第3章 素养拓展课(2) 实验器材选取及电路图的设计（Word教参）-【优化指导】2023-2024学年新教材高中物理必修第三册（粤教版2019）

素养拓展课(二)　实验器材选取及电路图的设计 [对应学生用书P77] 拓展点一　伏安法测电阻的两种电路 两种接法的比较和电路的选择 1．两种接法的比较 接法 内接法 外接法 电路 误差分析 电压表示数UV＝UR＋UA>UR 电流表示数IA＝IR R测＝>＝R真 电压表示数UV＝UR 电流表示数IA＝IR＋IV>IR R测＝<＝R真 误差来源 电流表的分压作用 电压表的分流作用 真实值的计算 R测＝RA＋R真 R测＝R并＝＝ 2.电流表内、外接的选择方法 (1)直接比较：当R≫RA时，采用内接法；当R≪RV时，采用外接法，即“大电阻用内接，小电阻用外接”． (2)当<，即当R>时，采用电流表内接法； 当>，即当R<时，采用电流表外接法； 当R＝时，两种接法效果相同． (3)当电流表的内阻已知时，无论待测电阻多大，均采用电流表内接法；当电压表内阻已知时，无论待测电阻多大，均采用电流表外接法． (4)试触法：如图，把电压表的可动接线端分别试接a、b两点，观察两电表的示数变化，若电压表示数有明显变化，即<，说明电流表的分压作用比较明显，应采用电流表外接法；若电流表示数有明显变化，即>，说明电压表的分流作用比较明显，应采用电流表内接法． 在做“金属丝电阻率的测量”的实验时，需要对金属丝的电阻进行测量，已知某金属丝的电阻值Rx约为20 Ω.一位同学用伏安法对这个电阻的阻值进行了比较精确的测量，假如这位同学想使被测电阻Rx两端的电压变化范围尽可能大．他可选用的器材有： 直流电源(电动势为8 V)； 电流表A(量程0～0.6 A，内阻约为0.50 Ω)； 电压表V(量程0～10 V，内阻约为10 kΩ)； 滑动变阻器R(最大电阻值为5.0 Ω)； 开关一个，导线若干． (1)根据上述条件，测量时电流表应采用________． (填“外接法”或“内接法”) (2)在方框内画出实验电路原理图． (3)若在上述实验中，电流表的示数为I，电压表的示数为U，用测得的物理量表示金属丝电阻值Rx＝________，测量值________真实值(填“大于”“小于”或“等于”)，如果已知电流表内阻RA与电压表内阻RV，金属丝电阻值的准确值为________． 解析　(1)待测电阻约为20 Ω，是电流表内阻的40倍，但电压表内阻是待测电阻的500倍，故电阻Rx为小电阻，采用外接法． (2)因为要使Rx两端的电压变化范围尽可能大，所以滑动变阻器要采用分压式，原理图如图所示． (3)根据电阻定义式可得R＝，其中电压表的示数为金属丝两端的电压，而电流表的示数为通过金属丝和电压表的电流之和，大于通过金属丝的电流的实际数值，故测得的电阻小于真实值；电压表分得的电流为IV＝，所以，Rx中的电流Ix＝I－IV＝I－，则Rx＝＝＝. 答案　(1)外接法　(2)见解析图　(3)　小于　 [训练1]　(多选)用如图所示的电路测量待测电阻Rx的阻值时，下列关于电表产生误差的说法中正确的是(　　) A．电压表的内阻越小，测量越精确 B．电流表的内阻越小，测量越精确 C．电压表的读数大于Rx两端真实电压，Rx的测量值大于真实值 D．由于电流表的分压作用，Rx的测量值小于真实值 BC　[该电路中电流表的读数为通过Rx的电流的真实值，电压表的读数为Rx两端的电压与电流表的分压之和，大于Rx两端的真实电压值，C正确，D错误；该电路中Rx的测量值实际上为R测＝Rx＋RA，故电流表的内阻越小，测量越精确，A错误，B正确．] 拓展点二　滑动变阻器的两种接法 1．滑动变阻器两种接法的比较 接法 限流式接法 分压式接法 电路图 变阻器接入电路 的特点 采用“一上一下” 采用“两下一上” 闭合开关前滑片 的位置 滑片在最左端(保证滑动变阻器接入电路的阻值最大) 滑片在最左端，开始时“待测元件”两端电压为零 负载两端的电压 调节范围 U～U 0～U 通过负载的电流 调节范围 ～ 0～ 适用情况 负载电阻的阻值R与滑动变阻器的总电阻R0相差不多，或R0稍大，且电压、电流的变化不要求从零开始 (1)要求负载上电压或电流变化范围较大，且从零开始连续调节 (2)负载电阻的阻值R远大于滑动变阻器的总电阻R0 2.(1)两种接法的优缺点 ①限流式接法： 优点：电路结构简单；操作方便；耗能少． 缺点：电压或电流不能从0开始；调节范围小． ②分压式接法： 优点：电压或电流能从0开始；调节范围大． 缺点：电路结构复杂；操作不方便；耗能多． (2)两种接法的选择 ①以下3种情况必须用分压式接法： a．要求电压或电流从0开始调节时； b．当待测电阻的阻值远大于滑动变阻器的总阻值时； c．当采用限流接法，无论怎样调节都不能保证电路的安全时． ②当两