3.4.3 实验专题：测量定值电阻的阻值 课件-2026-2027学年高二上学期物理粤教版必修第三册

该高中物理课件聚焦恒定电流中定值电阻测量，以伏安法为核心，从实验需求导入，衔接欧姆定律，系统展开电流表内接外接、滑动变阻器分压限流电路类型及适用条件，搭建清晰的知识学习支架。 其亮点在于整合伏安法及伏伏法、安安法等多种测量方法，通过“大内偏大，小外偏小”误差口诀、实验设计步骤及典型例题，培养科学思维（模型建构、误差推理）和科学探究（实验设计）能力，如练习1结合器材选择与电路设计，助力学生掌握实验技能，为教师提供结构化教学资源。

第三章 恒定电流 粤教版 必修三 实验：测量定值电阻的阻值 1 实验测量电阻R —— 伏安法 测量电路：测导体的电流、电压 S R A V a 控制电路 限流式 分压式 电流表外接法 电流表内接法 2 限流式电路，电流表内接法 RX A V · · 限流式电路，电流表外接法 RX A V 分压式电路，电流表内接法 分压式电路，电流表外接法 RX A V RX V A 典型电路图 RX ＜＜ RV RX ＜＜ RV RX＞＞RA RX＞＞RA (1)当要求电压或电流从0变起时; (2)当待测电阻的阻值远大于滑动变阻器的总阻值时; (3)当采用限流接法，无论怎样调节都不能保证电路的安全时。 (4)当要求测量范围尽可能宽，画出图像误差尽可能小时； 以下4种情况必须用分压接法： 滑动变阻器全阻值与待测电阻的阻值相接近，则采用限流接法 滑动变阻器全阻值比待测电阻的阻值小，则采用分压接法 如无特殊要求，则看滑动变阻器全阻值和待测电阻的关系 控制电路滑动变阻器的分压、限流接法的选择 4 测量电路电流表内、外接法的选取： 电流表内接法 A Rx V 电流表外接法 A Rx V 适用条件： 电流表分压(测量值偏大) 电压表分流(测量值偏小) 误差来源： 大内偏大，小外偏小 1 R测 = 1 RV + 1 Rx 5 试触法： 若电压表示数有明显变化，说明电流表的分压作用较强， Rx是一个小电阻即　　　 用外接法 若电流表示数有明显变化，说明电压表的分流作用较强， Rx是一个大电阻即 用内接法 测量电路电流表内、外接法的选取： 【练习1】一只小灯泡，标有“3 V，0.6 W”字样，现用下面给出的器材测量该小灯泡正常发光时的电阻。电源电动势为12 V；最大阻值为5 Ω的滑动变阻器； 电流表的内阻约为1 Ω；电压表的内阻约为10 kΩ；开关一个、导线若干。 (1) 在设计电路的过程中,为了尽量减小实验误差, 电流表应采用　　　　（选填“内接”或“外接”）法. 滑动变阻器应采用　　　　（选填“分压式”或“限流式”）接法. (2) 在下面的虚线框内画出你所设计的实验电路图（尽量减小实验误差）。 外接 分压式 练习2：在“测定金属丝电阻率”的实验中： (1)欲用伏安法测定一段阻值约为5Ω的金属丝的电阻，要求测量结果尽量准确，现备有以下器材：A．电池组（3V） B．电流表（0~3A，内阻RA为0.5Ω） C．电流表（0~0.6A，内阻RA为0.5Ω） D．电压表（0~3V，内阻Rv约为3kΩ） E.滑动变阻器（0~20Ω，额定电流1A） F ．滑动变阻器（0~2000Ω，额定电流0.3A） G.开关、导线 要求待测电阻两端的电压能从零开始变化，上述器材中，电流表应选 ，滑动变阻器应选 （填写各器材的字母代号）；电路应选 （选填甲、乙、丙、丁）。 C E 乙 练习2：在“测定金属丝电阻率”的实验中： (2)用螺旋测微器测得金属丝的直径为d；用游标卡尺测量金属丝的长度为L；电流表内阻为RA；此时测得电流为I、电压为U，那么金属丝的电阻率为　　　 。 ρ = 电学实验仪器的选择 选择电学实验仪器主要是选择电表、滑动变阻器、电源等仪器， 一般要考虑四方面因素： (1)安全因素：通过电源、电阻和电表的电流不能超过其允许的最大电流 (2)误差因素：选用电表量程应考虑尽可能减小测量值的相对误差， 电压表、电流表在使用时，其指针应偏转到满偏刻度的以上； 使用欧姆表时宜选用指针尽可能在中间刻度附近的倍率挡位． (3)便于操作：选用滑动变阻器时应考虑对外供电电压的变化范围既能满足实验要求，又便于调节．在调节滑动变阻器时，应使其大部分电阻线都用到． (4)实验实际：除以上三个因素外，还应注重实验实际． 器材种类 选取原则 滑动变阻器 安全：电路电流不能超过其额定电流。 方便：电阻越小操作越方便 技巧：限流选大（保证安全） 分压选小（额定电流大，总阻值小的，便于调节） 电流表 电压表 的选择 安全：电路电流不能超过Ⓐ量程，电压不能超过Ⓥ量程； 精确：电路电流、电压尽可能指Ⓐ、Ⓥ满量程1/2到2/3(至少满偏1/3） 技巧： 选Ⓥ：1、选量程与电源电动势E相接近的Ⓥ 2、若Ⓥ内阻已知，量程太小，可串联大定值电阻扩大量程。 选Ⓐ：1、估值法:选量程与E/Rx(UⓋ/Rx)相接近的Ⓐ 2、若Ⓐ内阻已知，量程太小，可并联小定值电阻扩大量程。 电路的仪器选择 设计电路的原则 【一般步骤】 找唯一器材 (电源，导线，开关等) → 估算待测电路的U、I值 → 考虑电表1/3量程以上 → 选择合适量程的电流表、电压表 → 选择合适的变阻器，确定控制电路(分压限流) → 确定测量电路接法(内接外接) → 设计电路图 【例1】某兴趣小组在做“测定金属丝的电阻率”的实验中, 通过粗测电阻丝的电阻约为6 Ω, 为了使测量结果尽量准确, 从实验室找到以下供选择的器材: A. 电池组(3 V) B. 电流表A1(0～3 A, 内阻0.0125 Ω) C. 电流表A2(0～0.6 A, 内阻约0.125 Ω) D. 电压表V1(0～3 V, 内阻4 kΩ) E. 电压表V2(0～15 V, 内阻15 kΩ) F. 滑动变阻器R1 (0～20 Ω, 允许最大电流1A) G. 滑动变阻器R2 (0～2000 Ω, 允许最大电流0.3 A) H. 开关、导线若干 (1)实验时应从上述器材中选用___________ (填写仪器前字母代号). ACDFH (2)测电阻时, 电流表、电压表、待测电阻Rx在组成测量电路时, 应采用电流表____接法, 将设计的电路图画在方框内. 外 13 【例2】有一个电阻Rx, 其阻值大约是10 Ω, 请选择适当的器材,以便测量其阻值.可供选择的电路如图.可供选择的器材是： A．电动势 4.5 V 、内阻不计的电源E B．量程为 15 V、内阻 10 kΩ 的电压表V1 C．量程为 3 V、内阻 6 kΩ 的电压表V2 D．量程为 300 mA、内阻 4 Ω 的电流表A1 E．量程为 5 A 、内阻 2 Ω 的电流表A2 F．最大阻值 20 Ω、额定电流 1.5 A 的滑动变阻器R1 G．最大阻值 500 Ω、额定电流 0.5 A 的滑动变阻器R2 H．开关和若干根导线。 则选用的电路是______(填甲或乙)，选用的器材是____________________(填器材的字母代号)。 甲 A、C、D、F、H 14 【练习】为了测量某待测电阻Rx的阻值(约为30 Ω)，有以下一些器材可供选择。 电流表A1(量程 0～50 mA，内阻约 10 Ω )； 电流表A2(量程 0～3 A，内阻约 0.12 Ω )； 电压表V1(量程 0～3 V，内阻很大)； 电压表V2(量程 0～15V，内阻很大)； 电源E(电动势约为3V，内阻约为 0.2 Ω)； 定值电阻R(20 Ω，允许最大电流 1.0 A)； 滑动变阻器R1( 0～10 Ω，允许最大电流 2.0 A )； 滑动变阻器R2( 0～1 kΩ，允许最大电流 0.5 A )； 单刀单掷开关S一个，导线若干。 (1)电流表应选________，电压表应选________，滑动变阻器应选____。(填字母代号) (2)请在虚线框内画出测量电阻Rx的实验电路图。(要求所测量范围尽可能大) (3)某次测量中，电压表示数为U时，电流表示数为I，则计算待测电阻阻值的表达式为Rx＝__________。 A1 V1 R1 U/I－R 测电阻的几种方法 16 【典例1】一学生小组测量某金属丝(阻值约十几欧姆)的电阻率． 现有实验器材：螺旋测微器、刻度尺、电源E、电压表(内阻非常大)、定值电阻R0(阻值10.0 Ω)、滑动变阻器R、待测金属丝、单刀双掷开关K、开关S、导线若干． 图甲是学生设计的实验电路原理图．完成下列填空： (2)将K与1端相连，适当减小滑动变阻器R接入电路的电阻，此时电压表读数记为U1，然后将K与2端相连，此时电压表读数记为U2．由此得到流过待测金属丝的电流I＝________，金属丝的电阻r＝________ (结果均用R0、U1、U2表示) 一、“伏伏法”测电阻 利用两个电压表的组合测量电压表的内阻或其他电阻的方法 (1)条件：电压表V2的量程必须大于电压表V1的量程且能搭配使用。 (2)技巧：已知内阻的电压表可当作电流表使用。在缺少合适的电流表的情况下，常用电压表代替电流表使用。 【典例2】某同学为了测量一根铅笔芯的电阻率，设计了如图甲所示的电路测量该铅笔芯的电阻值．所用器材有电流表A1、A2，电阻箱R1，滑动变阻器R2，待测铅笔芯Rx，电源E，开关S及导线等．操作步骤如下：调节滑动变阻器和电阻箱的阻值达到最大；闭合开关，适当调节滑动变阻器和电阻箱的阻值；记录两个电流表A1、A2的示数分别为I1、I2．请回答以下问题： (1)若电流表的内阻可忽略，则电流表示数I2＝________I1时，电阻箱的阻值等于待测铅笔芯的电阻值． (2)用螺旋测微器测量该铅笔芯的直径，螺旋测微器的示数如图乙所示，则该铅笔芯的直径为________mm． 甲 乙 1.000 【典例2】某同学为了测量一根铅笔芯的电阻率，设计了如图甲所示的电路测量该铅笔芯的电阻值．所用器材有电流表A1、A2，电阻箱R1，滑动变阻器R2，待测铅笔芯Rx，电源E，开关S及导线等．操作步骤如下：调节滑动变阻器和电阻箱的阻值达到最大；闭合开关，适当调节滑动变阻器和电阻箱的阻值；记录两个电流表A1、A2的示数分别为I1、I2．请回答以下问题： (3)已测得该铅笔芯的长度L＝20.00 cm，电阻箱的读数为5.00 Ω，根据上面测量的数据可计算出铅笔芯的电阻率ρ＝____________Ω·m (结果保留三位有效数字)． (4)若电流表A2的内阻不能忽略，仍利用(1)中方法， 则铅笔芯电阻的测量值________真实值． (选填“大于”“小于”或“等于”) 1.96×10-5 小于 二、“安安法”测电阻 利用两个电流表的组合测量电流表的内阻或其他电阻的方法 (1)条件：电流表A2的量程必须大于电流表A1的量程且能搭配使用。 (2)技巧：已知内阻值的电流表可当作电压表使用。在缺少合适的电压表的情况下，常用电流表代替电压表使用。 【典例3】国标(GB/T)规定自来水在15 ℃时电阻率应大于13 Ω.m。某同学利用如图甲所示电路测量15 ℃自来水的电阻率，其中内径均匀的圆柱形玻璃管侧壁连接一细管，细管上加有阀门K以控制管内自来水的水量，玻璃管两端接有导电活塞(活塞电阻可忽略)，右活塞固定，左活塞可自由移动．实验器材还有：电源(电压恒为3 V)； 电压表V1(量程为3 V，内阻很大)；电压表V2(量程为3 V，内阻很大)； 定值电阻R1(阻值4 kΩ)；定值电阻R2(阻值2 kΩ)；电阻箱R(最大阻值9 999 Ω)； 单刀双掷开关S；导线若干；游标卡尺；刻度尺． (1)玻璃管内水柱的电阻值Rx的表达式为 Rx＝________(用R1、R2、R表示)． (2)本实验中若电压表V1内阻不是很大，则自来水电阻率测量结果将________ (选填“偏大”“不变”或“偏小”)． 偏大 实验中调节电阻箱R3，当电流表中无电流通过时，A、B两点的电势相等，R1和R3两端的电压相等，设为U1。同时R2和Rx两端的电压也相等，设为U2，根据欧姆定律有： 由以上两式解得: 三、“电桥法”测电阻 用电阻箱和电压表测量 四、“等效替代法”测电阻 先让待测电阻与一电流表串联后接到输出电压恒定的电源上，使电流表示数为I；然后将电阻箱与电流表串联后接到同一电源上，调节电阻箱的阻值，使电流表的示数仍为I，则电阻箱的读数等于待测电阻的阻值。 用电阻箱和电流表测量 五、“半偏法”测电阻 1.“半偏法”测电流表的内阻 (1)闭合开关S1前，将滑动变阻器R1、电阻箱R2接入电路的阻值调到最大； (2)闭合开关S1，调节R1使电流表A的指针满偏； (3)再闭合开关S2，保持R1滑片的位置不变，调节电阻箱R2接入电路的阻值，使电流表A的指针半偏； (4)读取电阻箱的阻值R2，则RA=R2。 注意：R1接入电路的阻值越大，误差越小，故R1应选总阻值较大的。 五、“半偏法”测电阻 2.“半偏法”测电压表的内阻 (1)闭合开关S之前，电阻箱R接入电路的阻值调到零，滑动变阻器R'的滑片P滑到最左端； (2)闭合开关S，调节滑片P的位置使电压表V的指针满偏； (3)保持滑动变阻器滑片位置不变，再调节电阻箱的阻值，使电压表V的指针半偏； (4)读取电阻箱的阻值R，则有RV=R。 注意：R'应选总阻值较小的，有利于减小实验误差。 $