高中物理伏安法测电阻

高中物理 伏安法测电阻的基本原理和拓展 上教版教学目的：1、复习巩固伏安法测电阻的基本原理。

2、探究伏安法测电阻的几种变式情景，提高实验原理的迁移能力。

教学过程：复 习 巩 固一. 伏安法测电阻基本原理（一）基本原理：伏安法测电阻的基本原理是 ，只要测出元件两端 和通过的 ，即可由公式 计算出该元件的阻值。

（二）电流表、电压表的接法选择。

其选择通常根据已知条件的不同又有两种思路及方法。

1.定量判定法：若已知待测电阻的大约值R x 、电流表的内阻R A 和电压表的内阻R V ，则： ①当RR R R xV Ax 〉 时，说明此实验中电流表对误差影响较小，应采用电流表 接法。

②当RR R R xVAx〈 时，说明此实验中电压表对误差影响较小，应采用电流表 接法。

2.试触法：若不知R x 的大约值，可采用右图电路进行试触：只空出电压表的一个触头S ，然后将S 分别与a 、b 接触一下，并观察电压表和电流表的示数变化情况：① 若电流表示数有显著变化，即 UI U I 小小∆〉∆ ，说明电压表的分流作用较强，即R x 的阻值大，应选用电流表 接法。

② 若电压表示数有显著变化，即 UI U I 小小∆〈∆ ，说明电流表的分压作用较强，即R x 阻值小，应选用电流表 接法。

（三）滑动变阻器接法：“限流式”还是“分压式”。

1电压电流变化范围限流式：U x =(R x /(R+R x ))U ↔U I x =U/(R+R x ) ↔U/R xU 、I 可在一定范围内变化，电路结构简单、省电；分压式：U x =0↔U I x =0↔U/R xU 、I 变化范围较大，可从0开始，电路结构复杂、耗电。

2滑动变阻器的选择限流式：额定电流较小，变阻器的全值电阻与待测电阻接近；分压式：额定电流较大，变阻器的全值电阻小于待测电阻。

3分压式、限流式选择原则（1）滑动变阻器 接法。

一般情况或没有特别说明的情况下，由于 电路能耗较小，结构连接简单，应优先考虑 连接方式。

高中电学实验第一讲：电阻的测量方法及原理一、伏安法测电阻1、电路原理“伏安法”就是用电压表测出电阻两端的电压U，用电流表测出通过电阻的电流I,再根据欧姆定律求出电阻 R= U/I 的测量电阻的一种方法。

电路图如图一所示。

如果电表为理想电表，即 R V=∞，R A=0用图一（甲）和图一（乙）两种接法测出的电阻相等。

但实际测量中所用电表并非理想电表，电压表的内阻并非趋近于无穷大、电流表也有内阻，因此实验测量出的电阻值与真实值不同，存在误差。

如何分析其误差并选用合适的电路进行测量呢？若将图一（甲）所示电路称电流表外接法，（乙）所示电路为电流表内接法，则“伏安法”测电阻的误差分析和电路选择方法可总结为四个字：“大内小外”。

2、误差分析（1）、电流表外接法由于电表为非理想电表，考虑电表的内阻，等效电路如图二所示，电压表的测量值 U 为ab间电压，电流表的测量值为干路电流，是流过待测电阻的电流与流过电压表的电流之和，故：R测 = U/I = Rab = (Rv∥R)= (Rv×R)/(Rv+R) < R(电阻的真实值)可以看出，此时 R测的系统误差主要来源于 Rv 的分流作用，其相对误差为δ外= ΔR/R = (R-R测)/R = R/(Rv+R)（ 2）、电流表内接法其等效电路如图三所示，电流表的测量值为流过待测电阻和电流表的电流，电压表的测量值为待测电阻两端的电压与电流表两端的电压之和，故：R测 = U/I = RA+R > R此时R测的系统误差主要来源于RA的分压作用，其相对误差为: δ内= ΔR/R = (R测-R)/R = RA/R综上所述，当采用电流表内接法时，测量值大于真实值，即"大内"；当采用电流表外接法时，测量值小于真实值，即“小外”。

3、电路的选择（一）比值比较法1、“大内”：当 R >> RA 时，，选择电流表内接法测量，误差更小。

“高三电学实验复习之一：伏安法测电阻〞教学设计1．教材分析：电阻的测量是高中物理的一个重要实验，也是近几年各地高考的热点问题。

纵观近几年高考中的电阻测量的设计性实验题目，立意新颖、灵活多变，但万变不离其宗，这个“宗〞就是实验原理。

部分电路欧姆定律〔即所谓的伏安法〕就是电阻测量的基本原理之一。

2．学情分析：学生已经了解了“伏安法〞测电阻的基本方法，为这节课的进一步探讨提供了一定的基础。

二、教学目标1．知识和技能〔1〕掌握电阻测量的最基本的方法——伏安法，理解伏安法测电阻的原理。

〔2〕掌握电表、测量电路、控制电路选择的基本原那么，会进行实验误差分析。

〔3〕学会在不同实验条件下灵活应用伏安法进行电阻的测量。

2．过程与方法：〔1〕通过讨论、交流、评价、归纳，总结电学实验设计的基本思路和原那么。

〔2〕通过自主探究，体会在不同条件下应用伏安法及其变式的思想方法，提高学生思维能力和迁移能力。

3．情感、态度、价值观〔1〕通过自主参与，体会相互合作、交流的重要性，培养合作学习的能力。

〔2〕通过自主探究，激发学生探究的愿望和学习的兴趣。

三、重点难点1．教学重点：伏安法测电阻的基本原理及电学实验的设计思想和方法2．教学难点：电表缺失或量程不符条件下伏安法的灵活应用四、教学资源1．课件：教师用PPT2．实物展台五、设计思路1．本设计的依据和理由：根据“以学生发展为本〞的新课程理念，本设计突出学生在教学中的主体地位，充分发挥科学探究的特性，让学生置身于不同的问题情境中，引导学生自己发现问题、提出问题，以“问题〞为中心，努力促使学生成为研究者，并体会合作学习的重要性，养成科学的态度，体验物理学习的乐趣。

2．突出重点和难点的策略或方法：试图改变教师一味讲授、学生被动接受的教学方式，引导学生进行自主探究式的学习。

整个教学设计始终围绕不同情境下的实验问题，将教师的“讲解〞变为学生的“亲身探究〞，通过思考、讨论、交流、评价等互动环节，理解并掌握伏安法测电阻的基本原那么和设计思路，提高学生对实验原理的理解能力、实验方法的灵活应用能力，以及在新情境中设计和完成实验的能力。

高中物理测量电阻常用的6种方法一、伏安法测电阻伏安法测电阻是电学实验的基础，是高考考查的热点，也是难点。

它渗透在电学实验的各个环节中，如测未知电阻、测电阻率、测各种电表内阻等。

本质上都是伏安法测电阻在不同情景下的具体应用。

主要涉及电压表、电流表的选择以及实物连线等。

[例1] 在伏安法测电阻的实验中，实验室备有下列器材：A ．待测电阻R x 阻值约为10 Ω左右B ．电压表V 1，量程6 V ，内阻约2 k ΩC ．电压表V 2，量程15 V ，内阻约10 k ΩD ．电流表A 1，量程0.6 A ，内阻约0.2 ΩE ．电流表A 2，量程3 A ，内阻约0.02 ΩF ．电源：电动势E ＝12 VG ．滑动变阻器R 1，最大阻值10 Ω，最大电流为2 AH ．滑动变阻器R 2，最大阻值50 Ω，最大电流为0.2 AI ．导线、开关若干(1)为了较精确测量电阻阻值，尽可能多测几组数据，且两表读数大于量程一半。

除A 、F 、I 以外，还要在上述器材中选出该实验所用器材________(填器材前面的字母代号)。

(2)在虚线框内画出该实验电路图。

[解析] (1)两表读数大于量程一半，根据题意电压表选B 。

由欧姆定律知电路电流最大值I ＝U R ＝610A ＝0.6 A ，故电流表选D ，滑动变阻器选阻值较小的G 。

(2)因待测电阻远小于电压表内阻，电流表应用外接法，又变阻器采用分压式接法，电路如图所示。

[答案] (1)BDG (2)见解析图二、伏伏法测电阻已知内阻的电压表可作电流表使用，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，这是设计电路中的高频考点。

[例2] 用以下器材可测量电阻R x 的阻值。

待测电阻R x ，阻值约为600 Ω；电源E ，电动势约为6 V ，内阻可忽略不计；电压表V 1，量程为0～500 mV ，内阻r 1＝1 000 Ω；电压表V 2，量程为0～6 V ，内阻r 2约为10 k Ω；电流表A ，量程为0～0.6 A ，内阻r 3约为1 Ω；定值电阻R 0，R 0＝60 Ω；滑动变阻器R ，最大阻值为150 Ω；单刀单掷开关S 一个，导线若干。

高中物理：伏安法测电阻【知识点的认识】伏安法测电阻（1）电流表的内接法和外接法的比较内接法外接法电路图误差原因电流表分压U 测＝U x +U A 电压表分流I 测＝I x +I V 电阻测量值R 测＝＝R x +R A ＞R x 测量值大于真实值R 测＝＝＜R x测量值小于真实值适用条件R A ≪R x R V ≫R x 适用于测量大电阻小电阻（2）两种电路的选择①阻值比较法：先将待测电阻的估计值与电压表、电流表内阻进行比较，若R x 较小，宜采用电流表外接法；若R x 较大，宜采用电流表内接法．简单概括为“大内，小外”．②临界值计算法：R x ＜时，用电流表外接法．R x ＞时，用电流表内接法．③实验试探法：按图所示接好电路，让电压表一根接线柱P 先后与a 、b 处接触一下，如果电压表的示数有较大的变化，而电流表的示数变化不大，则采用电流表外接法；如果电流表的示数有较大的变化，而电压表的示数变化不大，则采用电流表内接法．4．电压表、电流表的读数对于电压表和电流表的读数问题，首先要弄清电表量程，即指针指到最大刻度时电表允许通过的最大电压或电流值，然后根据表盘总的刻度数确定精确度，按照指针的实际位置进行读数即可．（1）0～3V的电压表和0～3A的电流表读数方法相同，此量程下的精确度是0.1V或0.1A，看清楚指针的实际位置，读到小数点后面两位．（2）对于0～15V量程的电压表，精确度是0.5V，在读数时只要求读到小数点后面一位，即读到0.1V．（3）对于0～0.6A量程的电流表，精确度是0.02A，在读数时只要求读到小数点后面两位，这时要求“半格估读”，即读到最小刻度的一半0.01A．【实验目的】1．掌握电流表、电压表和滑动变阻器的使用方法及电流表和电压表的读数方法．2．会用伏安法测电阻，并能测定金属的电阻率．【实验原理】由R＝ρ得ρ＝，因此，只要测出金属丝的长度l、横截面积S和金属丝的电阻R，即可求出金属丝的电阻率ρ．1．把金属丝接入电路中，用伏安法测金属丝的电阻R（R＝）．电路原理如图所示．2．用毫米刻度尺测量金属丝的长度l，用螺旋测微器量得金属丝的直径，算出横截面积S．3．将测量的数据代入公式ρ＝求金属丝的电阻率．【实验器材】毫米刻度尺，螺旋测微器，直流电流表和直流电压表，滑动变阻器（阻值范围0～50Ω），电池组，开关，被测金属丝，导线若干．【实验过程】一、实验步骤1．求导线横截面积S，在准备好的金属丝上三个不同位置用螺旋测微器各测一次直径，求出其平均值d，S＝．2．按图所示电路图连接好用伏安法测电阻的实验电路．3．用毫米刻度尺测量接入电路中的被测金属导线的有效长度，反复测量3次，求出其平均值l．4．把滑动变阻器的滑片调节到使接入电路中的电阻值最大的位置，电路经检查确认无误后，闭合开关S．改变滑动变阻器滑片的位置，读出几组相应的电流表、电压表的示数I和U的值，填入记录表格内，断开开关S，求出导线电阻R x的平均值．5．整理仪器．二、数据处理1．在求R x的平均值时可用两种方法（1）第一种是用R x＝算出各次的数值，再取平均值．（2）第二种是用U﹣I图线的斜率求出．2．计算电阻率：将记录的数据R x、l、d的值，代入电阻率计算公式ρ＝R x＝．【误差分析】1．金属丝的横截面积是利用直径计算而得，直径的测量是产生误差的主要来源之一．2．采用伏安法测量金属丝的电阻时，由于采用的是电流表外接法，测量值小于真实值，使电阻率的测量值偏小．3．金属丝的长度测量、电流表和电压表的读数等会带来偶然误差．4．由于金属丝通电后发热升温，会使金属丝的电阻率变大，造成测量误差．【注意事项】1．为了方便，测量直径应在导线连入电路前进行，为了准确测量金属丝的长度，应该在连入电路之后在拉直的情况下进行．2．本实验中被测金属丝的电阻值较小，故须采用电流表外接法．3．电流不宜太大（电流表用0～0.6A量程），通电时间不宜太长，以免金属丝温度升高，导致电阻率在实验过程中变大．。

恒定电流 电阻测量方法归纳电阻测量一直是高中物理电学实验中的重头戏，高中物理教材中编排的电学实验对电阻的测量仅仅给出了一个大概的框架，实际上电阻的测量方法很多，了解并掌握电阻的测量方法可以使学生对电学知识的理解更加深刻和透彻。

一、基本方法-----伏安法（V-A 法）伏安法测量电阻主要涉及测量电路的选择，控制电路的选择和实验器材的选择。

1、原理：根据部分电路欧姆定律。

2、控制电路的选择控制电路有两种：一种是限流电路（如图1）；另一种是分压电路。

（如图2）（1）限流电路是将电源和可变电阻串联，通过改变电阻的阻值，以达到改变电路的电流，但电流的改变是有一定范围的。

其优点是节省能量；一般在两种控制电路都可以选择的时候，优先考虑限流电路。

（2）分压电路是将电源和可变电阻的总值串联起来，再从可变电阻的两个接线柱引出导线。

如图2，其输出电压由ap 之间的电阻决定，这样其输出电压的范围可以从零开始变化到接近于电源的电动势。

在下列三种情况下，一定要使用分压电路：① 要求测量数值从零开始变化或在坐标图中画出图线。

② 滑动变阻器的总值比待测电阻的阻值小得多。

③ 电流表和电压表的量程比电路中的电压和电流小。

3、测量电路由于伏特表、安培表存在电阻，所以测量电路有两种：即电流表内接和电流表外接。

（1）电流表内接和电流表外接的电路图分别见图3、图4（2）电流表内、外接法的选择，①、已知R V 、 R A 及待测电阻R X 的大致阻值时可以利用相对误差判断 若AX R R ＞X V R R ，选用内接法，A X R R ＜X V R R ，选用外接法 ②不知R V 、 R A 及待测电阻R X ，采用尝试法，见图5，当电压表的一端分别接在a 、b 两点时，如电流表示数有明显变化，用内接法；电压表示数有明显变化，用外接法。

（3）误差分析：内接时误差是由于电流表分压引起的，其测量值偏大，即R 测 ＞R 真(R 测=R A +R X );外接时误差是由于电压表分流引起的，其测量值偏小，即R 测＜R 真(V X V X R R R R R +=测) 4、伏安法测电阻的电路的改进图5 图60 图 1图2图3 图4 图7 0如图6、图7的两个测电阻的电路能够消除电表的内阻带来的误差，为什么？怎样测量？二、由伏安法演变而来的其他测量定值电阻的方法归纳（一）电压表和定值电阻替代法（V-R 法）【例1】有一个阻值已看不清楚的电阻器R ，我们要测出它的阻值，但手边只有一个电池组，一个电压表，一个已知阻值的电阻器R 0和几根导线，你有办法测出R 的阻值吗？说出你的办法和理由。

几种常用的测电阻方法 玉山一中物理组 黄小燕物理高考试题中，实验部分一直是学生比较薄弱的环节，而高中电学实验占整个实验中比重相当大，其中电阻的测量是重点，因此对电阻测量方法了解和掌握很有必要。

下面介绍几种常用的测电阻的方法： 一：伏安法测电阻（一）原理：部分电路的欧姆定律R=U/I （二）内、外接法的比较与选择伏安法测电阻有a 、b 两种接法，如图，a 叫（安培计）外接法，b 叫（安培计）内接法。

外接法的系统误差是由电压表的分流引起的，测量值总小于真实值，小电阻应采用外接法；内接法的系统误差是由电流表的分压引起的，测量值总大于真实值，大电阻应采用内接法。

如果被测电阻阻值为R x ，伏特表和安培表的内阻分别为R V 、R A ，若x V A R R R <，则采用外接法。

若x V A R R R >，则采用内接法。

如果无法估计被测电阻的阻值大小，可以利用试触法：如图将电压表的左端接a 点，而将右端第一次接b 点，第二次接c 点，观察电流表和电压表示数的变化。

若电流表示数变化大，说明被测电阻是大电阻，应该用内接法测量；若电压表读数变化大，说明被测电阻是小电阻，应该用外接法测量。

（这里所说的变化大，是指相对变化，即ΔI /I 和ΔU/U ）。

二：半偏法：1．对阻值过小的电流计采用半偏法测量 实验电路图如右具体步骤：①先将R 的阻值调到最大，合上S 1，调节R 的阻值，使电流表的指针转到满刻度。

②合上S 2，调节R ′的阻值，使电流表的指针转到满刻度的一半。

③记下R ′的阻值，则R g 等于R ′。

注意：为使接上电阻箱后总电流几乎不变，要求R>>R g ，成为整个电路电阻的主要部分，使R ′的接入仅使电阻发生微小变化。

系统误差为R 测<R 真。

2．对于阻值过大的电压表可以采用半偏法测内阻 实验电路图如右VA a bc主要步骤为：①按电路图连接电路；②把变阻器R 的滑动触头滑至最右端，将电阻箱电阻调到零，闭合电键S ，调节R ，使电压表指针满偏；③调节R 0，使电压表指针半偏，记下此时电阻箱的阻值R ′，则R V 等于R ′。

【高考物理电学实验全解析一】测电阻电阻实验是高考物理电学实验考察的重点内容。

有时候考察的是经典的伏安法测电阻，有时候则有很大的变通性，譬如用两个电流表或两个电压表测电阻，也有的时候是直接考察测电压表或电流表的电阻，时而不时的也会考察类似半偏法等一些看起来不太正统的测电阻的方法。

纵观整个高中物理实验，力学实验比较多，或许就是因为比较多，题目的变通性反而不太强，只要看明白实验原理，以及每个物理量用什么来测量，并不难取得突破。

电学实验内容少，就测电阻、测电动势和内阻、多用电表这三个，但考察起来往往有很大的变通性。

一.经典的伏安法测电阻经典的伏安法测电阻实验的问题可以分拆成三个问题：电学仪器选择、控制电路选择、电流表内接外接选择。

突破了这三个方面，经典的伏安法测电阻就基本没啥问题了。

1.控制电路的选择伏安法测电阻实验必备的设备是：被测电阻、电流表、电压表，这三个设备组成如图所示的测量电路。

如何把上面的测量电路和滑动变阻器一块连入完整的电路中，让电流表和电压表的读数发生变化，就是所谓的控制电路。

通常有两种控制电路：限流电路和分压电路，如下图所示。

很多时候，控制电路也叫做滑动变阻器的接法，限流接法和分压接法。

这两种电路各有各的优点，也各有各的缺点，还有一些各自要注意的事项。

下面逐个进行分析。

（1）限流电路测量范围：如果不考虑电源内阻，在滑动变阻器短路的时候，测量电路也即被测电阻两端的电压是最大的，等于电源总电压；在滑动变阻器全部阻值接入电路的时候，被测电阻两端电压是最小的，最小值倒可以求出。

我们需要非常清晰这样一个事实：限流电路中被测电阻的电压和电流不能从零开始。

这就限制了电流表和电压表的数据范围，数据范围小，数据就少，画出来的U-I图象或I-U图象就不太精确，被测电阻的测量值误差就会大些。

这是限流电路非常显著的一个缺点。

滑动变阻器阻值：为了让同学们明白限流电路中滑动变阻器的作用，我举一个极端些的例子。

假如被测阻值为100欧姆，滑动变阻器的最大阻值为5欧姆。

高中物理测量电阻的四种种方法在高中物理中，测量电阻的方法有很多种。

下面将介绍四种常用的方法。

1.伏安法伏安法是一种常用的方法，通过测量电流和电压之间的关系来计算电阻。

具体步骤如下：首先，将待测电阻与一个已知电阻串联，然后接入恒流电源。

通过改变恒流电源的电流，可以得到不同的电压值。

记录下不同电流对应的电压值，使用欧姆定律即可计算出电阻值。

伏安法的优点是测量结果准确，不受电源电压波动的影响，但需要注意电源电流不能过大，避免破坏待测电阻。

2.桥式测量法桥式测量法使用一个称为电阻桥的电路来测量电阻。

常用的桥式电路有绝对电阻桥和相对电阻桥。

以下以绝对电阻桥为例进行介绍。

首先，将待测电阻与已知电阻串联，然后与一个校准电阻器相连，形成一个电阻桥。

通过调节校准电阻器的阻值，使桥路两边的电压差为零，即平衡状态。

同时记录下校准电阻器的阻值，即可计算出待测电阻值。

相对电阻桥与绝对电阻桥的原理类似，只是相对电阻桥只对变化的电阻进行测量。

3.多用电表法多用电表法是一种简单、直接的电阻测量方法。

将待测电阻与一个多用电表相连，选择电阻档位，记录下电表的示数。

根据欧姆定律，可以根据电流值和电压值计算出电阻值。

多用电表法的优点是操作简单，但由于电表的内阻不为零，可能会对测量结果产生一定误差。

4.调零电流法调零电流法是一种差动测量法，通过调零后，只测量被测电阻产生的电流。

通过对比待测电阻与已知电阻两者之间的电流差异，可以计算出待测电阻的值。

调零电流法的优点是可以排除电源、电表内阻等因素的影响，提高测量的准确性。

总结起来，这四种方法分别是伏安法、桥式测量法、多用电表法和调零电流法。

每种方法都有自己的特点和适用范围，需要根据实际情况进行选择。

在实际测量中，我们可以根据待测电阻的阻值、测量精度要求以及实验条件的限制来选择合适的测量方法。