2022年高二物理 （人教大綱版）第二冊 第十四章 恒定電流 七、電壓表和電流表(第二課時(shí))

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1、2022年高二物理 （人教大綱版）第二冊 第十四章 恒定電流 七、電壓表和電流表(第二課時(shí)) 一、引入新課 ［師］電阻是導(dǎo)體本身的一個(gè)重要電學(xué)參量，在實(shí)際中經(jīng)常需要測量電阻.這節(jié)課我們就研究有關(guān)電阻測量的問題. 二、新課教學(xué) ［師］請同學(xué)們回憶部分電路歐姆定律的內(nèi)容及公式. ［生］導(dǎo)體中的電流跟導(dǎo)體兩端的電壓成正比，跟導(dǎo)體的電阻成反比.寫成公式為I=. ［師］由I=可知，測出哪些物理量就可以計(jì)算出導(dǎo)體的電阻？ ［生］根據(jù)部分電路歐姆定律I=可知，電阻R=.因此，只要用電壓表測出電阻兩端的電壓U，用電流表測出通過電阻的電流I，就可以求出導(dǎo)體的阻值R. ［師］物理上把這種利用電

2、壓表和電流表測電阻的方法叫做伏安法. 現(xiàn)有下列儀器：電源、電壓表、電流表、電鍵和待測電阻各一只，請同學(xué)們設(shè)計(jì)測量電阻的電路圖. ［生］在教師的指導(dǎo)下討論，最后總結(jié)出可有兩種測量電路. ［投影］兩種測量電路，如圖所示. 說明:如果要調(diào)節(jié)待測電阻兩端的電壓，還可以在電路中接入滑動(dòng)變阻器. ［師］（甲）電路通常稱為電流表外接法，（乙）電路通常稱為電流表內(nèi)接法.如果是理想情況，即電流表內(nèi)阻為零，電壓表的電阻趨近于無窮大，兩種電路的測量結(jié)果怎樣？ ［生］相同. ［師］我們在初中討論的就是這種理想情況.但是實(shí)際中，由于電壓表和電流表本身具有內(nèi)阻，把它們連入電路中以后，不可避免地要改變被測

3、電路中的電壓和電流，給測量結(jié)果帶來誤差.請同學(xué)們思考：用圖（甲）電路測量時(shí)，電壓表測量的是哪里的電壓？ ［生］是待測電阻兩端的電壓. ［師］電流表測量的是通過待測電阻的電流嗎？為什么？ ［生］不是.因?yàn)殡妷罕碇羞€有分流，所以電流表測出的是通過待測電阻和電壓表的電流之和. ［師］電流表的讀數(shù)比實(shí)際流過待測電阻的電流大還是?。? ［生］大. ［師］根據(jù)Rx=求得的電阻呢？ ［生］求出的電阻值要比真實(shí)值小.即R測

4、，即 R測=解得R真=. ［師］用乙圖的電路測量時(shí)，電流表測量的是哪里的電流？ ［生］電流表測量的是通過待測電阻的電流. ［師］電壓表測量的是待測電阻兩端的電壓嗎？為什么？ ［生］不是.因?yàn)殡娏鞅硪秩ヒ徊糠蛛妷?，所以電壓表測出的是加在待測電阻與電流表兩端的電壓之和. ［師］電壓表的讀數(shù)比待測電阻兩端的實(shí)際電壓大還是小？ ［生］大. ［師］據(jù)Rx=求得的電阻呢？ ［生］求出的電阻要比真實(shí)值大.即R測>R真. ［師］若已知電流表的內(nèi)阻RA和待測電阻的測量值R測，怎樣求得待測電阻的真實(shí)值？ ［生］討論并回答： 電流表內(nèi)接法測得的電阻是待測電阻與電流表電阻的串聯(lián)值，即R測=R

5、A+R真 解得R真=R測－RA ［師］通過上述分析可以知道：無論采用電流表外接法，還是電流表內(nèi)接法測量電阻都有誤差，那么哪種電路的測量結(jié)果更接近待測電阻的真實(shí)值呢？ ［生］在教師的指導(dǎo)下討論. （1）若待測電阻的阻值Rx比電壓表內(nèi)阻RV小得越多，因電壓表分流引起的誤差就越小，故采用電流表外接法； （2）若待測電阻的阻值Rx比電流表的內(nèi)阻RA大得多，因電流表的分壓引起的誤差就越小，故采用電流表內(nèi)接法. ［練習(xí)］如圖所示，用伏安法測定一個(gè)定值電阻的阻值，實(shí)驗(yàn)所需器材規(guī)格如下： 待測電阻Rx(約100 Ω )、直流毫安表（量程10 mA，內(nèi)阻50 Ω）、直流電壓表（量程3 V，內(nèi)阻5

6、kΩ）、直流電源（輸出電壓4 V，內(nèi)阻可不計(jì)）、滑動(dòng)變阻器（最大阻值15 Ω，允許最大電流1 A）、電鍵1個(gè)，導(dǎo)線若干條. 根據(jù)器材的規(guī)格和實(shí)驗(yàn)要求，在本題的實(shí)物圖上連線.如下圖所示. 解析：據(jù)題意知，直流毫安表的量程為10 mA，電源電壓為4 V，滑動(dòng)變阻器的最大阻值為15 Ω，若選用限流電路，電路中的最小電流為35 mA，超過毫安表的量程，所以滑動(dòng)變阻器應(yīng)采用分壓電路.因?yàn)榇郎y電阻Rx約為100 Ω，比電壓表的內(nèi)阻5 kΩ小得多，所以采用電流表外接法.電路連接情況如下圖所示. 三、小結(jié) 通過本節(jié)課的學(xué)習(xí)，主要學(xué)習(xí)了以下幾個(gè)問題： 1.伏安法測電阻的原理是部分電路的歐姆定律

7、. 2.利用伏安法測電阻時(shí)，為了減小測量誤差，電路的連接方法通常有兩種：電流表外接法和電流表內(nèi)接法. 3.當(dāng)RV>>Rx時(shí)，電壓表分流作用小，采用電流表外接法.當(dāng)Rx>>RA時(shí)，電流表分壓作用小，采用電流表內(nèi)接法. 四、作業(yè) 1.練習(xí)五（3）、（4） 2.預(yù)習(xí)分組實(shí)驗(yàn)“探索黑箱內(nèi)的電學(xué)元件” 五、板書設(shè)計(jì) 六、本節(jié)優(yōu)化訓(xùn)練設(shè)計(jì) 1.圖（b）中E為電源，其電動(dòng)勢為E，R1為滑動(dòng)變阻器，R2為電阻箱，A為電流表.用此電路經(jīng)以下步驟可近似測得A的內(nèi)阻RA：①閉合K1，斷開K2，調(diào)節(jié)R1，使電流表讀數(shù)等于其量程I0；②保持R1不變，閉合K2，調(diào)節(jié)R2，使電流表讀數(shù)等于，然后讀出R2

8、的值，取RA=R2. （1）按圖（a）所示電路在圖（b）所給出的實(shí)物中畫出連接導(dǎo)線. （2）真實(shí)值與測量值之差除以真實(shí)值叫做測量結(jié)果的相對誤差，即.試導(dǎo)出它與電源電動(dòng)勢E、電流表量程I0及電流表內(nèi)阻RA的關(guān)系式. （3）若I0=10 mA，真實(shí)值RA約為30 Ω，要想使測量結(jié)果的相對誤差不大于5%，電源電動(dòng)勢最小應(yīng)為多少伏？ 2.圖（a）為測量電阻的電路，Rx為待測電阻，R的阻值已知.R′為保護(hù)電阻，阻值未知.電源E的電動(dòng)勢未知.K1、K2均為單刀雙擲開關(guān).A為電流表，其內(nèi)阻不計(jì). （1）按圖（a）所示的電路，在圖（b）的實(shí)物圖上連線. （2）測量Rx的步驟為：將K2向d閉合，

9、K1向_______閉合，記下電流表讀數(shù)I1，再將K2向c閉合，K1向_______閉合，記下電流表讀數(shù)I2. 計(jì)算Rx的公式是Rx=_______. 3.圖甲、乙是兩組同樣的器材實(shí)物圖，用來測量待測電阻R的阻值，每組器材中包括：電池、電鍵、變阻器、電壓表、電流表、待測電阻R、若干導(dǎo)線. 圖甲 圖乙 （1）如果待測電阻R的阻值比電壓表的內(nèi)阻不是小很多，但R的阻值比電流表的內(nèi)阻大很多，試在圖甲中連線使之成為測量電路；如果待測電阻R的阻值比電流表的內(nèi)阻不是大很多，但R的阻值比電壓表的內(nèi)阻小很

10、多，試在圖乙中連線使之成為測量電路. （2）求用甲、乙兩組器材分別測量R時(shí)的值. 參考答案： 1.解析：（1）連線如圖所示 （2）由步驟①連成電路應(yīng)用全電路歐姆定律得： I0= ① 由步驟②連成電路，根據(jù)電路串、并聯(lián)關(guān)系得： ② ①②式聯(lián)立解得 ③ (3)由③式代入數(shù)據(jù)得E=I0RA/5%=6 V 2.解析： （1）如下圖所示 （2）將K2向d閉合，K1向a閉合時(shí)，Rx與R并聯(lián)，I1是流過Rx的電流；當(dāng)K2向c閉合，K1向b閉合時(shí)，Rx與R并聯(lián)，I2是流過R的電流.R′是保護(hù)電阻，阻值應(yīng)該很大，才能保證電路結(jié)構(gòu)變化時(shí)起保護(hù)作用，也就是說Rx和R并聯(lián)電路兩端可以看做恒壓，有I1Rx=I2R，所以Rx=I2R/I1 3.解析：（1）如圖所示 （2）用圖甲線路時(shí)，R= ① 用圖乙線路時(shí)，R= ②