高中物理教科版选修3-12 电阻定律教学设计

[科目]  物理

[关键词]  教案/ 电阻的测量、滑动变阻器的使用

[年级]  高二

[文件]  jan32.doc

[标题]第二章  电阻的测量、滑动变阻器的使用

[内容]

第二章  电阻的测量、滑动变阻器的使用

【教学结构】

    一.电阻的测量

       1.伏安法测电阻

    (1)伏安法：根据欧姆定律，用伏特表、安培表测出电阻两端电压和通过电阻的电流，求出电阻值。

    (2)用伏安法测电阻原理图如图1的甲、乙所示

    (3)讨论伏特表内阻rr和安培表内阻rA对测量结果的影响。

    伏特表分流，安培表分压产生测量误差。

    图甲称为外接法，当Rr＞＞R时,伏特表分流很小,安培表示数接近通过电阻的实际电流,误差很小,故此外接法宜测电阻值远小于伏特表内阻的电阻.

    图乙称为内接法,当RA＜＜R时,安培表分压很小,伏特表示数接近电阻两端的实际电压,误差很小,故此内接法宜测电阻值远大于安培表内阻的电阻。

    测量电阻时应粗测电阻值，然后判断宜用内接法还是外接法，再根据判断认真测量。

    (4)测量时如何选择仪器的规格

    例如：待测电阻R，约为10Ω，额定功率为2W。电阻允许通过的电流：P=I2R，。约为0.45A，两端电压最大为4.5v。

    电源选择：若供选电源有：1个电动势为1.5v的干电池，蓄电池一组，其电动势为6.0v，1个电动势为10v的电源。1.5v电源、电压太低，产生电流太小，不易读准确，10v电源，太高，电流较大，容易超过电阻额定功率，故选6.0电源为好。

    直流电压表的选择：电压表量程应略大于5.0v为好，但不能过大。例如，电压表v1：量程10v，内阻10kΩ，v2，量程30v，内阻30kΩ,选v1即可。

    直流安培表的选择：安培表量程应大于0.5A，不宜太大。例如：安培表A1量程为0.6A内阻0.5Ω，A2量程3.0A，内阻0.1Ω。选A1即可。

    二.滑动变阻器的使用

    1.滑动变阻器的构造，如图2所示

    A、B、C、D四个接线柱，P为滑动触头，AB间为电阻可忽略不计的粗金属杆。CD间为绕制的电阻丝，电阻丝彼此绝缘。

    2.原理：根据电阻定律阻值与导体长度成正比，改变接入电路中的电阻丝的长度就实现改度电阻的目的。

    3.滑线变阻器的连接

    (1)当滑动变阻器作为定值电阻使用时，把C、D连入电路，此时电阻为滑动变阻器的电阻最大值，滑动触头P在任何位置都不能改变电阻值。

    (2)当滑动变阻器作为可变电阻使用时，其功能有二，（一）通过改变变阻器电阻改变电路电流，实现对电路电流的控制。（二）通过变阻器改变电阻、改变用电器的电压，起调压器的作用。

    如图3所示，把B与D连接，C、D接入电路，起控制电路电流作用，当滑动头P从左端D向左移动过程，滑动变阻器电阻逐渐减小。注意实验开始时应将滑动头P至于右端D。

    如图4所示，把变阻器C、D接线柱与电源连接，C与B与用电器相连。用电器与CP间电阻并联，用电器与CP间电压相等，改变P的位置改变用电器两端电压，实现调制电压作用。

    4.分压电路的分析

    当滑线变阻器总电阻为r，负载电阻为R，变阻器CP间电阻为r时,CP间总电阻，若R＞＞r,无论P在什么位置，RCP=r,负载电压UR的大小只由r决定,即可看成负载上的电压与r成正比,比较理想的分压作用。因此实验中选择滑动变阻器时，在通过变阻器实际电流小于变阻器额定电流（或电压）的条件下，尽量选用变阻器总阻值小的变阻器做分压电路使用。例如，在采用分压电路做实验，提供滑动变阻器有：滑动变阻器A，阻值范围0～20Ω，额定电流2.0A,滑动变阻器B，阻值范围0～200Ω,额定电流1.0A，根据其它实验仪器的规格和实验需要，两个变阻器都满足电流要求，以选滑动变阻器阻值较小的A为好。

    【解题要点】

    例一.在一个小灯泡上面标有“6v 0.1A”的字样，现在要测量这个灯泡的I—U图线。下列器材可供选用

    A.伏特表(0～5v)

    B.伏特表(0～10v)

    C.安培表(0～0.3A)

    D.安培表(0～0.6A)

    E.滑动变阻器(30Ω2A)

    F.学生电源(直流9v)

    开关、导线等。

    (1)实验中所用伏特表应选              ，安培表应选         。

    (2)在图5中方框内画出实验电路图，要求安培表外接。

    解析：在测量小灯泡I—U图线的实验过程中，要求加在小灯泡两端电压应在0v～6v内可以连续变化，使图线画得尽量准确。

    电压表的选择：A伏特表量程为5v，小于所需的最大电压，不选择。B伏特表的量程大于6v，选择。

    安培表的选择：灯的允许最大电流为0.1A.、C、D安培表的量程都能满足需要，C安培表量程比较小，测量时指针偏转角度较大，读数误差较小，应选C。

    实验电路图，滑动变阻器在电路中应起分压作用，才能保证灯两端电 压从0v～6v连续变化，题目要求安培表外接，电路图如图6所示。

    例二.将滑动变阻器作分压器使，如图7所示A、B为分压器的输出端，若把变阻器的滑动能片放在变阻器正中，则（   ）

    A.空载时输出电压

    B.接上负载时，输出电压

    C.负载电阻R越大，UAB越接近

    D.负载电阻R越小，UAB越接近

    解析：负载是指在AB间接上的用电器，R是指用电器的电阻，也称为负载电阻，空载是指AB间不接用电器，负载电阻R为无穷大。负载增大，是指负载电阻R减小。

    选项A，空载时PD间电阻R等于CP间电阻R2，根据分压原理UAB=。选项A正确。接上负载时，R与R1并联，阻值为＜R1根据分压原理UAB＜选项B正确。R越大，越接近R1，分得电压越接近。C选项也正确，D选项错误。

    【课余思考】

    1.分析伏特表，安培表内阻对电路的影响。

    2.如何选用内接法，外接法测量电阻的阻值。

    3.画出滑动变阻器，起限流作用，分压作用时的电路图。

    【同步练习】

    1.图8是用伏安法测一定值电阻阻值的实验所需的器材实物图，器材规格如下：

    (1)双量程直流电流表（量程0～0.6A  内阻0.125Ω、量程0～3A,内阻0.025Ω

    (2)直流电压表（量程0—15v，内阻15kΩ）

    (3)直流电源（电动势20v，内阻可不计）

    (4)滑动变阻器（阻值范围0—10Ω）

    (5)待测电阻Rx（阻值约50Ω）

    (6)电键一个、导线若干

    根据器材规格和实验要求，在实物图上连线（要求闭合电键前变阻器的滑动片应放在正确位置）画出实验电路图答案，实物连接图略，电路图：如图9所示。