电学实验中电阻的测量论文

物理学毕业论文 时间:2018-01-19 我要投稿

  电学实验中电阻的测量论文

  摘 要:实验在物理教学过程中发挥着不可替代的作用,合理利用实验,能收到良好的教学效果。

  测量是实验探究重要环节。

  本文从实验的重要性、电阻的测量这一初中物理教学的重要实验,两个方面,粗浅的总结了自己教学中的看法。

  关键词:物理实验 电阻的测量

  测量是实验探究的重要环节。

  电阻的测量是初中物理教学的重要实验,能够检验学生对基本电学仪器的使用、对电学基本规律的掌握,还能够培养学生的发散思维能力和创新意识,是考察学生能力的重要命题热点。

  分析近几年初中学业水平考试试题我们就会发现,电阻的测量方法多种多样, 实验原理、实验步骤和计算方法不尽相同,电路图的设计灵活多变。

  如果平时不加强实验探究,就会在做题时容易出错,造成丢分。

  因此电阻的测量, 是学生的弱点,是教学中的重点和难点。

  下面结合我自己的教学经验和各种考试的试题,对电学实验中电阻测量的几种方法进行探讨。

  一、伏安法测电阻

  伏安法测电阻就是用一个伏特表和一个安培表来测待测电阻测电阻的方法。

  实验原理:R=U/I;实验过程:(1)设计电路图,如图1所示;(2)按图1把所给器材规范正确的连接成电路;(3)检查电路连接无误后闭合开关,用电流表测量出通过待测电阻Rx的电流,记为Ix ;(4)用电压表测出待测电阻Rx两端的电压,记为Ux; (5)根据欧姆定律的变形公式R=U/I求出待测电阻的阻值,其表达式为Rx= Ux/Ix。

  用图1的方法虽然简单,但是由于只能测一次,因此实验误差较大,为了使测量结果更准确,实验时把图1进行改进,设计电路图如图2所示,按图2把所给器材规范正确的连接成电路。

  增加滑动变阻器的目的是用滑动变阻器来调节待测电阻Rx两端的电压Ux,这样就可以进行多次测量(一般测三次),求出平均值作为最后结果,以减小实验误差。

  伏安法测电阻的原理是欧姆定律的变形公式R=U/I,在试验中,移动滑动变阻器的滑片,每改变一次位置,就记录一次对应的电压表的示数Ux和电流表的示数Ix,计算一次待测电阻的值Rx,然后取平均值作为本次实验的最后结果。

  二、单表测电阻

  单表测电阻是指电压表和电流表各一个,只能选择其中一种,这种方法需要选择一个阻值已知的定值电阻R0 或已知最大电阻值为R0 的滑动变阻器。

  下面来讨论常见的几种测法:

  1.用电压表和阻值已知的电阻R0 来测量待测电阻Rx的阻值

  这种方法的原理是欧姆定律的变形公式R=U/I和串联电路中的电流处处相等的关系,按图5的电路图连接成电路,先把电压表并联接在已知电阻R0的两端,读出此时电压表的示数,记为U0;然后再按图6的电路图连接成电路,把电压表并联接在未知电阻Rx的两端, 读出此时电压表的示数,记为Ux,根据串联电路中电流处处相等以及欧姆定律的知识得:

  在此实验中如果电压表只允许连接一次,那么该实验又如何设计?:

  1.1按图5所示电路图连接电路,电压表选择合适量程,开关闭合前R0与Rx组成串联电路,电压表测的是Rx两端的电压,读出电压表的示数,即为Rx的电压,记为Ux ;开关闭合后R0被短路,电压表测的是Rx的电压也是电源电压,读出电压表的示数,即为总电压U,在串联电路中,由于流过Rx的电流与流过R0的电流相等,即有Ux / Rx =(U-Ux)/ R0,所以:

  我们也可以用电路图图6来进行测量,这种方法的未知电阻Rx的表达式为:

  1.2在(1)实验中如果将一个单刀双掷开关引入,我们还可以用电路图图7的设计来进行未知电阻Rx的测量,当开关掷于1时,电压表测量的是R0两端的电压U0;当开关掷于2时,电压表测量的是总电压U。

  根据欧姆定律公式I =U/R、串联电路中的电流处处相等及电压的关系有:

  所以未知电阻Rx的表达式为:

  2.用电流表和阻值已知的电阻R0 来测量待测电阻Rx的阻值

  这种方法的原理是欧姆定律的变形公式R=U/I和并联电路中各支路的电压相等且等于电路的总电压的关系。

  先按图8的电路图连接成电路, 用电流表与已知的电阻R0串联,测出R0的电流,记为I0;然后再按图9的电路图连接成电路,把电流表与Rx串联,读出此时电流表的示数,即为Rx的电流,记为Ix。

  根据并联电路中电压的关系以及欧姆定律的知识得:

  在此实验中如果电流表只允许连接一次,那么可以用下列方法来进行待测电阻Rx的测量:

  2.1按图10所示的电路图连接电路,电源电压恒定不变,电流表选择合适的量程,读出开关闭合前后电流表的示数分别是I与Ix。

  开关闭合前R0与Rx组成串联电路,电流表测的I为串联电路的电流;开关闭合后已知电阻R0被短路,电路中只有Rx,电流表测的Ix为Rx的电流,由于开关闭合前后电源电压恒定不变,所以:

  2.2按图11所示的电路图连接电路,电源电压恒定不变,电流表选择合适的量程,先断开开关,只有已知电阻R0连入电路,读出电流表的示数,即为已知电阻R0的电流,记为I0;然后再闭合开关,已知电阻R0与待测电阻Rx 连接成并联电路 ,电流表在干路上是测量总电流,读出此时电流表的示数,即为总电流,记为I,由于开关闭合前后电源电压恒定不变,根据并联电路中电压的关系、电流的关系以及欧姆定律的知识得:

  2.3我们还可以将一个单刀双掷开关引入,用电路图图12的设计来进行未知电阻Rx的测量。

  当开关掷于1时,电流表测量的是Rx的电流,记为Ix,当开关掷于2时,电流表测量的是R0的电流,记为I0。

  根据并联电路中的电压的关系以及欧姆定律的知识得:

  除以上几种测电阻的方法以外,还有常用的易于学生理解的测电阻的方法,如:(1)用电压表和已知最大电阻值为R0 的滑动变阻器来测量待测电阻的阻值;(2)用电流表和已知最大电阻值为R0 的滑动变阻器来测量待测电阻的阻值;(3)用等效法测量(用电流表和电阻箱)。

  在此不再一一讨论。

  参考文献

  [1]义务教育《物理课程标准》(2011年版,北京师范大学出版社 ,2012年1月).

  [2]《新课程背景下的初中物理教学法》(崔秀梅 主编 2004年5月第一版 首都师范大学出版社).

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