第11章 素养提升课3 电阻的测量-【名师导航】2024-2025学年高中物理必修第三册同步课件(人教版)

第十一章　电路及其应用 素养提升课(三)　电阻的测量 2 学习 任务 1．知道滑动变阻器的工作原理。 2．能运用伏安法测电阻，解决实际问题。 3．能运用多种方法测电阻，解决实际问题。 素养提升课(三)　电阻的测量 素养提升练 关键能力·情境探究达成 章末综合测评 3 关键能力·情境探究达成 01 探究1　电流表的内接法和外接法 探究2　滑动变阻器的分压式和限流式 探究3　测电阻的常用方法 素养提升课(三)　电阻的测量 素养提升练 关键能力·情境探究达成 章末综合测评 4 探究1　电流表的内接法和外接法 1．两种接法的比较   内接法 外接法 电路 素养提升课(三)　电阻的测量 素养提升练 关键能力·情境探究达成 章末综合测评   内接法 外接法 误差分析 电压表示数：U测＝UR＋UA 电流表示数：IA＝IR R测＝＝R＋RA＞R 电压表示数：UV＝UR 电流表示数：I测＝IR＋IV R测＝＝＝＜R 误差来源 电流表分压作用 电压表分流作用 适用条件 R≫RA R≪RV 口诀 大内大 小外小 素养提升课(三)　电阻的测量 素养提升练 关键能力·情境探究达成 章末综合测评 2．内接法和外接法的选择 (1)直接比较法：适用于R、RA、RV的大小大致可以估计时，当R≫RA时，采用内接法；当R≪RV时，采用外接法。即大电阻用内接法，小电阻用外接法，可记忆为“大内小外”。 素养提升课(三)　电阻的测量 素养提升练 关键能力·情境探究达成 章末综合测评 (2)公式计算法： 当R＞时，用内接法； 当R＜时，用外接法； 当R＝时，两种接法效果相同。 素养提升课(三)　电阻的测量 素养提升练 关键能力·情境探究达成 章末综合测评 (3)试触法：如图所示，把电压表的接线端分别接b、c两点，观察两电表的示数变化。若电流表的示数变化明显，说明电压表的分流对电路影响大，应选用内接法；若电压表的示数有明显变化，说明电流表的分压作用对电路影响大，所以应选用外接法。 (4)已知电流表内阻用内接法，已知电压表内阻用外接法。 素养提升课(三)　电阻的测量 素养提升练 关键能力·情境探究达成 章末综合测评 【典例1】　在伏安法测电阻的实验中，待测电阻Rx的阻值约为200 Ω，电压表的内阻约为2 kΩ，电流表的内阻约为10 Ω，测量电路中电流表的连接方式如图(a)(b)所示，若将图中测得的电阻值分别记为Rx1和Rx2，则________(选填“Rx1”或“Rx2”)更接近待测电阻的真实值，且测量值Rx1________(选填“大于”“等于”或“小于”)真实值，测量值Rx2________(选填“大于”“等于”或“小于”)真实值。 Rx1 大于 小于 素养提升课(三)　电阻的测量 素养提升练 关键能力·情境探究达成 章末综合测评 [解析]　由题意可知，＝＝20，＝＝10，则＞，故电流表采用内接法时误差较小，则更接近待测电阻的真实值，但由于电流表采用内接法，电压的测量值偏大，由欧姆定律可知，电阻Rx1测量值大于真实值；题图(b)采用电流表外接法，由于电压表的分流使电流表示数偏大，则由欧姆定律可知，测量值Rx2小于真实值。 素养提升课(三)　电阻的测量 素养提升练 关键能力·情境探究达成 章末综合测评 探究2　滑动变阻器的分压式和限流式 1．滑动变阻器的两种接法及其作用   限流接法 分压接法 电路(图中R 为负载电阻，R0 为滑动变阻器) 素养提升课(三)　电阻的测量 素养提升练 关键能力·情境探究达成 章末综合测评   限流接法 分压接法 闭合开关前滑 片位置 滑动触头在最左端，即保证滑动变阻器接入电路中的阻值最大 滑动触头在最左端，即开始时R两端的电压为零 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～ 素养提升课(三)　电阻的测量 素养提升练 关键能力·情境探究达成 章末综合测评 2．两种接法的特点 (1)限流式接法耗能低，但电压调节范围小。 (2)分压式接法电压调节范围大，并且可从零开始变化。 3．三种必须用分压接法的情况 (1)若滑动变阻器阻值调到最大时，待测电阻上的电流(或电压)仍超过电流表(或电压表)的量程，或超过待测电阻的额定电流(或电压)。 (2)所提供的滑动变阻器电阻远小于用电器电阻时。 (3)若实验中要求电压从零开始调节。 素养提升课(三)　电阻的测量 素养提升练 关键能力·情境探究达成 章末综合测评 【典例2】　某同学在“测绘小灯泡的伏安特性曲线”实验中： 素养提升课(三)　电阻的测量 素养提升练 关键能力·情境探究达成 章末综合测评 (1)(多选)所用各元件及规格如图甲所示，电路已连接好一部分，关于剩余电路的连接正确的是________。 A．M端应与b接线柱相连 B．M端应与a接线柱相连 C．N端与c接线柱相连，开关闭合前，滑动变阻器滑片应滑到最左端 D．N端与d接线柱相连，开关闭合前，滑动变阻器滑片应滑到最右端 [解析]　测绘小灯泡的伏安特性曲线应该采用电流表外接电路，滑动变阻器用分压电路，则M端应与a接线柱相连，N端与c接线柱相连或者N端与d接线柱相连，开关闭合前，滑动变阻器滑片应滑到最左端，故选B、C。 √ √ 素养提升课(三)　电阻的测量 素养提升练 关键能力·情境探究达成 章末综合测评 (2)该同学连接好电路后，采用正确的实验方法和实验步骤进行操作，测绘的小灯泡伏安特性曲线如图乙所示，电压U＝2.5 V时，小灯泡电阻为________Ω。 [解析]　电压U＝2.5 V时，读出电流为0.2 A，则小灯泡电阻为R＝＝12.5 Ω。 12.5 素养提升课(三)　电阻的测量 素养提升练 关键能力·情境探究达成 章末综合测评 探究3　测电阻的常用方法 1．伏安法测电阻 (1)安全性原则：实验中要保证电流、电压值即不超过电表的量程，又不能超过滑动变阻器、用电器所允许的最大值。 (2)精确性原则：在不违反安全性原则的前提下，尽量使测量误差小，结果更精确。 (3)简便性原则：在不违反前两个原则的前提下，尽量使电路图简单好接，测量时调节控制方便。 素养提升课(三)　电阻的测量 素养提升练 关键能力·情境探究达成 章末综合测评 【典例3】　有一电阻丝，用万用表粗测其阻值约为22 Ω。现要进一步精确测量其阻值，实验室提供了下列可选用的器材： 电流表A1(量程为0～200 mA，内阻约为1 Ω)； 电流表A2(量程为0～0.6 A，内阻约为0.3 Ω)； 电压表V1(量程为0～3.0 V，内阻约为3 kΩ)； 电压表V2(量程为0～15.0 V，内阻约为5 kΩ)； 滑动变阻器R(最大阻值为5 Ω)； 电源E(电压为4 V)； 开关、导线若干。 素养提升课(三)　电阻的测量 素养提升练 关键能力·情境探究达成 章末综合测评 (1)为了尽可能提高测量准确度，电流表应选_______，电压表应选________。(均填器材前面的字母) [解析]　电源电动势为4 V，为了测量精确，电压表应选择V1；流过电阻的最大电流约为 Imax＝ A＝0.18 A，所以电流表应选A1。 A1 V1 素养提升课(三)　电阻的测量 素养提升练 关键能力·情境探究达成 章末综合测评 A　　　　　　　　　　B       C　　　　　　　　　　D (2)下列给出的测量电路中，最合适的电路是_______。 [解析]　待测电阻约为22 Ω，电压表约为3 kΩ，电流表内阻约为1 Ω，所以可得待测电阻属于小电阻，电流表应使用外接法；滑动变阻器最大阻值为5 Ω，待测电阻约为22 Ω，所以为了方便调节电路，滑动变阻器应采用分压式接法。 B 素养提升课(三)　电阻的测量 素养提升练 关键能力·情境探究达成 章末综合测评 2．替代法测电阻 实验原理图如图所示，实验中，闭合S1，S2接a，调节R′，使两电表均有适当的示数，并记下电流表A的示数I；S2接b，保持R′不变，调节R使电流表A的示数仍为I，记下此时电阻箱的阻值R0，则待测电流表Ax的内阻r＝R0。若测电压表的内阻，把图中待测电流表换成待测电压表即可，实验步骤同上。 素养提升课(三)　电阻的测量 素养提升练 关键能力·情境探究达成 章末综合测评 【典例4】　为了测定电流表A1的内阻，采用如图1所示的电路。其中： A1是待测电流表，量程为300 μA，内阻约为100 Ω； A2是标准电流表，量程是200 μA； R1是电阻箱，阻值范围0～999.9 Ω； R2是滑动变阻器； R3是保护电阻； E是电池组，电动势为4 V，内阻不计； S1是单刀单掷开关，S2是单刀双掷开关。 素养提升课(三)　电阻的测量 素养提升练 关键能力·情境探究达成 章末综合测评 (1)根据电路图，请在下面实物图(图2)中画出连线，将器材连接成实验电路。 [解析]　根据原理图从电源的正极出发，逐步连接实物如图所示。 [答案]　图见解析 素养提升课(三)　电阻的测量 素养提升练 关键能力·情境探究达成 章末综合测评 (2)连接好电路，将开关S2扳到接点a处，接通开关S1，调整滑动变阻器R2使电流表A2的读数是150 μA，然后将开关S2扳到接点b处，保持R2不变，调节电阻箱R1，使A2的读数仍为150 μA。若此时电阻箱各旋钮的位置如图3所示，电阻箱R1的阻值是________Ω，则待测电流表A1的内阻Rg＝________Ω。 [解析]　电阻箱的阻值大小，读数为(10 000×0＋ 1 000×0＋100×0＋10×8＋1×6＋0.1×3)Ω＝86.3 Ω。 电阻箱表示的阻值大小等于被测电流表的内阻， 所以电流表的内阻为86.3 Ω。 86.3　 86.3 素养提升课(三)　电阻的测量 素养提升练 关键能力·情境探究达成 章末综合测评 3．半偏法测电阻 半偏法测两种电表内阻的比较 项目 电流半偏法 电压半偏法 电路图 素养提升课(三)　电阻的测量 素养提升练 关键能力·情境探究达成 章末综合测评 项目 电流半偏法 电压半偏法 实验 步骤 (1)断开S2，闭合S1，调节R1使电流表指针满偏 (2)闭合S2，接上电阻箱，R1保持不变，调节R2使电流表指针半偏 (3)读出电阻箱的电阻，即为电流表的内阻RA＝R2 (1)闭合S，调节电阻箱R2＝0 (2)调节R1使电压表指针满偏，保持变阻器电阻R1不变，调节R2使电压表指针半偏 (3)记下R2的值，有RV＝R2 适用条件 R1≫RA R1≪RV 误差分析 R测量＜R真实 R测量＞R真实 素养提升课(三)　电阻的测量 素养提升练 关键能力·情境探究达成 章末综合测评 【典例5】　某物理兴趣小组要将一个内阻未知的电流表改装成量程为3 V的电压表，为此他们用如图所示电路测定该电流表的内阻，实验室可提供的器材如下： A．电流表G：满偏电流为3 00 μA，内阻未知； B．干电池E：电动势为3 V，内阻未知； C．滑动变阻器R1：最大阻值约为5 kΩ，额定电流为1 A； D．滑动变阻器R2：最大阻值为16 kΩ，额定电流为0.5 A； E．电阻箱R0：0～9 999.9 Ω； F．开关两个，导线若干。 素养提升课(三)　电阻的测量 素养提升练 关键能力·情境探究达成 章末综合测评 (1)滑动变阻器R应选用________(选填“C”或“D”)，将开关S1、S2都断开，连接好实物图，使滑动变阻器接入电路的电阻达到最大后，闭合开关S1，移动滑动变阻器的滑片，使电流表G的示数为200 μA。 [解析]　由题图可知，本实验中采用半偏法确定电流表内阻，为了减小并联电阻箱后对电流的影响，且保证流过电流表的电流不超过其最大量程，滑动变阻器应选择总阻值较大的D。 D 素养提升课(三)　电阻的测量 素养提升练 关键能力·情境探究达成 章末综合测评 (2)闭合开关S2，调节电阻箱R0的阻值为100 Ω时，电流表G的示数为100 μA，则电流表G的内阻r＝________Ω。 若仅考虑系统误差，则测量值比实际值略________(选填“偏大”或“偏小”)。 100　 偏小 素养提升课(三)　电阻的测量 素养提升练 关键能力·情境探究达成 章末综合测评 [解析]　闭合开关S2，调节电阻箱R0的阻值为100 Ω时，电流表G的示数为100 μA，则说明电流表半偏，电阻箱分流100 μA，根据串并联电路的规律可知，电流表G的内阻为100 Ω。当S2闭合时，电阻箱R0和Rg并联，并联后总阻值R并<Rg，而电阻R不变，所以S2闭合后的干路电流比闭合前的总电流要大，即电流大于Ig，而此时电流表支路的电流等于Ig，那么电阻箱R0支路的电流要大于Ig，那么其电阻肯定要小于Rg，所以用此方法测量的电流表内阻的测量值比真实值要偏小。 素养提升课(三)　电阻的测量 素养提升练 关键能力·情境探究达成 章末综合测评 (3)为将该电流表改装成量程为3 V的电压表，需串联电阻的阻值为________Ω。 [解析]　根据改装原理可知，要将电流表改装成电压表，应串联一个大电阻，为R＝ Ω－100 Ω＝9 900 Ω。 9 900 素养提升课(三)　电阻的测量 素养提升练 关键能力·情境探究达成 章末综合测评 【典例6】　某同学利用如图a所示电路测量量程为2.5 V的电压表 　的内阻(内阻为数千欧姆)，可供选择的器材有：电阻箱R(最大阻值99 999.9 Ω)，滑动变阻器R1(最大阻值50 Ω)，滑动变阻器R2(最大阻值5 kΩ)，直流电源E(电动势3 V)，开关1个，导线若干。 实验步骤如下： 素养提升课(三)　电阻的测量 素养提升练 关键能力·情境探究达成 章末综合测评 ①按电路原理图a连接线路； ②将电阻箱阻值调节为0，将滑动变阻器的滑片 移到与图中最左端所对应的位置，闭合开关S； ③调节滑动变阻器，使电压表满偏； ④保持滑动变阻器滑片的位置不变，调节电阻箱阻值，使电压表的示数为2.00 V，记下电阻箱的阻值。 回答下列问题： 素养提升课(三)　电阻的测量 素养提升练 关键能力·情境探究达成 章末综合测评 (1)实验中应选择滑动变阻器________(选填“R1”或“R2”)。 [解析]　本实验测电压表的内阻，因电压表内阻较大，和电压表并联部分的滑动变阻器的阻值越小产生的系统物差越小，在保证电路安全的前提下，故需要滑动变阻器的最大阻值较小，故选R1。 R1 素养提升课(三)　电阻的测量 素养提升练 关键能力·情境探究达成 章末综合测评 (2)根据图a所示电路将图b中实物图连线。 [解析]　滑动变阻器为分压式接法，实物图连线如图所示。 [答案]　见解析图 素养提升课(三)　电阻的测量 素养提升练 关键能力·情境探究达成 章末综合测评 (3)实验步骤④中记录的电阻箱阻值为630.0 Ω，若认为调节电阻箱时滑动变阻器上的分压不变，计算可得电压表的内阻为______Ω(结果保留到个位)。 [解析]　电压表和电阻箱串联，两端电压分别为2.00 V和0.50 V，则RV＝4R＝2 520 Ω。 2 520 素养提升课(三)　电阻的测量 素养提升练 关键能力·情境探究达成 章末综合测评 (4)如果此电压表是由一个表头和电阻串联构成的，可推断该表头的满偏电流为________(填正确答案标号)。 A．100 μA　　　 B．250 μA C．500 μA D．1 mA [解析]　电压表的满偏电流Ig＝＝ A≈1 mA，故选项D正确。 D 素养提升课(三)　电阻的测量 素养提升练 关键能力·情境探究达成 章末综合测评 $$