高考实验《伏安法测电阻》规律及方法大汇总.doc

高考实验《伏安法测电阻》规律及方法大汇总 纵观近几年的实验题，题目年年翻新，没有一个照搬课本中的实验，全是对原有实验给予改造、改进、甚至创新，但题目涉及的基本知识和基本技能仍然立足于课本实验。 实验题作为考查实验能力的有效途径和重要手段，在高考试题中一直占有相当大的比重，而电学实验因其实验理论、步骤和完整性及与大学物理实验结合的紧密性，便成了高考实验考查的重中之重，电阻测量成为高考考查的焦点，伏安法测电阻是电阻测量最基本的方法，伏安法测电阻常涉及电流表内、外接法的选择与滑动变阻器限流、分压式的选择，前者是考虑减小系统误差，后者是考虑电路的安全及保证可读取的数据。另外考题还常设置障碍让考生去克服，如没有电压表或没有电流表等，这就要求考生根据实验要求及提供的仪器，发挥思维迁移，将已学过的电学知识和实验方法灵活运用到新情景中去。这样，就有效地考查了考生设计和完成实验的能力。 一. 伏安法测电阻基本原理 1. 基本原理：伏安法测电阻的基本原理是欧姆定律，只要测出元件两端电压和通过的电流，即可由欧姆定律计算出该元件的阻值。 2. 测量电路的系统误差控制： （1）当远大于时，电流表内接；当临界阻值时，采用电流表的内接；当采用电流表内接时，电阻测量值大于真实值，即（如图1所示）。 （2）当远小于时，电流表外接；当临界阻值时，采用电流表的外接；当采用电流表外接时，电阻的测量值小于真实值，即（如图2所示）。 3. 控制电路的安全及偶然误差：根据电路中各元件的安全要求及电压调节的范围不同，滑动变阻器有限流接法与分压接法两种选择。 （1）滑动变阻器限流接法。一般情况或没有特别说明的情况下，由于限流电路能耗较小，结构连接简单，应优先考虑限流连接方式。限流接法适合测量小电阻或与变阻器总电阻相比差不多或还小，（如图3所示）。 图3 （2）测动变阻器分压接法。若采用限流电路，电路中的最小电流仍超过用电器的额定电流时，必须选用滑动变阻器的分压连接方式；当用电器电阻远大于滑动变阻器总电阻值，且实验要求的电压变化范围较大（或要求测量多组实验数据）时，必须选用滑动变阻器分压接法；要求某部分电路的电压从零开始可连续变化时，须选用滑动变阻器分压连接方式（如图4所示）。 例1．有一小灯泡上标有“６v，０.6W”的字样，现在要用伏安法测量这个灯泡的I—U图像，已知所用器材有： A．电流表：0—0.3A，内阻1Ω B．电压表：0—15V，内阻20kΩ C．滑动变阻器：0—30Ω，额定电流2A D．学生电源（直流9V） E．开关一只，导线若干 为使实验误差尽量减小，试画出合理的实验电路图 二. 伏安法测电阻基本情景变式 1. 无电流表。根据伏安法测电阻的基本原理可知，无电流表时只要找到能够等效替代电流表的其他器材即可，比如： （1）已知电阻与理想电表并联替代电流表（如图5所示）； （2）用已知内阻的电压表替代电流表（如图6所示）； （3）无电流表时的半偏法（测量电压表内阻）（如图8所示）。 2. 无电压表。根据伏安法测电阻的基本原理可知，无电压表时只要找到能够等效替代电压表的其他器材即可，比如： （1）已知电阻与理想电流表串联替代电压表（如图9所示）； （2）无电压表时的等效替代法（如图10所示）； （3）无电压表时的半偏法（测表头内阻）（如图11所示）。 3. 把实验题当作计算题处理。 （1）根据闭合电路欧姆定律列方程求解待测量； （2）根据欧姆定律的变式求解电阻。在利用伏安法测电源的电动势和内阻的实验中，只要测出外电路的电压变化量和电流的变化量（外电压的变化量始终等于内电压的变化量），就可以求出电源的内阻。 纵向：伏安法及变式 1°电流表、电压表各一只，可以测量它们的内阻 2°两只同种电表，若知道一只的内阻，就可以测另一只的内阻 3°两只同种电表内阻都未知，则需要一只电阻箱才能测定电表的内阻 4、伏安法的推广 对一些特殊电阻，如电流表或电压表内阻的测量，电路设计也有其特殊性：一是要注意到其自身量程对电路的影响，二是要充分利用其“自报电流或自报电压”的功能。 例6：某电压表的内阻在20kΩ~50kΩ之间，现要测量其内阻，实验室提供下列可供选用的器材：待测电压表V（量程3V）、电流表A1（量程200uA）、电流表A2（量程5mA）、电流表A3（量程0.6A）、滑动变阻器R（最大值1kΩ、电源E（电动势4V），开关S。 （1）所提供的电流表中，应选用________________。 （2）为了减少误差，要求测量多组数据，试画出符合要求的电路图。 解析：因为通过电压表的电流必须由电流表测定，所以电流表与电压表应串联，这实际上就是