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電學(xué)實(shí)驗(yàn)中電阻的測(cè)量論文
電學(xué)實(shí)驗(yàn)中電阻的測(cè)量論文
摘 要：實(shí)驗(yàn)在物理教學(xué)過(guò)程中發(fā)揮著不可替代的作用，合理利用實(shí)驗(yàn)，能收到良好的教學(xué)效果。
測(cè)量是實(shí)驗(yàn)探究重要環(huán)節(jié)。
本文從實(shí)驗(yàn)的重要性、電阻的測(cè)量這一初中物理教學(xué)的重要實(shí)驗(yàn)，兩個(gè)方面，粗淺的總結(jié)了自己教學(xué)中的看法。
關(guān)鍵詞：物理實(shí)驗(yàn) 電阻的測(cè)量
測(cè)量是實(shí)驗(yàn)探究的重要環(huán)節(jié)。
電阻的測(cè)量是初中物理教學(xué)的重要實(shí)驗(yàn)，能夠檢驗(yàn)學(xué)生對(duì)基本電學(xué)儀器的使用、對(duì)電學(xué)基本規(guī)律的掌握，還能夠培養(yǎng)學(xué)生的發(fā)散思維能力和創(chuàng)新意識(shí)，是考察學(xué)生能力的重要命題熱點(diǎn)。
分析近幾年初中學(xué)業(yè)水平考試試題我們就會(huì)發(fā)現(xiàn)，電阻的測(cè)量方法多種多樣， 實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)步驟和計(jì)算方法不盡相同，電路圖的設(shè)計(jì)靈活多變。
如果平時(shí)不加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)探究，就會(huì)在做題時(shí)容易出錯(cuò)，造成丟分。
因此電阻的測(cè)量， 是學(xué)生的弱點(diǎn)，是教學(xué)中的重點(diǎn)和難點(diǎn)。
下面結(jié)合我自己的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)和各種考試的試題，對(duì)電學(xué)實(shí)驗(yàn)中電阻測(cè)量的幾種方法進(jìn)行探討。
一、伏安法測(cè)電阻
伏安法測(cè)電阻就是用一個(gè)伏特表和一個(gè)安培表來(lái)測(cè)待測(cè)電阻測(cè)電阻的方法。
實(shí)驗(yàn)原理：R=U/I;實(shí)驗(yàn)過(guò)程：(1)設(shè)計(jì)電路圖，如圖1所示;(2)按圖1把所給器材規(guī)范正確的連接成電路;(3)檢查電路連接無(wú)誤后閉合開(kāi)關(guān)，用電流表測(cè)量出通過(guò)待測(cè)電阻Rx的電流，記為Ix ;(4)用電壓表測(cè)出待測(cè)電阻Rx兩端的電壓，記為Ux; (5)根據(jù)歐姆定律的變形公式R=U/I求出待測(cè)電阻的阻值，其表達(dá)式為Rx= Ux/Ix。
用圖1的方法雖然簡(jiǎn)單，但是由于只能測(cè)一次，因此實(shí)驗(yàn)誤差較大，為了使測(cè)量結(jié)果更準(zhǔn)確，實(shí)驗(yàn)時(shí)把圖1進(jìn)行改進(jìn)，設(shè)計(jì)電路圖如圖2所示，按圖2把所給器材規(guī)范正確的連接成電路。
增加滑動(dòng)變阻器的目的是用滑動(dòng)變阻器來(lái)調(diào)節(jié)待測(cè)電阻Rx兩端的電壓Ux，這樣就可以進(jìn)行多次測(cè)量(一般測(cè)三次)，求出平均值作為最后結(jié)果，以減小實(shí)驗(yàn)誤差。
伏安法測(cè)電阻的原理是歐姆定律的變形公式R=U/I，在試驗(yàn)中，移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片，每改變一次位置，就記錄一次對(duì)應(yīng)的電壓表的示數(shù)Ux和電流表的示數(shù)Ix，計(jì)算一次待測(cè)電阻的值Rx，然后取平均值作為本次實(shí)驗(yàn)的最后結(jié)果。
二、單表測(cè)電阻
單表測(cè)電阻是指電壓表和電流表各一個(gè)，只能選擇其中一種，這種方法需要選擇一個(gè)阻值已知的定值電阻R0 或已知最大電阻值為R0 的滑動(dòng)變阻器。
下面來(lái)討論常見(jiàn)的幾種測(cè)法：
1.用電壓表和阻值已知的電阻R0 來(lái)測(cè)量待測(cè)電阻Rx的阻值
這種方法的原理是歐姆定律的變形公式R=U/I和串聯(lián)電路中的電流處處相等的關(guān)系，按圖5的電路圖連接成電路，先把電壓表并聯(lián)接在已知電阻R0的兩端，讀出此時(shí)電壓表的示數(shù)，記為U0;然后再按圖6的電路圖連接成電路，把電壓表并聯(lián)接在未知電阻Rx的兩端， 讀出此時(shí)電壓表的示數(shù)，記為Ux，根據(jù)串聯(lián)電路中電流處處相等以及歐姆定律的知識(shí)得：
在此實(shí)驗(yàn)中如果電壓表只允許連接一次，那么該實(shí)驗(yàn)又如何設(shè)計(jì)?：
1.1按圖5所示電路圖連接電路，電壓表選擇合適量程，開(kāi)關(guān)閉合前R0與Rx組成串聯(lián)電路，電壓表測(cè)的是Rx兩端的電壓，讀出電壓表的示數(shù)，即為Rx的電壓，記為Ux ;開(kāi)關(guān)閉合后R0被短路，電壓表測(cè)的是Rx的電壓也是電源電壓，讀出電壓表的示數(shù)，即為總電壓U，在串聯(lián)電路中，由于流過(guò)Rx的電流與流過(guò)R0的電流相等，即有Ux / Rx =(U-Ux)/ R0，所以：
我們也可以用電路圖圖6來(lái)進(jìn)行測(cè)量，這種方法的未知電阻Rx的表達(dá)式為：
1.2在(1)實(shí)驗(yàn)中如果將一個(gè)單刀雙擲開(kāi)關(guān)引入，我們還可以用電路圖圖7的設(shè)計(jì)來(lái)進(jìn)行未知電阻Rx的測(cè)量，當(dāng)開(kāi)關(guān)擲于1時(shí)，電壓表測(cè)量的是R0兩端的電壓U0;當(dāng)開(kāi)關(guān)擲于2時(shí)，電壓表測(cè)量的是總電壓U。
根據(jù)歐姆定律公式I =U/R、串聯(lián)電路中的電流處處相等及電壓的關(guān)系有：
所以未知電阻Rx的表達(dá)式為：
2.用電流表和阻值已知的電阻R0 來(lái)測(cè)量待測(cè)電阻Rx的阻值
這種方法的原理是歐姆定律的變形公式R=U/I和并聯(lián)電路中各支路的電壓相等且等于電路的總電壓的關(guān)系。
先按圖8的電路圖連接成電路， 用電流表與已知的電阻R0串聯(lián)，測(cè)出R0的電流，記為I0;然后再按圖9的電路圖連接成電路，把電流表與Rx串聯(lián)，讀出此時(shí)電流表的示數(shù)，即為Rx的電流，記為Ix。
根據(jù)并聯(lián)電路中電壓的關(guān)系以及歐姆定律的知識(shí)得：
在此實(shí)驗(yàn)中如果電流表只允許連接一次，那么可以用下列方法來(lái)進(jìn)行待測(cè)電阻Rx的測(cè)量：
2.1按圖10所示的電路圖連接電路，電源電壓恒定不變，電流表選擇合適的量程，讀出開(kāi)關(guān)閉合前后電流表的示數(shù)分別是I與Ix。
開(kāi)關(guān)閉合前R0與Rx組成串聯(lián)電路，電流表測(cè)的I為串聯(lián)電路的電流;開(kāi)關(guān)閉合后已知電阻R0被短路，電路中只有Rx，電流表測(cè)的Ix為Rx的電流，由于開(kāi)關(guān)閉合前后電源電壓恒定不變，所以：
2.2按圖11所示的電路圖連接電路，電源電壓恒定不變，電流表選擇合適的量程，先斷開(kāi)開(kāi)關(guān)，只有已知電阻R0連入電路，讀出電流表的示數(shù)，即為已知電阻R0的電流，記為I0;然后再閉合開(kāi)關(guān)，已知電阻R0與待測(cè)電阻Rx 連接成并聯(lián)電路 ，電流表在干路上是測(cè)量總電流，讀出此時(shí)電流表的示數(shù)，即為總電流，記為I，由于開(kāi)關(guān)閉合前后電源電壓恒定不變，根據(jù)并聯(lián)電路中電壓的關(guān)系、電流的關(guān)系以及歐姆定律的知識(shí)得：
2.3我們還可以將一個(gè)單刀雙擲開(kāi)關(guān)引入，用電路圖圖12的設(shè)計(jì)來(lái)進(jìn)行未知電阻Rx的測(cè)量。
當(dāng)開(kāi)關(guān)擲于1時(shí)，電流表測(cè)量的是Rx的電流，記為Ix，當(dāng)開(kāi)關(guān)擲于2時(shí)，電流表測(cè)量的是R0的電流，記為I0。
根據(jù)并聯(lián)電路中的電壓的關(guān)系以及歐姆定律的知識(shí)得：
除以上幾種測(cè)電阻的方法以外，還有常用的易于學(xué)生理解的測(cè)電阻的方法，如：(1)用電壓表和已知最大電阻值為R0 的滑動(dòng)變阻器來(lái)測(cè)量待測(cè)電阻的阻值;(2)用電流表和已知最大電阻值為R0 的滑動(dòng)變阻器來(lái)測(cè)量待測(cè)電阻的阻值;(3)用等效法測(cè)量(用電流表和電阻箱)。
在此不再一一討論。
參考文獻(xiàn)
[1]義務(wù)教育《物理課程標(biāo)準(zhǔn)》(2011年版，北京師范大學(xué)出版社 ，2012年1月).
[2]《新課程背景下的初中物理教學(xué)法》(崔秀梅 主編 2004年5月第一版 首都師范大學(xué)出版社).
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