内容正文:
第十七章 欧姆定律
第3节 电阻的测量
序号 学习任务 核心素养
1 进一步掌握使用电压表和电流表的方法 科学探究
2 学会用伏安法测量电阻 科学探究
3 加深对欧姆定律及其应用的理解 科学思维
1.实验思路:根据欧姆定律我们知道,可以通过测量电阻器两端的 和通过的 来间接地测量电阻器的电阻。这种测量电阻的方法,有时简称为伏安法。
电压
电流
2.用电流表和电压表测量电阻。
实验原理
实验器材 电源、待测电阻器、滑动变阻器、电压表、电流表、开关各1个,导线若干
实验
电路图
实验过程 (1) 开关,并按电路图,正确连接实物电路。
(2)检查电路连接,确认无误后,移动滑动变阻器的滑片,使电路中的电流在开始测量时最 。
(3)闭合开关,改变滑动变阻器滑片的位置,多次测量并记录几组电压、电流数据,目的是 。
(4)断开开关,整理实验器材
R=
断开
小
减小误差
实验数据 (1)实验数据
(2)数据处理
根据每组数据算出相应的电阻,然后求出电阻的 ,得到电阻器的电阻
平均值
数据序号 电压U/V 电流I/A 电阻Rx/Ω
1
2
3
······
例 某小组利用如图所示的装置测量电阻。
(1)闭合开关前,应将滑动变阻器的滑片移到最 端。
(2)闭合开关后,发现电流表指针偏转,电压表指针不偏转,若故障只有一处,可能是待测电阻器 。
(3)排除故障后,闭合开关,移动滑动变阻器的滑片进行三次实验,把测量数据和计算结果依次填写在表格中。
左
数据序号 电压U/V 电流I/A 电阻R/Ω
1 1.00 0.10 10.00
2 1.60 0.16 10.00
3 2.10 0.20 10.50
被短路
求出电阻的平均值是 Ω(计算结果保留两位小数),多次测量求平均值的目的是 。
(4)同学们又用小灯泡代替了电阻器接入电路,按照上述方法测量了该小灯泡的电阻。处理数据时发现每次计算出的小灯泡的电阻均不相同,且数值上相差较大。
回顾实验过程,发现灯泡的亮度越强,灯丝电阻越大,同学们经过讨论,明白了导致灯丝电阻变化的原因可能是 。
知识拓展: 小灯泡灯丝的电阻受温度的影响(随温度的升高而增大),故实验中几次测量出的阻值相差较大,各个阻值分别对应不同温度下灯丝的电阻,故不能求平均值(求出的平均值无意义),多次测量的目的是得出小灯泡电阻随电压(温度)变化的规律。
10.17
减小误差
灯丝的温度发生改变
1.关于伏安法测电阻的实验,下列说法正确的是( )。
A.实验原理是R=UI
B.滑动变阻器的作用是改变电源电压
C.多次测量取平均值是为了减小误差
D.实验结束,断开开关即可离开实验室
C
2.在“制作定值电阻”的实践活动中,同学们在实验室找到一捆镍铬合金丝,其包装上标有“横截面积1 mm2,长度10 m”的字样。为了利用这捆镍铬合金丝制作一个8 Ω的定值电阻,同学们先将这捆镍铬合金丝两端的绝缘皮刮掉并接到接线柱上,然后进行了如下操作。
(1)根据图甲的电路图,以笔画线表示导线将图乙的实物电路连接完整,导线不能交叉。
甲 乙
答案:如图所示
(2)闭合开关,移动滑动变阻器的滑片,测得多组电压及电流值,将数据填入表格中。第2次实验时,电压表的示数如图丙所示,则测得的电压为 V,计算此次的电阻为 Ω(计算结果保留两位小数)。
2.0
数据序号 电压U/V 电流I/A 电阻R/Ω
1 1.0 0.10 10.00
2 0.21
3 3.0 0.28 10.71
丙
9.52
(3)为了确定这捆镍铬合金丝的电阻,上表在设计时还应增加的一项内容为 。
(4)根据实验的计算结果,制作8 Ω的定值电阻应截取长度约为 m(取整数)的镍铬合金丝。
电阻的平均值/Ω
8
3.某实验小组测量了标有电压为2.5 V的小灯泡的电阻。
甲 乙
(1)他们设计并连接了如图甲所示的实验电路,某同学想闭合开关立刻进行实验,同组同学提醒他这样操作有错误,原因是
。
闭合开关前,没有将滑动变阻器的滑片移到阻值最大处
(2)正确操作后,闭合开关,在移动滑动变阻器滑片的过程中,发现两个电表指针都左右摆动,同时看到小灯泡闪烁,用手捏紧滑动变阻器的滑片后,电路恢复正常,则电路故障的原因可能是
。
(3)排除故障后,闭合开关,移动滑动变阻器的滑片,记录多组数据。当电压表示数为2.5 V时,小灯泡正常发光,此时电流表示数如图乙所示,为 A,计算此时小灯泡的电阻,为 Ω(计算结果精确到0.1 Ω)。
滑动变阻器的滑片接触不良
0.26
9.6
1.在伏安法测电阻的实验中,滑动变阻器不能起到的作用是( )。
A.改变电路中的电流
B.改变待测电阻器的阻值
C.改变待测电阻器两端的电压
D.保护电路
B
2.一个灯泡,在室温下用伏安法测一次电阻,在正常工作一段时间后再用伏安法测一次电阻,后一次测得的阻值比前一次测得的阻值大,造成这种差异的原因是( )。
A.两次测量加在灯泡两端的电压不同
B.两次测量通过灯丝的电流不同
C.两次测量灯丝的温度不同
D.两次测量室内的温度不同
C
3.如图所示,小红在做测定小灯泡电阻的实验时将正常的电流表、电压表接入电路,当闭合开关后,发现电流表有示数,电压表示数为0。移动滑动变阻器滑片时电流表示数有变化,电压表示数始终为0。其原因可能是( )。
A.滑动变阻器被短路
B.滑动变阻器接触不良
C.小灯泡短路
D.小灯泡的灯丝断了
C
4.关于下图所示的电路图,下列说法正确的是( )。
A.在探究电阻一定时电流与电压的关系时,可以用小灯泡代替电阻器
B.在探究电压一定时电流与电阻的关系时,每次更换定值电阻后,都要移动滑片使电流表示数不变
C.用伏安法测量电阻器的电阻时,多次测量的目的是减小误差
D.以上选项提及的三个实验中,都要调节滑动变阻器的滑片使电压表示数变化
C
5.如图所示,小莉同学用伏安法测正常工作电压为2.5 V的小灯泡正常发光时的电阻。闭合开关,将滑动变阻器的滑片移动到如图所示的位置时,电压表示数为2.8 V,这时应将滑动变阻器的滑片向 (填“左”或“右”)适当移动。当小灯泡正常发光时,电流表示数如图乙所示,则小灯泡正常发光时的电阻是 Ω。
右
5
6.用伏安法测量导体的电阻实验时,小明的实验方案和操作过程均正确,实验中所用的电流表、电压表以及两表的连接和示数如图所示。电压表的示数为 V,观察发现,电流表指针偏转过小,这样会导致实验误差偏 ,解决这一问题的措施是 。
10.0
大
电流表改用小的测量范围
7.老师在做测量小灯泡正常发光的电阻演示实验时,针对实验中遇到的问题,让同学们自己解释了相关现象,下列解释正确的是( )。
A
A.按要求规范连接电路,实验开始,闭合开关,灯泡不亮,电路可能是正常的
B.电压表、电流表的测量范围选大了
C.若出现灯泡不亮,电流表无示数,电压表有示数的现象,说明灯泡的灯座短路了
D.滑动变阻器的滑片向右滑动时,两个电表的示数都变小
8.在用伏安法测电阻的实验中,有两位同学分别选择定值电阻和小灯泡为测量对象,在处理实验数据时,画出定值电阻和小灯泡的U-I图像,分别如图甲、乙所示,则关于图像的分析,下列说法不正确的是( )。
D
甲 乙
A.由图甲可知,定值电阻的阻值为1 Ω
B.由图甲可知,该实验还可以探究电阻一定时电流与电压的关系
C.由图乙可知,小灯泡的电阻跟灯丝的温度有关
D.为了减小误差,应该用多次测量取平均值的方法测定小灯泡的电阻
9.在用伏安法测电阻实验中,老师准备了阻值未知的定值电阻、电压表、电流表、两节新干电池、开关、导线若干、滑动变阻器(铭牌上标有“20 Ω 1 A”)等器材。所有器材均完好。
甲 乙
(1)某同学按照实验操作要求检查实验器材,发现电流表指针的位置如图甲所示,他接下来应进行的操作是 。
(2)解决问题后,该同学设计并连接了如图乙所示的部分电路,请用笔画线表示导线将图乙的电路连接完整,要求导线不可交叉。
对电流表调零
答案:如图所示
(3)闭合开关前,应将滑动变阻器的滑片调至最 端。此时,滑动变阻器的作用是 。
(4)排除故障后,继续实验,当电压表示数为1.2 V时,读出如图丙所示的电流表示数,并计算定值电阻的阻值R= Ω。该同学认为实验已经完成,另一名同学则认为仅这样就得出定值电阻的阻值不够可靠,原因是 。
右
丙
保护电路
10
未多次测量求平均值,测量结果可能存在较大误差
$