第三章专题提升 电路的设计和电表内阻的测定 课件 -2025-2026学年高二上学期物理粤教版必修第三册

该高中物理课件系统梳理了恒定电流专题中伏安法测电阻、滑动变阻器连接及电表内阻测定等核心内容，通过表格对比电流表内外接误差与选择条件，结合电路图示例和典例剖析，构建“知识归纳-方法提炼-应用演练”的完整知识网络。 其亮点在于融合实验设计与误差分析，如通过U-I图线判断电表接法（例题1）、用替代法测内阻（例题2），培养科学思维与探究能力。分层设计从对点演练到随堂检测，适配不同学生需求，助力教师精准把握学情，提升复习效率。

第三章　恒定电流 专题提升　电路的设计和电表内阻的测定 重难探究·能力素养全提升 探究点一　伏安法测电阻和滑动变阻器的连接 知识归纳 1.伏安法测电阻原理 由欧姆定律 可知,用电压表测出电阻两端的电压,用电流表测出通过电阻的电流,就可求出待测电阻的阻值. 2.电流表的两种接法 (1)电流表内、外接法的比较 比较项 电流表内接法 电流表外接法 误差来源 电流表的分压作用 电压表的分流作用 两种电路 选择条件 R越大UR越接近UV,R测越接近R真,该电路适合测大电阻R≫RA R越小,IR越接近IA,R测越接近R真,该电路适合测小电阻R≪RV (2)选择电流表内、外接的判断方法 ①直接比较法:当Rx≫RA时,采用电流表内接法,当Rx≪RV时,采用电流表外接法. ②公式计算法: 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,应选用电流表内接法,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,应选用电流表外接法. 3.滑动变阻器的两种接法 (1)两种接法的比较 (2)两种接法的一般适用条件 ①限流式接法适合测量阻值小的电阻(跟滑动变阻器的总电阻相差不多或比滑动变阻器的总电阻还小). ②分压式接法适合测量阻值较大的电阻(一般比滑动变阻器的总电阻要大). (3)必须采用分压法的三种情况 ①若采用限流式接法不能使电流满足实验要求,即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),则必须选用分压式接法. ②若待测电阻的阻值比滑动变阻器总电阻大得多,以致在限流电路中,滑动变阻器的滑片从一端滑到另一端时,待测电阻上的电流或电压变化范围不够大,此时,应改用分压式接法. ③若实验中要求电压从零开始调节,则必须采用分压式接法. (4)两种电路均可使用的情况下,应优先采用限流式接法,因为限流式接法电路简单、耗能低. 典例剖析 【例题1】 某同学用伏安法测量一阻值为几十欧姆的电阻Rx,所用电压表的内阻为1 kΩ,电流表内阻为0.5 Ω.该同学采用两种测量方案,一种是将电压表跨接在图甲所示电路的O、P两点之间,另一种是跨接在O、Q两点之间.测量得到如图乙所示的两条U-I图线,其中U与I分别为电压表和电流表的示数. 甲 回答下列问题: (1)图乙中标记为Ⅱ的图线是采用电压表跨接在　　　　(选填“O、P”或“O、Q”)两点的方案测量得到的.  乙 O、P (2)根据所用实验器材和图乙可判断,由图线　　　　(选填“Ⅰ”或“Ⅱ”)得到的结果更接近待测电阻的真实值,结果为　　　　　　 Ω(结果保留一位小数).  (3)考虑到实验中电表内阻的影响,需对(2)中得到的结果进行修正,修正后待测电阻的阻值为　　　　 Ω(结果保留一位小数).  Ⅰ　 　50.5 50.0 解析 (1)在电流相等的情况下,跨接在“O、P”两点间的电压表的示数比跨接在“O、Q”两点间的电压表的示数小,所以题图乙中标记为Ⅱ的图线是采用电压表跨接在“O、P”两点间的方案测量得到的. (2)由 ,根据图线Ⅰ,可知电阻阻值为50.5 Ω,该电阻为大电阻,电流表采取内接法得到的测量值更接近真实值.即由图线Ⅰ得到的结果更接近待测电阻的真实值.所以其结果为50.5 Ω. (3)因为测量值为待测电阻和电流表串联的阻值,修正后的待测电阻的值为50.5 Ω-0.5 Ω=50.0 Ω. 教你析题 读取题干 获取信息 用伏安法测量一阻值为几十欧姆的电阻Rx 实验目的、实验原理 将电压表跨接在图甲所示电路的O、P两点之间 电流表外接法 跨接在O、Q两点之间 电流表内接法 标记为Ⅱ的图线 测量阻值小的 教你破题 对点演练 某同学用如图甲所示电路测量电阻Rx,Rx的测量值比真实值　　　　(选填“偏大”或“偏小”);若被测电阻Rx的阻值约为1 Ω(远小于电压表内阻),采用图　　　　(选填“甲”或“乙”)所示电路,误差会比较小.  偏小 甲 解析 电流表采用外接法时,电压表测量的电压为电阻两端的电压,考虑到电压表的内阻,电流表测量的电流为电压表和电阻的电流之和,即测得的电流偏大,根据欧姆定律,知测得的电阻偏小;若被测电阻Rx的阻值约为1 Ω,该电阻远小于电压表内阻,属于小电阻,故用电流表外接法测量误差较小,应采用题图甲所示电路. 探究点二　电表内阻的测量 知识归纳 1.伏安法 用一个小量程的电压表测出电流表两端的电压U,由欧姆定律可求出 如图甲所示;没有小量程的电压表时可以用已知内阻的电流表当电压表使用,电路如图乙所示, 2.替代法 (1)替代思想:测电压表或电流表的内阻时可以使用替代法,即用一个电阻箱来替代原电表,当调节电阻箱使电路效果与替换之前相同时,电阻箱的读数即为被替换的电表的内阻. (2)实验原理图如图所示,实验中,闭合开关S1,开关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;开关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再把电流表A换成小量程的电流表即可,实验步骤同上. 典例剖析 【例题2】 从表中选出适当的实验器材,设计一电路来测量电流表A1的内阻r1,要求有尽可能高的测量精度,并能测得多组数据(有较大的调节范围). 器材(代号) 规格 电流表(A1) 量程0~10 mA,内阻r1待测(约40 Ω) 电流表(A2) 量程0~500 μA,内阻r2=750 Ω 电压表(V) 量程0~10 V,内阻r3=10 kΩ 电阻(R1) 阻值约100 Ω,保护电阻 滑动变阻器(R2) 总阻值约50 Ω 电池(E) 电压1.5 V,内阻很小(不计) 开关(S) — 导线若干 — (1)在方框中画出电路图,标明所用器材的代号.   (2)若选测量数据中的一组来计算r1,则所用的表达式为r1=　　　　,式中各符号的意义是________________________________________________ 　   　.  见解析图 I2为通过电流表A2的电流,r2为电流表A2的内阻,I1为通过 电流表A1的电流 解析 (1)电压表量程太大不能用于测电流表A1两端的电压.由于电流表A2的内阻r2=750 Ω是准确的,满偏时其两端电压为500×10-6×750 V=0.375 V,与电流表A1的满偏电压差不多,所以可以将电流表A2与电流表A1并联,根据A2的读数I2,求出A1两端的电压I2r2,即把A2当电压表使用.因为A1、A2允许通过的电流较小,所以要使电路安全工作,应将保护电阻R1与A1、A2串联起来,从而使两电表两端电压保持在一个安全的范围内,进而限制通过A1、A2的电流,使其不超过电表量程.滑动变阻器采用限流式接法比分压式接法的调节范围小,根据题目中“能测得多组数据(有较大的调节范围)”的要求,滑动变阻器应采用分压式接法.电路图如图所示. (2)计算r1的表达式为 ,式中I2为通过电流表A2的电流,r2为电流表A2的内阻,I1为通过电流表A1的电流. 规律方法　此题易误认为只能用电压表来测定电流表A1两端的电压,其实,由于电压表量程较大,而r1两端的电压很小,测量误差太大,故不符合“有尽可能高的测量精度”的实验要求. 学以致用·随堂检测全达标 1 2 3 4 5 1.(电表内外接的误差分析)用伏安法测电阻有两种连接方式,现测量阻值约为10 Ω的电阻.使用的电流表内阻约为100 Ω,使用的电压表内阻约为10 kΩ.关于测量电路的选择,下列说法正确的是(　　) A.应采用电流表内接法测量,且测量值大于真实值 B.应采用电流表内接法测量,且测量值小于真实值 C.应采用电流表外接法测量,且测量值大于真实值 D.应采用电流表外接法测量,且测量值小于真实值 D 解析 由题意可知,电压表内阻远大于待测电阻,若采用电流表内接法,误差很大,故应采用电流表外接法,此种接法由于电压表的分流而使电流测量值偏大,则由欧姆定律可知,电阻测量值小于真实值,D正确. 1 2 3 4 5 2.(电表内阻的测量)(2025广东高二阶段练习)如图所示,先将R2的阻值调为零,闭合S,调节R1的滑片,使电压表读数等于Um;然后保持R1的滑片不动,调节R2,当R2的阻值为R0时,电压表读数等于Um,已知电压表内阻RV远大于R1,用这种方法可测得电压表内阻为(　　) A.R0 B.3R0 C.R0 D.4R0 B 1 2 3 4 5 解析 本题是由半偏法的原理测电压表的内阻,因电压表内阻RV远大于R1,可认为第二次调节R2时并联部分的总电压不变,则利用串联分压有 ,解得RV=3R0,故选B. 1 2 3 4 5 3.(电表内外接的误差分析)用伏安法测某一电阻:电压表示数为U,电流表示数为I,电阻测量值 .如果采用如图甲所示的电路,测量值为R1,如果采用如图乙所示的电路,测量值为R2,电阻的真实值为R真,它们之间的关系是R1　　　　R真、R2　　　　R真(均选填“>”“=”或“<”),这种误差属于 　　　　误差.  < >　 系统 1 2 3 4 5 解析 题图甲中电压表测量值为真实值,电压表的分流作用导致电流表测量值偏大,故电阻测量值偏小;题图乙中电流表测量值为真实值,电流表的分压作用导致电压表测量值偏大,故电阻测量值偏大,所以有R1<R真,R2>R真,这种误差属于系统误差. 1 2 3 4 5 4.(电表内外接的选择、计算)在测量金属丝电阻率的实验中,回答下列问题. (1)测得某金属丝的有效长度为L,直径为d,两端的电压为U,通过它的电流 为I,可以得到该金属丝的电阻率ρ=　　(用题中所给的物理量符号表示).  (2)若金属丝的电阻约为5 Ω,电流表内阻约为1 Ω,电压表内阻约为1 kΩ,则实验中应该将电流表　　　　(选填“内接”或“外接”).  (3)若实验中采取电流表内接法,则金属丝电阻率实际测量值 　　　　　　(选填“偏大”“偏小”或“不变”).  外接 偏大 1 2 3 4 5 (3)若采用电流表内接法,由于电流表的分压作用,电阻的测量值偏大,根据电阻定律可知金属丝电阻率实际测量值也偏大. 1 2 3 4 5 5.(电表内阻的测量)某实验小组要测量定值电阻Rx的阻值,实验室提供的器材规格如下: A.待测电阻Rx(阻值约为100 Ω) B.电流表G1(量程为0~10 mA,内阻RG1未知) C.电流表G2(量程为0~30 mA,内阻RG2未知) D.电阻箱R(最大阻值为9 999.99 Ω) E.电池组(2节干电池) F.开关一只,导线若干 1 2 3 4 5 该小组根据现有的器材设计了如图甲所示的电路,实验过程如下: 甲 a.根据电路图,连接实验器材. b.先将电阻箱的阻值调到最大,然后闭合开关S, 调节电阻箱的阻值,记录电流表G1的示数I1和 电流表G2的示数I2及对应的电阻箱的阻值b. c.多次调节电阻箱的阻值,改变两个电流表的示数,并记录. d.数据处理:以 为纵坐标,以对应的电阻箱的阻值 R为横坐标,描点连线得到如图乙所示的倾斜直线. 乙 (1)待测电阻Rx=　　　 Ω.电流表G1的内阻RG1=　　　 Ω.  (2)若将电流表G1与电阻箱串联改装成量程为0~3 V的 电压表,应将电阻箱的阻值调为　　　　 Ω.  100 20 280 1 2 3 4 5 R= 比较项 电流表内接法 电流表外接法 电路图 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 当Rx>时,用电流表内接法,当Rx<时,用电流表外接法. 比较项 限流式接法 分压式接法 电路图 负载R上电压调节范围 ~E 0~E 负载R上电流调节范围 0~ 闭合S前滑动变阻器滑片的位置 b端 a端 R= RA=, RA=. r2　 r1= R= (2)由题中数据可知Rx=5 Ω<=10 Ω,故应采用电流表外接法. 解析 (1)根据电阻定律有R=ρ=ρ,又R=,可得ρ=. (2)将电流表G1与电阻箱串联改装成量程为0~3 V的电压表时,通过的电流为0.01 A,故电阻箱接入的电阻为R'= Ω-20 Ω=280 Ω. 解析 (1)根据并联电路电流与电阻的特点结合-R图像,可得 =1.2,=3.0,联立解得Rx=100 Ω,RG1=20 Ω. $