/I;實(shí)驗過(guò)程：(1)設計電路圖，如圖1所示;(2)按圖1把所給器材規范正確的連接成電路;(3)檢查電路連接無(wú)誤后閉合開(kāi)關(guān)，用電流表測量出通過(guò)待測電阻Rx的電流，記為Ix ;(4)用電壓表測出待測電阻Rx兩端的電壓，記為Ux; (5)根據歐姆定律的變形公式R=U/I求出待測電阻的阻值，其表達式為Rx= Ux/Ix。
用圖1的方法雖然簡(jiǎn)單，但是由于只能測一次，因此實(shí)驗誤差較大，為了使測量結果更準確，實(shí)驗時(shí)把圖1進(jìn)行改進(jìn)，設計電路圖如圖2所示，按圖2把所給器材規范正確的連接成電路。
增加滑動(dòng)變阻器的目的是用滑動(dòng)變阻器來(lái)調節待測電阻Rx兩端的電壓Ux，這樣就可以進(jìn)行多次測量(一般測三次)，求出平均值作為最后結果，以減小實(shí)驗誤差。
伏安法測電阻的原理是歐姆定律的變形公式R=U/I，在試驗中，移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片，每改變一次位置，就記錄一次對應的電壓表的示數Ux和電流表的示數Ix，計算一次待測電阻的值Rx，然后取平均值作為本次實(shí)驗的最后結果。
二、單表測電阻
單表測電阻是指電壓表和電流表各一個(gè)，只能選擇其中一種，這種方法需要選擇一個(gè)阻值已知的定值電阻R0 或已知最大電阻值為R0 的滑動(dòng)變阻器。
下面來(lái)討論常見(jiàn)的幾種測法：
1.用電壓表和阻值已知的電阻R0 來(lái)測量待測電阻Rx的阻值
這種方法的原理是歐姆定律的變形公式R=U/I和串聯(lián)電路中的電流處處相等的關(guān)系，按圖5的電路圖連接成電路，先把電壓表并聯(lián)接在已知電阻R0的兩端，讀出此時(shí)電壓表的示數，記為U0;然后再按圖6的電路圖連接成電路，把電壓表并聯(lián)接在未知電阻Rx的兩端， 讀出此時(shí)電壓表的示數，記為Ux，根據串聯(lián)電路中電流處處相等以及歐姆定律的知識得：
在此實(shí)驗中如果電壓表只允許連接一次，那么該實(shí)驗又如何設計?：
1.1按圖5所示電路圖連接電路，電壓表選擇合適量程，開(kāi)關(guān)閉合前R0與Rx組成串聯(lián)電路，電壓表測的是Rx兩端的電壓，讀出電壓表的示數，即為Rx的電壓，記為Ux ;開(kāi)關(guān)閉合后R0被短路，電壓表測的是Rx的電壓也是電源電壓，讀出電壓表的示數，即為總電壓U，在串聯(lián)電路中，由于流過(guò)Rx的電流與流過(guò)R0的電流相等，即有Ux / Rx =(U-Ux)/ R0，所以：
我們也可以用電路圖圖6來(lái)進(jìn)行測量，這種方法的未知電阻Rx的表達式為：
1.2在(1)實(shí)驗中如果將一個(gè)單刀雙擲開(kāi)關(guān)引入，我們還可以用電路圖圖7的設計來(lái)進(jìn)行未知電阻Rx的測量，當開(kāi)關(guān)擲于1時(shí)，電壓表測量的是R0兩端的電壓U0;當開(kāi)關(guān)擲于2時(shí)，電壓表測量的是總電壓U。
根據歐姆定律公式I =U/R、串聯(lián)電路中的電流處處相等及電壓的關(guān)系有：
所以未知電阻Rx的表達式為：
2.用電流表和阻值已知的電阻R0 來(lái)測量待測電阻Rx的阻值
這種方法的原理是歐姆定律的變形公式R=U/I和并聯(lián)電路中各支路的電壓相等且等于電路的總電壓的關(guān)系。
先按圖8的電路圖連接成電路， 用電流表與已知的電阻R0串聯(lián)，測出R0的電流，記為I0;然后再按圖9的電路圖連接成電路，把電流表與Rx串聯(lián)，讀出此時(shí)電流表的示數，即為Rx的電流，記為Ix。
根據并聯(lián)電路中電壓的關(guān)系以及歐姆定律的知識得：
在此實(shí)驗中如果電流表只允許連接一次，那么可以用下列方法來(lái)進(jìn)行待測電阻Rx的測量：
2.1按圖10所示的電路圖連接電路，電源電壓恒定不變，電流表選擇合適的量程，讀出開(kāi)關(guān)閉合前后電流表的示數分別是I與Ix。
開(kāi)關(guān)閉合前R0與Rx組成串聯(lián)電路，電流表測的I為串聯(lián)電路的電流;開(kāi)關(guān)閉合后已知電阻R0被短路，電路中只有Rx，電流表測的Ix為Rx的電流，由于開(kāi)關(guān)閉合前后電源電壓恒定不變，所以：
2.2按圖11所示的電路圖連接電路，電源電壓恒定不變，電流表選擇合適的量程，先斷開(kāi)開(kāi)關(guān)，只有已知電阻R0連入電路，讀出電流表的示數，即為已知電阻R0的電流，記為I0;然后再閉合開(kāi)關(guān)，已知電阻R0與待測電阻Rx 連接成并聯(lián)電路 ，電流表在干路上是測量總電流，讀出此時(shí)電流表的示數，即為總電流，記為I，由于開(kāi)關(guān)閉合前后電源電壓恒定不變，根據并聯(lián)電路中電壓的關(guān)系、電流的關(guān)系以及歐姆定律的知識得：
2.3我們還可以將一個(gè)單刀雙擲開(kāi)關(guān)引入，用電路圖圖12的設計來(lái)進(jìn)行未知電阻Rx的測量。
當開(kāi)關(guān)擲于1時(shí)，電流表測量的是Rx的電流，記為Ix，當開(kāi)關(guān)擲于2時(shí)，電流表測量的是R0的電流，記為I0。
根據并聯(lián)電路中的電壓的關(guān)系以及歐姆定律的知識得：
除以上幾種測電阻的方法以外，還有常用的易于學(xué)生理解的測電阻的方法，如：(1)用電壓表和已知最大電阻值為R0 的滑動(dòng)變阻器來(lái)測量待測電阻的阻值;(2)用電流表和已知最大電阻值為R0 的滑動(dòng)變阻器來(lái)測量待測電阻的阻值;(3)用等效法測量(用電流表和電阻箱)。
在此不再一一討論。
參考文獻
[1]義務(wù)教育《物理課程標準》(2011年版，北京師范大學(xué)出版社 ，2012年1月).
[2]《新課程背景下的初中物理教學(xué)法》(崔秀梅 主編 2004年5月第一版 首都師范大學(xué)出版社).
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