初中物理沪科版九年级全册第三节 “伏安法”测电阻完整版ppt课件

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前面我们学习过电阻器（电阻） ，电阻器是一种重要的电子元件，在科技产品中有着重要的应用（手机、电视机、电脑等都要用到电阻器）。电阻器的阻值是有大小的，有的用数字直接标在上面，有的用色环表示。
想一想现在有一电阻器，上面所标的阻值看不清楚，但是又想知道阻值的大小，你能想出测量的方法呢？
第三节 “伏安法”测电阻
知识一 “伏安法”测电阻
【提出问题】电流可以用电流表测量，电压可以用电压表测量，欧姆定律又确定了电流、电压、电阻的关系，那么，能不能用电流表、电压表测量一段导体的电阻呢？ 【设计实验与制订计划】（1）电路图：设计的实验电路图如图所示，实验的实物图如图所示。
（2）实验原理它依据的原理就是欧姆定律的一个变形公式 R=U/I ，我们用电压表、电流表同时测出电阻器工作时的电压值和电流值，就可计算出它的电阻，也就是间接测量出它的电阻。这种测量电阻的方法称为“伏安法”。（3）可设计如下表格记录实验数据。
【进行实验与收集证据】①根据电路图连接电路。②检查电路无误后，将滑动变阻器调到最大阻值处；闭合开关，调节滑动变阻器的滑片P，改变待测电阻两端的电压，使电压表的示数分别为1V、2V、3V，观察对应的电流表的示数，分别填入表格中。③根据记录的三组数据，分别求出三次对应的电阻值，计算出它们的平均值并填入表中。④断开开关，整理器材，结束实验。
【分析与讨论】当定值电阻两端的电压改变时，通过它的电流也随之而改变，但电压与电流的比值不变，即电阻不变，同时证明了导体的电阻是由自身的性质所决定的，与电压和电流无关。【交流与评估】对实验过程进行评估：①连接电路时，开关是否处于断开状态；②滑动变阻器滑片是否滑到最大阻值处，滑动变阻器在本实验中的作用是什么；③电流表、电压表的“+”“-”接线柱是否接反了；④是否通过“试触”进行量程选择；⑤是否认真检查电路，确认无误后才闭合开关等。
演示实验—《伏安法测电阻》
【例题1】如图是“伏安法测电阻实验”电路图，下列说法中错误的是（　　）A．在连接电路时，应将变阻器滑片调至最右端B．连接电路时，要使电流从电压表和电流表的“+”接线柱流入，“-”接线柱流出C．多次测量是为了求平均值减小误差D．向左移动滑动变阻器的滑片时，电流表、电压表的示数都变大，R的阻值也变大
A．为保护电路，连接电路时，应将滑片移至阻值最大处，由图知，变阻器的下面接了左边的接线柱，则应将变阻器滑片调至最右端，故A正确；B．连接电路时，要使电流从电压表和电流表的“+”接线柱流入，“-”接线柱流出，否则指针会反向偏转而损坏电表，故B正确；C．定值电阻的阻值不变，多次测量求平均值是为了减小误差，故C正确；D．向左移动滑片，变阻器的阻值变小，由I=U/R可知，电路中的电流变大，由UR=IR可知，定值电阻两端的电压变大，但电阻的阻值不变，故D错误。故选D。
【例题2】用如图甲的电路测量定值电阻R的阻值。（1）实验原理是 ________。（2）将图乙电路完成，要求滑片向左滑时电阻变小。_____
（3）正确连接电路后，闭合开关前，滑动变阻器的阻值应处于____端。（4）闭合开关，将图乙中的滑动变阻器的滑片P向左移动时，电流表的示数会 ____（填“变大”或“变小”），当滑片P滑到某一位置时，电流表的示数为0.5A，电压表的示数如图丙。由此可知被测电阻的阻值R＝___Ω。（5）完成一次试验后，为确保测量结果的准确性，接下来的操作是 ____。A．换用阻值不同的电阻再进行几次测量B．调节滑动变阻器的滑片P到不同位置再进行
知识二 “伏安法”测小灯泡电阻
想一想有一个电灯泡，发光时的电阻与不发光时的电阻，这两种情况下灯丝的电阻相同吗？如何去测量灯丝的阻值大小？下面学习测量小灯泡电阻的方法。
【实验步骤】①按电路图连接实物。②闭合开关，调节滑动变阻器的滑片至适当位置，记录电压表、电流表的示数。③多次调节滑动变阻器的滑片，重复上述实验。
【数据处理】 将每次测量的电压值、电流值代入公式，分别求出小灯泡的阻值R1、R2 、R3。
【分析与讨论】 当小灯两端电压越大时，灯丝电阻越大。原因是当灯两端电压变大时，灯丝温度升高。
实验演示—《测小灯泡的电阻》
伏安法测小灯泡电阻和伏安法测电阻的比较
分别计算出每次测量的电阻，然后求出平均值
分别计算出每次测量的灯泡电阻，然后寻求普遍规律
当小灯两端电压越大时，灯丝电阻越大。
【例题3】如图甲所示，为某同学“测量小灯泡电阻”的实验电路图，其中电源电压恒定，小灯泡的额定电压为2.5V。（1）根据电路图连接好电路后，检查电路时发现电流表的指针如图乙所示，接下来的操作是________________；（2）实验中测量出了小灯泡在不同电压下对应的电流值，并绘制出了小灯泡的I-U图像如图丙所示，则小灯泡正常工作时的电阻为______Ω；（3）该同学发现小灯泡的I-U图像并不是一条直线，说明流过小灯泡的电流与小灯泡两端的电压不是正比关系，其原因是___________________ 。
  小灯泡灯丝电阻随温度的升高而增大
知识三 特殊方法测电阻
想一想小红准备测一只未知电阻（估计Rx=5～10Ω）的阻值，手边有以下器材：电池组、电压表、开关、R0=15Ω的定值电阻、最大阻值为20Ω的滑动变阻器R′ 和几根导线。当她准备实验时，发现没有电流表，但一时又找不到。如果你遇到这种问题，你该怎么办？下面学习几种测电阻的特殊方法。
1. 思维方法 在只有电压表或电流表时，可利用已知定值电阻R0（或已知规格的滑动变阻器R）完成待测电阻的测量，思路如下：
2. 伏阻法测电阻（利用电压表测量）（1）方法一：① 把定值电阻R0和未知电阻Rx串联起来，如图所示。②用电压表分别测量出两者的电压为U0、Ux。③推导计算出未知电阻Rx阻值的表达式为：
R ′为滑动变阻器的最大阻值
（3）方法三 ① 可把未知电阻Rx和滑动变阻器R' 和串联起来，如图所示。②如图所示，滑片置于阻值最小的位置，闭合开关，记下电压表示数U1；滑片置于阻值最大的位置，记下电压表示数U2。③计算出未知电阻Rx阻值的表达式为：
小红准备测一只未知电阻（估计Rx=5～10Ω）的阻值，手边有以下器材：电池组、电压表、电流表、开关、R0=15Ω的定值电阻、最大阻值为20Ω的滑动变阻器R′ 和几根导线。当她准备实验时，发现电压表已经损坏，但一时又找不到新的电压表替代，你能否用手头的器材想办法测出未知电阻的阻值？
3. 安阻法测电阻（利用电流表测量）
闭合S和S1，电流表测量R0和Rx并联的总电流为I1；闭合S断开S1，电流表测量通过Rx的电流为I2；根据U=IR求出并联电路各支路两端的电压U=（I1-I2）R0，则电阻Rx的阻值
（1）方法一：①如图所示，闭合S和S1，记录电流表的示数为I1；②闭合S断开S1，记录电流表的示数为I2；③用R0和测量出来的物理量表示Rx。
（2）方法二 ①如图所示，闭合开关S1、S2，记下电流表示数为Ix；②断开开关S2，记下电流表示数为I；③可推出未知电阻Rx阻值的表达式。
视频演示——《特殊法测量电阻》
（1）请你用笔画线代替导线，将图甲中电路连接完整，导线不得交叉；闭合开关S前，应将滑动变阻器滑片P移到最______端（选填“左”或“右”）。（2）闭合开关后，发现电流表无示数，电压表有示数且示数接近3V，则电路故障原因可能是______。
（1）电源电压3V，故电压表选择0~3V量程，与被测电阻并联，如图所示.为了保护电路，闭合开关前，应将滑动变阻器的滑片置于阻值最大端，即右端。（2）电流表无示数，电压表有示数，接近电源电压，说明与电压表并联的Rx断路。
（3）排除故障后，当滑片移到某一位置时，电压表示数为1.6V，电流表示数如图乙所示，其读数为______A，则未知电阻Rx =____Ω。接下来测量多组实验数据算出Rx 平均值，这是为了减小测量带来的______。（4）实验中电流表突然损坏，小组同学经过讨论设计了一种实验方案也可测出Rx 阻值。电路如图丙所示，电源电压未知且恒定不变，a、b为滑动变阻器左右两个端点，滑动变阻器最大阻值为Rmax ，请你把以下测量步骤补充完整。①闭合开关S，滑片p移到a端时，读出电压表示数为U1；②闭合开关S，______________，读出电压表示数为U2；③待测电阻Rx __________（用已知和测量出的物理量符号表示）。
1．要测定某一灯泡的电阻，只要测出灯泡两端的 ________ 和通过灯泡的 ________，即可用欧姆定律的变形公式 ________ 计算出待测灯泡的电阻。这种测电阻的方法叫做________ 法。
2．我们将欧姆定律的表达式变形为R= U/I ，并作为我们测量电阻的依据。于是，就有同学由这个表达式得出一个推论：一段导体的电阻和这段导体两端的电压成正比，与通过它的电流成反比。你认为他的这个说法正确吗？为什么？
这个说法不正确。因为电阻是导体本身的一种性质，只跟导体的材料、长度、横截面积和温度有关，跟导体两端的电压和通过导体的电流无关。
3．连接电路时，为什么要将开关断开？闭合开关前，为什么要将滑动变阻器的滑片置于使接入电路的电阻值最大的位置？
都是为了保护电路。连接电路时开关断开，可以避免因电路连接错误或操作不当等原因而造成电路的损坏。合上开关之前将滑动变阻器的滑片置于阻值最大处，能起到保护电路的作用，不至于因电路中电流过大而烧毁电表或用电器。
4．用“伏安法”测量一只小灯泡的电阻。（1）如图所示是实验电路图，图上的圆圈表示电表，请在圆圈内填入相应的字母。（2）某实验小组通过改变小灯泡两端的电压，进行了三次测量，部分记录见下表。若电压表的示数为 2.50 V 时，电流表的示数如图所示，请你填写表格中的两个空格。
（3）* 老师看了该小组的记录，提示说：“你们注意到三次测量的电阻值相差较大这个现象吗？”同学们通过交流，发现其他小组也都有类似现象：小灯泡的电阻随电压增大、亮度增强而增大。经过讨论，同学们认识到：实验有误差是肯定的，但这个现象不能单纯用误差来解释。后来，同学们注意到小灯泡发热发光的特殊性，认为小灯泡的电阻可能与 _______ 有关，并通过查阅资料得到了证实。
误差是不能避免的，但如果因为误差的话，测得值会相差较小，并且忽大忽小，而不能依次增大。正确分析是随着灯泡的电压增大，亮度增强，其温度越高，自身阻值也随着增大，小灯泡的电阻可能与 温度有关，随温度的升高而变大。
1. 怎样减小“伏安法”测电阻的实验误差？
答：①可以选择量程合适的电流表和电压表。②选择合适的接线方式。③多次测量电阻值，然后取电阻的平均值。
答：不能求小灯泡电阻的平均值，因为灯丝电阻随温度变化而变化。
2. 示例：“伏安法”测小灯泡电阻是否也能求平均值减小实验误差,为什么?
1．如图是“伏安法测电阻”的实验电路图。关于该实验，下列说法错误的是（　　）A．实验原理是R=U/I B．多次测量取平均值是为了减小误差C．滑动变阻器的作用是改变电阻两端的电压和通过电阻的电流D．若将定值电阻R换成小灯泡，可以探究电流与电压的关系
A．在“伏安法测电阻”实验中，实验原理是R=U/I ，故A正确，不符合题意；B．在“伏安法测电阻”实验中，应多次测量取平均值减小误差，B正确，不符题意；C．在“伏安法测电阻”的实验中，滑动变阻器的作用是改变电阻两端的电压，从而改变通过电阻的电流，得出多组数据，故C正确，不符合题意；D．在探究电流与电压的关系实验中，电阻的阻值要保持一定，而灯丝的电阻随温度的变化而变化，因此将定值电阻R换成小灯泡，不能探究电流与电压的关系，故D错误，符合题意。
2. 如图所示是“测量小灯泡灯丝电阻”的实验电路图，向左移动滑片，电压表示数______ ，实验结束后绘制成如图乙所示的 图像。由图像可知：当小灯泡两端的电压增大时，小灯泡的电阻______（均选填“变大”、“不变”或“变小”）。
3．如图甲、乙是利用“伏安法”测量定值电阻和小灯泡的阻值时画出的U-I图象，对于图象的分析错误的是（　　）A．由图象可知，当电阻两端电压为零时，其阻值也为零B．由图甲可知，通过定值电阻的电流与其两端的电压成正比C．由图乙可知，通过小灯泡的电流与其两端的电压不成正比D．为了减小误差，应该用多次测量的方法，计算定值电阻的阻值
A．导体的电阻是导体的一种性质，反映了导体对电流阻碍作用的大小；与电压、电流无关，所以，当电阻两端的电压为0时，电阻的阻值不等于0，故A错误，符合题意；B．由图甲可知，通过定值电阻的电流增大，定值电阻两端的电压也会随之成比例增大，所以通过定值电阻的电流与其两端的电压成正比，故B正确，不符合题意；C．由图乙可知，通过小灯泡的电流增大，小灯泡两端的电压会随之不成比例增大，所以通过小灯泡的电流与其两端的电压不成正比，故C正确，不符合题意；D．测定值电阻的阻值时，多次测量求平均值可减小误差，D正确，不符题意。
（4）为了减小误差，同组的小亮提议：“应多次测量求平均值。”小亮的提议________（选填“正确”或“不正确”），理由：______ 。
4. 某创新学习小组的同学在进行测量小灯泡电阻的实验，已知小灯泡的额定电压为2.5V。（1）如图甲所示是小组同学连接的实验电路图，请你用笔画线代替导线将电路图补充完整； （2）正确连接电路后，闭合开关，小晋发现小灯泡不亮，但电流表、电压表均有示数，接下来他应进行的操作是__________；（3）实验时，移动滑动变阻器的滑片，当小灯泡正常发光时，电流表示数如图乙所示，则小灯泡的电阻是______ Ω；（结果保留整数）
（2）闭合开关，发现小灯泡不亮，但电流表和电压表示数均较小，可能滑动变阻器的电阻较大，此时应减小滑动变阻器的阻值，将滑片向左滑动。（3）由图乙可知，电流表的量程为0~0.6A，分度值为0.02A，示数为0.28A，小灯泡的电阻R＝U/I＝2.5V/0.28A=9Ω（4）灯丝的电阻随温度的升高而增大，取平均值没有意义，小亮的提议不正确。
（1）灯泡的额定电压是2.5V，电压表选择小量程，电压表和灯泡并联，将灯泡和电流表串联在电路中，如图所示：
5．小明打算测量未知电阻的阻值.（1）小明连接电路并闭合开关后，如图1所示，操作中的一处不妥之处为_____________________________；（2）实验时，小明改变电阻Rx两端的电压，进行了三次测量，并记录数据如下表格所示，表格不足之处是________；在第三次测量中电流表的示数如图2所示，根据三次实验数据可得，定值电阻Rx的阻值为______Ω；（结果保留一位小数）
闭合开关前，滑动变阻器的滑片未调到阻值最大处
（4）分析图像，小灯泡灯丝两端的电压增大时，其电阻_____（变化/不变）。
6．在“用伏安法测小灯泡电阻”的实验中，待测小灯泡额定电压为2.5V。（1）请用笔画线代替导线，将图甲的实物图未连接部分补充完整（连线不得交叉）________；（2）当开关闭合后，发现小灯泡不亮，电压表示数接近电源电压，电流表无示数，可能是因为______________；（3）根据I-U图像，如图乙所示，分析图像可知，小灯泡正常工作时电阻为________Ω；