原创《伏安法测电阻》
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【摘 要】“伏安法测电阻”是高中物理教学中一个很重要的实验,它不仅包含了欧姆定律和电路连接等知识,还有利于培养学生实验系统误差分析的能力.学生对这部分知识往往感到原理简单易懂,但做题时常常顾此失彼,原因是对知识没有理解透彻,对方法没有及时整理和小结.
【关键词】伏安法；测电阻；器材的选择
“伏安法测电阻”是高中物理教学中一个很重要的实验,它包含测定值电阻和电表内阻,而且电学实验中的“描小灯泡的伏安特性曲线”、“测定金属丝的电阻率”等实验其核心内容仍然是伏安法测电阻.学生对这部分知识往往感到原理简单易懂,但做题时常常顾此失彼,遇到各种各样的问题.常见的问题有：（1）不会选择器材及电表的量程；（2）不会设计电路图；（3）不会连接实物图；（4）不会写测电阻的表达式.本文中笔者结合自己的教学实践,针对学生的问题,主要从三个方面谈一谈用伏安法测定值电阻.
一、如何选择器材及电表的量程
对实验仪器的选择,在进行正确测量的前提下,一般遵循以下原则：
安全性原则：要保证所用仪器的安全,注意考虑电源的电压、电表的量程、滑动变阻器允许通过的最大电流等.精确性原则：尽量减小实验误差.选择电表时,在保证安全性的前提下,合理选择量程务必使指针有较大偏转（一般取满偏的1/3-2/3 左右）.一般能用小时不用大.
方便性原则：实验时需考虑调节方便,便于操作.如滑动变阻器的选择,还要考虑阻值大小对实验操作中是否调节方便的影响.一般能用小时不用大.
1.电表量程的选择
（1）如果已知待测电阻的额定电压和额定电流,根据额定值选择表的量程.电压表的量程近似等于待测电阻的额定电压,电流表的量程近似等于待测电阻的额定电流.如果题目中电源的电动势为9V,待测电阻的额定电压为3V,电压表的量程一般选3V,由于电源的电动势比额定电压大的多,滑动变阻器一般用分压式接法.
（2）额定值未知,但已知待测电阻的大约值,选择原则为：A 电压表的量程近似等于电源的电动势,B 电压表的量程除以电流表的量程约等于待测电阻的阻值（主要由这一条约束）比如题目中给出两个电源、两个电压表、两个电流表,都是二选一,则电压表的量程近似等于电源的电动势这一条失效,可根据第三条选择,分别用两个电压表的量程除以两个电流表的量程,得到4 个电阻值,其中一个阻值约等于待测电阻的阻值,其对应的电压表和电流表就是我们要选择的电表.选定电压表之后,再根据电压表的量程近似等于电源的电动势这一条选择电源.
2.滑动变阻器的选择
学生在做题时,经常会遇到题目中给出2~3 个滑动变阻器,如何选择呢？有两条可供建议：
（1）如果确定该题目中滑动变阻器采用限流式接法,则滑动变阻器的最大电阻在待测电阻的2~6 范围内选择,即2Rx<R滑<6Rx.在用伏安法测电源的电动势和内阻的实验中,滑动变阻器只能用限流式接法,滑动变阻器的最大电阻约等于电动势的6倍除以电流表的量程.
（2）如果确定该题目中滑动变阻器采用分压式接法,则一般选择阻值最小的.
二、伏安法测电阻电路的设计
用伏安法测定值电阻设计电路时,必须从实验原理出发.根据部分电路欧姆定律Rx等于U/I可知,只要测出被测电阻两端的电压U和流过该电阻的电流I,就可求出电阻Rx 的大小.所以该实验的核心就是测待测电阻两端的电压U和通过它的电流I.
1.电流表两种接法的选择
（1）如果已知待测电阻、电压表、电流表内阻的大约值
A.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Rx 较小,宜采用电流表外接法；若Rx 较大,宜采用电流表内接法.简单概括为“大内偏大,小外偏小”.
B.临界值计算法
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（2）如果未知待测电阻、电压表、电流表内阻的大约值
实验试探法：按如图所示接好电路,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RX为小电阻,宜采用电流表外接法；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RX为大电阻,宜采用电流表内接法.
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2.滑动变阻器两种接法选择的原则
（1）以下三种情况滑动变阻器必须用分压式接法
A.负载两端电压变化范围大.
B.负载两端电压要求从0 开始变化.（如：描元件的伏安特性曲线）
C.电表量程较小而电源电动势较大.
（2）除了以上三种情况,根据下面的两条选择
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三、如何有效的画电路图和连接实物图
1.先画电路图
（1）先画电路图,各元件的连接方式(先串再并的连线顺序),明确表的量程,画线连接各元件,铅笔先画,查实无误后,用钢笔填,先画主电路,正极开始按顺序以单线连接方式将主电路元件依次串联,后把并联元件并上.
（2）注意事项：表的量程选对,正负极不能接错；导线应接在接线柱上,且不能分叉；不能用铅笔画.
（3）用伏安法测小电珠的伏安特性曲线：测量电路用外接法,供电电路用调压供电.
2.实物图连线技术
无论是分压接法还是限流接法都应该先把伏安法部分接好；即：先接好主电路(供电电路).
（1）对限流电路,只需用笔画线当作导线,从电源正极开始,把电源、电键、滑动变阻器、伏安法四部分依次串联起来即可(注意电表的正负接线柱和量程,滑动变阻器应调到阻值最大处).
（2）对分压电路,应该先把电源、电键和滑动变阻器的全部电阻丝三部分用导线连接起来,然后在滑动变阻器电阻丝两端之中任选一个接头,比较该接头和滑动触头两点的电势高低,根据伏安法部分电表正负接线柱的情况,将伏安法部分接入该两点间.
总之,在“伏安法测电阻”的教学过程中,教师应该以教材中的基本实验为基础,引导学生从实验原理、器材的选择、电路的设计等方面探究、实践,将教材中基本实验转化为探究创新性实验,激发学生的学习兴趣,提高教学效果.
浅谈论文参考资料：
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