第一篇：中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)中用電壓補(bǔ)償法提高伏安法測(cè)電阻的精確度研究

中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)中用電壓補(bǔ)償法提高伏安法測(cè)電阻的精確度研究

摘要：伏安法測(cè)電阻實(shí)驗(yàn)是中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)中一個(gè)重要的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)。由于物理思路清晰，方法簡(jiǎn)單，所以在課堂教學(xué)演示中廣泛運(yùn)用。但是，其演示實(shí)驗(yàn)也存在著系統(tǒng)誤差的產(chǎn)生。本文對(duì)于實(shí)驗(yàn)誤差的產(chǎn)生進(jìn)行分析，利用電壓補(bǔ)償法對(duì)伏安法測(cè)電阻的內(nèi)接法和外接法進(jìn)行修正，結(jié)果得以減小誤差。對(duì)于課堂演示來(lái)講，本文實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蜃龅揭欢ǖ目茖W(xué)性，并且能夠得到精確的結(jié)果，分析最理想的實(shí)驗(yàn)方法。

關(guān)鍵詞：伏安法測(cè)電阻；電壓補(bǔ)償法；系統(tǒng)誤差；相對(duì)誤差

引言：伏安法測(cè)電阻是重要的實(shí)驗(yàn)之一。在初中、高中和大學(xué)都有伏安法測(cè)電阻的實(shí)驗(yàn)，并且在初中到高中再到大學(xué)對(duì)伏安法測(cè)電阻的精確度要求不斷提高，理論分析不斷加深。伏安法測(cè)電阻的接線有外接法和內(nèi)接法，不同的接法對(duì)測(cè)量電阻的誤差也不同。為了探索中學(xué)課堂教學(xué)中，以伏安法測(cè)量電阻為基礎(chǔ)的實(shí)驗(yàn)方法，討論其間的測(cè)量精確度，本論文用電壓補(bǔ)償法等不同方法對(duì)伏安法測(cè)電阻進(jìn)行改裝，比較中學(xué)演示實(shí)驗(yàn)，課堂教學(xué)提高實(shí)驗(yàn)的精確度的可選方案。

本文利用比較相對(duì)誤差的方法，比較確定哪一種實(shí)驗(yàn)方法結(jié)果的精確度更高。實(shí)驗(yàn)測(cè)得的數(shù)值與真實(shí)數(shù)值之間的差數(shù)稱為“絕對(duì)誤差”，而“絕對(duì)誤差”與“真實(shí)數(shù)據(jù)”的比值稱為“相對(duì)誤差”。由于真實(shí)的數(shù)值往往不知道，因而只能用多次測(cè)定結(jié)果的平均值代替“真值”，這樣計(jì)算的結(jié)果稱為“偏差”。偏差也分“絕對(duì)偏差”和“相對(duì)偏差”。絕對(duì)偏差是一次測(cè)量值與平均值的差異，相對(duì)偏差是指一次測(cè)量的絕對(duì)偏差占平均值的百分率。1 伏安法測(cè)電阻 1.1 原理

如圖1所示，測(cè)出通過電阻R的電流I及電阻R兩端的電壓U，則根據(jù)歐U姆定律，可知R?

I

圖1 伏安法測(cè)電阻電路圖

[1]

Fig.1 The voltammetry resistance circuit diagram 以下討論伏安法測(cè)電阻的系統(tǒng)誤差問題[1]。1.2 測(cè)量?jī)x表的選擇

在電學(xué)實(shí)驗(yàn)中，儀表的誤差是重要的誤差來(lái)源，所以要減小實(shí)驗(yàn)誤差，選擇合適的儀表是關(guān)鍵環(huán)節(jié)。而儀表的量程和等級(jí)是反映儀表準(zhǔn)確度的兩個(gè)參數(shù)，所以選擇合適的儀表就是選擇合適量程和等級(jí)的儀表。下面介紹選擇儀表量程和等級(jí)的方法[2]。

1.2.1 參照電阻器R的額定功率確定儀表的量限

設(shè)電阻R的額定功率P，則最大電流為 I?PR

22處（指針指在刻度盤的處測(cè)量值最準(zhǔn)33為使電流表的指針指向刻度盤的確），于是電流計(jì)的量限

I23?3P3。I,即

22R3電阻兩端的電壓為U?IR，而電壓表的量程應(yīng)限為U[1][2]。

21.2.2 參照對(duì)電阻測(cè)量準(zhǔn)確度的要求確定儀表的等級(jí)

假設(shè)要求測(cè)量R的相對(duì)誤差不大于某一ER錯(cuò)誤！未指定書簽。，則在一定近

???U?2??I?2?似下按合成不確定度公式，可有ER????????。如果

???U??I????U?I??UIER2，對(duì)于準(zhǔn)確度等級(jí)為a，特征值為X錯(cuò)誤！未指定書簽。n的電

a，可知電100表，其最大絕對(duì)誤差為?max錯(cuò)誤！未找到引用源。，則?max?Xn?流表等級(jí)aI應(yīng)滿足aI?ERU[1][2]

。??100U2nERI??100；電壓表的等級(jí)aU應(yīng)滿足2InaU?1.3 滑動(dòng)變阻器分壓電路與限流電路的選擇 1.3.1 限流電路

如圖2所示電路中變阻器起限流作用，變阻器電阻調(diào)到最大時(shí)，電路中仍有電流，電路中電流變化范圍為

EE～，負(fù)載Rx的電壓調(diào)節(jié)范圍為

R?RXRX 1 ERX～ E(電源內(nèi)阻不計(jì))。如果RX >>R，電流變化范圍很小，變阻器起不到RX?R變阻作用，此時(shí)采用該接法就不能滿足多次測(cè)量的要求。一般來(lái)說，以下三種情況不能采用限流接法而采用分壓接法：①電路中最小電流仍超過電流表量程或超過被測(cè)元件的額定電流；②要求被測(cè)電阻的電壓、電流從零開始連續(xù)變化；③ 被測(cè)電阻值遠(yuǎn)大于變阻器的全部電阻值[3]。

圖2 限流電路[3] Fig.2 Limiting circuit 1.3.2 分壓電路

變阻器采用分壓接法如圖3所示，負(fù)載RX上電壓變化范圍是0一E(不計(jì)電源內(nèi)電阻)，電壓調(diào)節(jié)范圍比限流接法大。但是當(dāng)通過負(fù)載RX的電流一定時(shí)，圖3中干路電流大于圖2中干路電流，圖3中電路消耗的功率較大。而且圖3的接法沒有圖2簡(jiǎn)單。通常變阻器以采用限流接法為主。

圖3 分壓電路[3]

Fig.3 Voltage dividing circuit 關(guān)于變阻器的選擇，應(yīng)針對(duì)不同的連接方式和電路中其他電阻的大小選擇不同的變阻器。在分壓接法中，變阻器應(yīng)選擇電阻較小而額定電流較大的；在限流接法中，變阻器的阻值應(yīng)與電路中其他電阻比較接近[3]。1.4 伏安法測(cè)電阻的兩種連線方法以及引入的誤差

伏安法有兩種連線方法。如圖4所示為外接法---電流表在電壓表的外側(cè)；如圖5所示為內(nèi)接法---電流表在電壓表的內(nèi)側(cè)。

圖4 外接法

圖5 內(nèi)接法 Fig.4 External method

Fig.5 Internal law

1.4.1內(nèi)接法引入的誤差

設(shè)電流表的內(nèi)阻為RA,回路電流為I，則電壓表測(cè)出的電壓值U?IR?IRA?I(R?RA)

即電阻的測(cè)量值Rx是 Rx?R?RA

可見測(cè)量值大于實(shí)際值，測(cè)量的絕對(duì)誤差為RA，相對(duì)誤差為

RA，當(dāng)RA<

1.4.2 外接法引入的誤差

設(shè)電阻R中的電流為IR，又設(shè)電壓表中流過電流為IV，電壓表內(nèi)阻為RV，則電流表中電流I?IR?IV?U(11?)RRVRVU ?RIR?RV因此電阻R的測(cè)量值Rx是 Rx?由于RV?(R?RV),所以測(cè)量值Rx小于實(shí)際值R，測(cè)量的相對(duì)誤差為RX?RR。式中負(fù)號(hào)是由于絕對(duì)誤差是負(fù)值，只有當(dāng)RV>>R時(shí)才可以??RR?RV用外接法[2]。伏安法測(cè)電阻的電壓補(bǔ)償法 2.1 電壓補(bǔ)償法原理 2.1.1 補(bǔ)償法的定義

采用一個(gè)可以變化的附加能量裝置，用以補(bǔ)償實(shí)驗(yàn)中某部分能量損失或能量交換，使得實(shí)驗(yàn)條件滿足或接近理想條件，稱為補(bǔ)償法。簡(jiǎn)而言之，補(bǔ)償法就是將因種種原因使測(cè)量狀態(tài)受到的影響盡量加以彌補(bǔ)[4]。2.1.2 電壓補(bǔ)償法

用電壓表測(cè)電池的電動(dòng)勢(shì)Ex，如圖6所示，因電池電阻r的存在，當(dāng)有電流通過時(shí)，電池內(nèi)部不可避免地產(chǎn)生電位降Ir。因此，電壓表指示的只是電池的端電壓U，即U?Ex?Ir。顯然，只有當(dāng)I=0時(shí)，電池的端電壓才等于電動(dòng)勢(shì)Ex。

圖6 用電壓表測(cè)量電池電動(dòng)勢(shì)

Fig.6 Electromotive force measured with a voltmeter 如果有一個(gè)電動(dòng)勢(shì)大小可以調(diào)節(jié)的電源E0，使E0與待測(cè)電源Ex通過檢流計(jì)反串起來(lái)。如圖3-2所示，調(diào)節(jié)電動(dòng)勢(shì)E0的大小，使檢流計(jì)指示為0，即E0產(chǎn)生一個(gè)與I方向相反而大小相等的電流I’，以彌補(bǔ)Ir的損失，于是兩個(gè)電源的電動(dòng)勢(shì)大小相等，互相補(bǔ)償，可得Ex= E0，這時(shí)電路達(dá)到補(bǔ)償，知道了補(bǔ)償狀態(tài)下E0的大小，就可得出待測(cè)電動(dòng)勢(shì)Ex[4][5]。

圖7 電壓補(bǔ)償法原理圖

Fig.7 Voltage principle of compensation law Figure 2.2內(nèi)接法的電壓補(bǔ)償法

由圖5可知，內(nèi)接法測(cè)電阻電壓表示數(shù)U?URX?URA，而I?IRX，引入的電流表內(nèi)阻分壓導(dǎo)致電壓表的示數(shù)比實(shí)際值大。為了解決這個(gè)問題，采用了如圖8所示的電壓補(bǔ)償法。此補(bǔ)償法是對(duì)電流表進(jìn)行補(bǔ)償，目的是消除電流表內(nèi)阻引入的測(cè)量誤差。如圖8所示，引入輔助電源E2，這樣AB段電路之間就存在兩個(gè)方向相反、分別由E1，E2提供的電流。只要兩電源的電動(dòng)勢(shì)滿足一定的要求，調(diào)節(jié)滑線變阻器R2，即可使經(jīng)過AB段電路的合電流為零，此時(shí)，A、B兩點(diǎn)電勢(shì)相等，電壓表○V當(dāng)于直接并聯(lián)在待測(cè)電阻的兩端，其測(cè)量值就是待測(cè)電阻兩端的真實(shí)電壓值。為了測(cè)量方便，在AC電路接入靈敏電流計(jì)。

虛線框內(nèi)構(gòu)成補(bǔ)償后的“電流表”。當(dāng)原電流表○A上的電位差為輔助電源E2和滑線變阻器尺R2上的電勢(shì)差所補(bǔ)償，這時(shí)電路處于平衡狀態(tài)，靈敏電流計(jì)指示為零，即A、B兩點(diǎn)間的電勢(shì)差為零，相當(dāng)于電流表無(wú)內(nèi)阻。這樣就解決了電流表內(nèi)阻分壓的問題，提高了測(cè)量的精確度。

圖8 內(nèi)接法的電壓補(bǔ)償法電路圖

Fig.8 The voltage compensation law circuit diagram of the internal law 在實(shí)際測(cè)量電阻的過程中，為了保護(hù)靈敏電流計(jì)，應(yīng)與靈敏電流計(jì)串聯(lián)一個(gè)滑線變阻器R3。測(cè)量時(shí)，R3開始阻值要大一些，當(dāng)AC段電流逐漸減小到零時(shí)，R3再逐漸減小直到零，這樣可以提高測(cè)量電路的靈敏度。電路達(dá)到平衡的標(biāo)志是靈敏電流計(jì)接通或斷開時(shí)，指針不顯示任何微小的顫動(dòng)。測(cè)量方法是：如圖8連接電路，S斷開，R1，R2，R3都放在安全端，調(diào)E1，E2為適當(dāng)值。將開關(guān)S閉合，調(diào)滑線變阻器R2，使檢流計(jì)讀數(shù)為零，記下此時(shí)的U和I。為了減小測(cè)量的不確定度，要測(cè)多組數(shù)據(jù)[6]。2.3 外接法的電壓補(bǔ)償法

由圖4可知，外接法測(cè)電阻電壓表示數(shù)U?URX，而I?IRX?IRA，引入的電壓表內(nèi)阻分流導(dǎo)致電流表的示數(shù)比實(shí)際值大。為了解決這個(gè)問題，采用了如圖9所示的電壓補(bǔ)償法。

圖9 外接法的電壓補(bǔ)償法

Fig.9 External voltage compensation method circuit diagram of the method 此補(bǔ)償法是對(duì)電壓表進(jìn)行補(bǔ)償，目的是消除電壓表內(nèi)阻引入的測(cè)量誤差。如圖9所示，右側(cè)由輔助電源E2與滑線變阻器R2組成一個(gè)分壓電路，所分得的電壓由電壓表○V測(cè)出。左側(cè)由E1、待測(cè)電阻Rx電流表○A組成一個(gè)閉合回路。當(dāng)Rx兩端電壓與分壓器分得的電壓相等時(shí)，A，B兩點(diǎn)的電勢(shì)相等，電壓表示數(shù)等于 5 Rx兩端的電壓，卻不從左側(cè)閉合回路中分得電流。在AB段電路接人靈敏電流計(jì)，用來(lái)檢驗(yàn)電路平衡。虛線框內(nèi)是補(bǔ)償后的“電壓表”。當(dāng)檢流計(jì)指零時(shí)，電壓表達(dá)到補(bǔ)償，虛線框內(nèi)的電路相當(dāng)于一個(gè)內(nèi)阻無(wú)限大的電壓表。

此電路的測(cè)量要點(diǎn)與內(nèi)接法的電壓補(bǔ)償法測(cè)量要點(diǎn)相同，具體測(cè)量方法為：如圖4連接電路，S1，S2都斷開，R1，R2，R3都放在安全端，調(diào)E1，E2為適當(dāng)值。閉合開關(guān)S1，S2，調(diào)節(jié)滑線變阻器R2，R3使檢流計(jì)示數(shù)為零。記錄此時(shí)的U和I，要測(cè)多組數(shù)據(jù)。

補(bǔ)償法是測(cè)量實(shí)驗(yàn)中的一種重要方法，針對(duì)內(nèi)接法和外接法存在的缺陷，設(shè)計(jì)不同的電壓補(bǔ)償法電路來(lái)測(cè)量電阻，實(shí)驗(yàn)測(cè)得的電流和電壓都是真實(shí)值，減小了系統(tǒng)誤差[6]。3實(shí)驗(yàn)結(jié)果與數(shù)據(jù)處理

由于測(cè)量的電阻阻值不同。且不同的實(shí)驗(yàn)方法對(duì)電阻的影響也不同，所以測(cè)得的數(shù)據(jù)通過技術(shù)相對(duì)誤差來(lái)比較哪一種方法更為準(zhǔn)確。

相對(duì)誤差：.實(shí)驗(yàn)測(cè)得的數(shù)值與真實(shí)數(shù)值之間的差數(shù)稱為“絕對(duì)誤差”，而“絕對(duì)誤 差”與“真實(shí)數(shù)據(jù)”的比值稱為“相對(duì)誤差”。由于真實(shí)的數(shù)值往往不 知道，因而只能用多次測(cè)定結(jié)果的平均值代替“真值”，這樣計(jì)算的結(jié)果稱為“偏差”。偏差也分“絕對(duì)偏差”和“相對(duì)偏差”。絕對(duì)偏差是一次測(cè)量值與平均值的差異，相對(duì)偏差是指一次測(cè)量的絕對(duì)偏差占平均值的百分率[7][8][9]。3.1 內(nèi)接法與內(nèi)接法的電壓補(bǔ)償法的實(shí)驗(yàn)結(jié)果比較

表1 內(nèi)接法與內(nèi)接法電壓補(bǔ)償法測(cè)量未知電阻Rx1的結(jié)果比較

Table 1 The results of comparison of internal law and internal law voltage compensation method unknown resistance is measured Rx1 序號(hào) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 U/V 0.500 0.600 0.700 0.800 0.900 1.000 1.100 1.200 1.300 1.400 1.500 1.600 1.700 1.800

內(nèi)接法 I/mA 0.32 0.39 0.45 0.52 0.60 0.67 0.72 0.80 0.88 0.94 1.02 1.08 1.15 1.20

Rx1內(nèi)接法/Ω 1562.5 1538.5 1555.6 1538.5 1500.0 1492.5 1527.8 1500.0 1477.3 1489.4 1470.6 1481.5 1478.3 1500.0

內(nèi)接法的電壓補(bǔ)償法 U/V I/mA Rx1補(bǔ)償法/Ω 0.500 0.35 1428.6 0.600 0.42 1428.6 0.700 0.49 1428.6 0.800 0.56 1428.6 0.900 0.62 1451.6 1.000 0.70 1428.6 1.100 0.76 1447.4 1.200 0.83 1445.8 1.300 0.90 1444.4 1.400 0.98 1428.6 1.500 1.04 1442.3 1.600 1.10 1454.5 1.700 1.18 1440.6 1.800 1.24 1451.6 6 15 2.000 1.34 1492.5 2.000 16 2.200 1.46 1506.8 2.200 17 2.400 1.60 1500.0 2.400 18 2.600 1.74 1494.2 2.600 19 2.800 1.88 1489.4 2.800 20 2.900 1.94 1494.8 2.900 3.1.1 內(nèi)接法與內(nèi)接法的電壓補(bǔ)償法的相對(duì)誤差的計(jì)算

由表1，得 RX1內(nèi)接法=1504.5Ω；RX1補(bǔ)償法=1443.1Ω。所以相對(duì)誤差的計(jì)算公式：

1.39 1.52 1.64 1.79 1.94 2.02 1438.8 1447.4 1463.4 1452.5 1443.7 1435.6 ?內(nèi)接法?Rx1n內(nèi)接法?Rx1內(nèi)接法RX1內(nèi)接法?100%；?補(bǔ)償法?Rx1n補(bǔ)償法?Rx1補(bǔ)償法RX1補(bǔ)償法?100%。

表2 內(nèi)接法與內(nèi)接法的電壓補(bǔ)償法的相對(duì)誤差的計(jì)算

Table 2 The calculation of the relative error of the internal law and internal law voltage

compensation law

內(nèi)接法

序號(hào) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 Rx1內(nèi)接法/Ω 1562.5 1538.5 1555.6 1538.5 1500.0 1492.5 1527.8 1500.0 1477.3 1489.4 1470.6 1481.5 1478.3 1500.0 1492.5 1506.8 1500.0 1494.2 1489.4 1494.8

內(nèi)接法的電壓補(bǔ)償法

?內(nèi)接法

3.86% 2.26% 3.39% 2.26% 0.29% 0.79% 1.55% 0.30% 1.81% 1.01% 2.25% 1.53% 1.74% 0.30% 0.80% 0.16% 0.30% 0.68% 1.01% 0.64%

Rx1補(bǔ)償法/Ω 1428.6 1428.6 1428.6 1428.6 1451.6 1428.6 1447.4 1445.8 1444.4 1428.6 1442.3 1454.5 1440.6 1451.6 1438.8 1447.4 1463.4 1452.5 1443.7 1435.6

?補(bǔ)償法

1.01% 1.01% 1.01% 1.01% 0.59% 1.01% 0.30% 0.19% 0.09% 1.01% 0.06% 0.79% 0.17% 0.59% 0.30% 0.30% 1.41% 0.65% 0.01% 0.52% 由表2，得 ?內(nèi)接法?1.35%，得 ?補(bǔ)償法?0.60%；經(jīng)對(duì)內(nèi)接法與內(nèi)接法的電壓補(bǔ)償法的相對(duì)誤差計(jì)算得?內(nèi)接法?1.35%>?補(bǔ)償法?0.60%。所以伏安法的內(nèi)接法 的電壓補(bǔ)償法比內(nèi)接法更為精確。

3.2 外接法與外接法的電壓補(bǔ)償法的實(shí)驗(yàn)結(jié)果比較

表3 外接法與外接法的電壓補(bǔ)償法測(cè)量未知電阻Rx2的結(jié)果比較

Table 3 External method, external voltage compensation law Measurement of unknown

resistance Rx2 Comparison 序號(hào) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 U/V 0.104 0.134 0.164 0.172 0.182 0.192 0.202 0.214 0.224 0.232 0.247 0.260 0.272 0.282 0.294 0.306 0.320 0.332 0.342 0.352 0.362 0.372 0.384 0.400 0.410 0.420 0.432 0.444 0.472 0.500

外接法 I/mA 2.00 2.50 3.00 3.20 3.40 3.60 3.80 4.00 4.20 4.40 4.60 4.80 5.00 5.20 5.40 5.60 5.80 6.00 6.20 6.40 6.60 6.80 7.00 7.20 7.40 7.60 7.80 8.00 8.50 9.00

Rx2/Ω 52.0 53.6 54.7 53.8 53.5 53.3 53.2 53.5 53.3 52.7 53.7 54.2 54.4 54.2 54.4 54.6 55.2 55.3 55.2 55.0 54.8 54.7 54.9 55.6 55.4 55.3 55.4 55.5 55.5 55.6

外接法的電壓補(bǔ)償法 U/V I/mA Rx2/Ω 0.135 2.00 67.5 0.170 2.50 68.0 0.202 3.00 67.3 0.220 3.20 68.8 0.234 3.40 68.8 0.248 3.60 68.9 0.258 3.80 67.8 0.272 4.00 68.0 0.286 4.20 68.1 0.301 4.40 68.4 0.316 4.60 68.7 0.330 4.80 68.8 0.342 5.00 68.4 0.355 5.20 68.3 0.370 5.40 68.5 0.384 5.60 68.6 0.400 5.80 68.9 0.413 6.00 68.8 0.427 6.20 68.9 0.440 6.40 68.8 0.453 6.60 68.6 0.468 6.80 68.8 0.482 7.00 68.9 0.500 7.20 69.4 0.512 7.40 69.2 0.528 7.60 69.4 0.542 7.80 69.5 0.556 8.00 69.5 0.592 8.50 69.6 0.624 9.00 69.3 3.2.1 外接法與外接法的電壓補(bǔ)償法相對(duì)誤差的計(jì)算

由表3，得RX2外接法=54.4Ω；RX2補(bǔ)償法=68.69Ω。所以相對(duì)誤差的計(jì)算公式：

?外接法?Rx2外接法?Rx2外接法RX2外接法?100%；?補(bǔ)償法?Rx2n補(bǔ)償法?Rx2補(bǔ)償法RX2補(bǔ)償法?100%

表4 外接法與外接法的電壓補(bǔ)償法相對(duì)誤差的計(jì)算

Table 4 External method, external voltage compensation law relative error of calculation

外接法

序號(hào) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 Rx2外接法/Ω 52.0 53.6 54.7 53.8 53.5 53.3 53.2 53.5 53.3 52.7 53.7 54.2 54.4 54.2 54.4 54.6 55.2 55.3 55.2 55.0 54.8 54.7 54.9 55.6 55.4 55.3 55.4 55.5 55.5 55.6

外接法的電壓補(bǔ)償法

?外接法

4.41% 1.47% 0.49% 1.20% 1.60% 1.96% 2.28% 1.65% 1.96% 3.08% 1.30% 0.43% 0 0.31% 0.08% 0.45% 1.42% 1.72% 1.40% 1.10% 0.82% 0.56% 0.84% 2.12% 1.85% 1.59% 1.81% 2.02% 2.08% 2.12%

Rx2補(bǔ)償法/Ω 67.5 68.0 67.3 68.8 68.8 68.9 67.8 68.0 68.1 68.4 68.7 68.8 68.4 68.3 68.5 68.6 68.9 68.8 68.9 68.8 68.6 68.8 68.9 69.4 69.2 69.4 69.5 69.5 69.6 69.3

?補(bǔ)償法

1.72% 0.99% 1.96% 0.10% 0.21% 0.30% 1.14% 0.99% 0.85% 0.39% 0.02% 0.10% 0.41% 0.60% 0.24% 0.16% 0.42% 0.22% 0.28% 0.10% 0.06% 0.21% 0.26% 1.11% 0.74% 1.16% 1.18% 1.19% 1.41% 0.95% 由表4，得?外接法?1.47%；?補(bǔ)償法?0.65%。經(jīng)對(duì)外接法與外接法的電壓補(bǔ)償法的相對(duì)誤差計(jì)算得?外接法?1.47%>?補(bǔ)償法?0.65%。所以伏安法的外接法的電壓補(bǔ)償法比外接法更為精確。4 結(jié)論

在中學(xué)物理中，伏安法測(cè)電阻是基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)之一，實(shí)驗(yàn)原理簡(jiǎn)單，操作簡(jiǎn)便。但精確度不是很高，利用電壓補(bǔ)償法來(lái)提高測(cè)量電阻的精確度，不過電壓補(bǔ)償法實(shí)驗(yàn)原理相對(duì)復(fù)雜。伏安法測(cè)量電阻時(shí)，誤差主要是電流表和電壓表的內(nèi)阻帶來(lái)的系統(tǒng)誤差。另外其被測(cè)電阻所流過的電流是由電源電壓所決定的，在測(cè)量中，電壓表的最小量程為3V,一般情況電表讀數(shù)在量程的2 /3至滿量程的范圍內(nèi)，讀數(shù)誤差最小，但考慮在2V-3V時(shí)，流過電阻的電流過大，流過電阻的電流過大使電阻發(fā)熱，阻值會(huì)增加，所以實(shí)驗(yàn)中電壓最大只取1V.而應(yīng)用補(bǔ)償法測(cè)量電阻，被測(cè)電阻所流過的電流是可以控制的，被測(cè)電阻雖仍有微量電流流過，但0.5mA或更微小的電流流過被測(cè)電阻所造成的影響是完全可以忽略的.由此可見，利用補(bǔ)償法測(cè)電阻，既能夠避免伏安法測(cè)電阻時(shí)由于電表內(nèi)阻引入的誤差，又可以避免電橋法測(cè)電阻時(shí)由于比率臂電阻不精確引入的誤差，不失為一種精確測(cè)量電阻的方法。但是對(duì)于中學(xué)生來(lái)說，電壓補(bǔ)償法難度很高。所以中學(xué)適用伏安法測(cè)電阻的內(nèi)接法和外接法對(duì)電阻進(jìn)行測(cè)量。參考文獻(xiàn)：

[1] 楊述武，趙立竹等.普通物理實(shí)驗(yàn)2電磁學(xué)部分[M](第四版).北京：高等教育出版社，2007，40～42.[2] 陶淑芬，李銳等.普通物理實(shí)驗(yàn)[M].北京：北京師范大學(xué)出版社，2010，99～101.[3] 簡(jiǎn)華.伏安法測(cè)電阻的電路設(shè)計(jì)及實(shí)物圖[J].物理教學(xué)探討，2006，24（10）:54-55.[4] 沙振舜，周進(jìn)等.當(dāng)代物理實(shí)驗(yàn)手冊(cè)[M].南京：南京大學(xué)出版社，2012,44～47.[5] 崔玉廣，隋成玉.大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教程[M].大連：大連理工大學(xué)出版社，2012,55～56.[6] 蔡燃，陳清梅.伏安法測(cè)電阻的電壓補(bǔ)償法研究[D].北京：首都師范大學(xué)，2009.[7] 陳曙.物理學(xué)實(shí)驗(yàn)與指導(dǎo)[M](第二版).北京：中國(guó)醫(yī)藥科技出版社，2009,107～109.[8] 吳建忠，舒象喜等.大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)[M].成都：西南交通大學(xué)出版社，2010,10～13.[9] 李耀清.實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)處理[M].合肥：中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)出版社，2003，37～42.[10] C.H.Bernard, Laboratory experiments in college physics.John Wiley & Sons, Inc.New York,(1972)P.224.10 Testing resistance school physics experiments using voltage compensation

method to improve accuracy Abstract: The Measured Resistance with Voltammetery in middle school physics is an important basis experiments.With the physical thoughts clear, the physics method simple, it is widely used in the classroom demonstration.However, the demonstration experiment in there is also the generation of systematic errors.For the generation of experimental error analysis, voltage compensation testing resistance inner connection and an external law be amended, the result can be reduced error.For classroom presentations in terms of this experiment be able to do certain scientific, and be able to get accurate results and analysis of the best experimental methods.Key words: testing resistance;the Voltage Compensation Act;systematic errors;relative error 11

第二篇：伏安法測(cè)電阻教學(xué)設(shè)計(jì)

第十三章第三節(jié)《“伏安法”測(cè)電阻》教學(xué)設(shè)計(jì)方案 課題名稱

“伏安法”測(cè)電阻

科目

物理

年級(jí)

九年級(jí)（4）班

教學(xué)時(shí)間

1課時(shí)（45分鐘）

學(xué)習(xí)者分析

九年級(jí)學(xué)生一般特征方面;

1、學(xué)生抽象邏輯思維能力提高，獨(dú)立判斷性明顯發(fā)展，有明顯成人感，自我管理能力提高。

2、入門能力方面：能在實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng)中，能自己進(jìn)行猜想假設(shè)，并能根據(jù)假設(shè)制定實(shí)驗(yàn)計(jì)劃設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，有較強(qiáng)的操作能力，能自主進(jìn)行實(shí)驗(yàn)與手記證據(jù)并通過交流合作總結(jié)得到結(jié)論。在理論學(xué)習(xí)中能有較強(qiáng)分析、推理能力，會(huì)運(yùn)用圖書等媒體查找參考資料。3學(xué)習(xí)風(fēng)格方面：喜歡動(dòng)手操作，實(shí)驗(yàn)探究是最好的對(duì)手方式，更喜歡小組討論的形式，對(duì)書面的試題，應(yīng)該是會(huì)從容的面對(duì)，會(huì)理性的自主學(xué)習(xí)。

教學(xué)目標(biāo)

一、情感態(tài)度與價(jià)值觀

1.通過實(shí)驗(yàn)探究培養(yǎng)學(xué)生的分析歸納能力，競(jìng)爭(zhēng)意識(shí)與合作精神。2.培養(yǎng)學(xué)生安全操作意識(shí)。

二、過程與方法

1、使學(xué)生進(jìn)行科學(xué)探究，學(xué)會(huì)測(cè)量電阻及減少誤差的方法。

2、通過合作交流，讓學(xué)生學(xué)會(huì)分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的方法

三、知識(shí)與技能

1.知道“伏安法”測(cè)電阻的原理。

2.學(xué)習(xí)擬定簡(jiǎn)單的科學(xué)探究計(jì)劃和實(shí)驗(yàn)方案，領(lǐng)會(huì)信息的收集和處理方法，初步形成對(duì)信息的有效性判斷的意識(shí)，培養(yǎng)初步的信息收集和處理能力。3.會(huì)用電壓表、電流表測(cè)電阻。

4.會(huì)記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，知道簡(jiǎn)單的數(shù)據(jù)處理方法，會(huì)寫簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)報(bào)告。

教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)

重點(diǎn)：1.根據(jù)實(shí)驗(yàn)課題的要求設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)電路圖，掌握正確的操作順序。2.伏安法測(cè)電阻的原理和測(cè)量方法。

難點(diǎn)：1如何根據(jù)實(shí)驗(yàn)的需要選擇適當(dāng)?shù)钠鞑摹?/p>

2根據(jù)實(shí)驗(yàn)電路圖進(jìn)行實(shí)物連接，并且排除教學(xué)過程中出現(xiàn)的種種故障。

教學(xué)資源

每小組同學(xué)準(zhǔn)備2節(jié)帶電池盒的干電池、開關(guān)、帶燈座的小燈泡(2.5v)、定值電阻（20Ω）、滑動(dòng)變阻器、導(dǎo)線若干。教師自制多媒體課件。

上課環(huán)境多媒體大屏幕環(huán)境。

《“伏安法”測(cè)電阻》教學(xué)過程描述

教學(xué)活動(dòng)1

(一)復(fù)習(xí)舊知

1、歐姆定律的內(nèi)容是什么？

2、歐姆定律的公式是什么？它的變形公式又是什么？可以用這些變形公式求哪些物理量? 一段導(dǎo)體中的電流，跟這段導(dǎo)體兩端的電壓成正比，跟這段導(dǎo)體的電阻成反比。公式I=R/U 推出R=U/I U=IR

教學(xué)活動(dòng)2

（二）導(dǎo)入新課

1、提出問題 教師：（展示小燈泡）如果要測(cè)量這個(gè)小燈泡的電阻，需要測(cè)量哪些物理量？用什么方法測(cè)？（板書：第三節(jié)“伏安法”測(cè)電阻）

教學(xué)活動(dòng)3

（三）實(shí)驗(yàn)探究

1、提出問題

電流可以用電流表測(cè)量，電壓可以用電壓表測(cè)量，歐姆定律又確定了電流、電壓、電阻的關(guān)系，能不能用電流表、電壓表測(cè)量一段導(dǎo)體的電阻呢？

2、制定計(jì)劃和設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)

若想設(shè)計(jì)這個(gè)實(shí)驗(yàn)，那么它的實(shí)驗(yàn)原理是什么？需要哪些器材？如何設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)電路圖？ 實(shí)驗(yàn)原理：I=R/u的變形公式R=U/I 實(shí)驗(yàn)器材：帶電池盒的電池兩節(jié)、電壓表、電流表、滑動(dòng)變阻器、2.5V的小燈泡，開關(guān)各一個(gè)，導(dǎo)線若干。實(shí)驗(yàn)電路圖：

3：進(jìn)行實(shí)驗(yàn)與收集證據(jù) 實(shí)驗(yàn)步驟

（1）根據(jù)設(shè)計(jì)的電路圖連接電路（注意開關(guān)、滑動(dòng)變阻器、電壓表、電流表的使用）,連接電路要按一定的順序進(jìn)行，如可以從電池的開始，依次連接開關(guān)、其它電路元件直到電源負(fù)極。

（2）檢查無(wú)誤后，閉合開關(guān)S，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，使燈絲暗紅、微弱發(fā)光、正常發(fā)光，各測(cè)一次電流值和相應(yīng)的電壓值，分別讀出電壓表、電流表的讀數(shù)，填入表格。（3）計(jì)算出燈絲在上述幾種情況下的電阻值。實(shí)驗(yàn)次數(shù)

電壓（U/V）

電流（I/A）

電阻(R/Ω)

燈泡亮度

燈絲暗紅

微弱發(fā)光

正常發(fā)光

（4）合作交流與得出結(jié)論 交流各小組的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，討論:a:燈絲的電阻在不同的工作狀態(tài)下是否相同？b:隨著燈絲發(fā)光亮度增加，燈絲溫度增加還是減少了？c:測(cè)出的電阻值是增加了還是減少了？這說明燈絲電阻跟燈絲溫度高低有什么關(guān)系？

歸納總結(jié)：小燈泡在不同的工作狀態(tài)下，電阻不同，小燈泡的電阻隨溫度的增加而真增大。

教學(xué)活動(dòng)4

（四）小結(jié)

教學(xué)活動(dòng)5

（五）作業(yè)：P88頁(yè)第1、2、3題

《伏安法測(cè)電阻》教學(xué)反思

通過本節(jié)課的學(xué)習(xí)，我覺著有許多感觸，即有新的課改精神，又有一些不足之處。現(xiàn)在對(duì)這節(jié)課進(jìn)行了反思如下：

1、成功之處

在教學(xué)過程中，我積極的創(chuàng)設(shè)一種和諧，輕松的探究學(xué)習(xí)氛圍，使學(xué)生在做中學(xué)，玩中學(xué)，帶著疑問去探究。并用語(yǔ)言去鼓勵(lì)學(xué)生，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，敢于質(zhì)疑，敢于創(chuàng)新，同時(shí)也完成了學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中遇到故障而提出的問題，沒有回避問題的提出。

2、不足之處

在課堂教學(xué)安排上，在探究之前的方案設(shè)計(jì)上用時(shí)過長(zhǎng)，自己怕學(xué)生不明白，老師包辦顯得多了一些，學(xué)生動(dòng)手時(shí)間顯得少了一些，在整個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)上顯的“頭重腳輕”。在實(shí)驗(yàn)制定與實(shí)施這一環(huán)節(jié)中，我應(yīng)該設(shè)計(jì)兩種實(shí)驗(yàn)方案，一種方案是測(cè)小燈泡的電阻，另一組是測(cè)定值電阻，這樣既完成了電阻的阻值不隨該電阻兩端電壓和通過它的電流的變化而變化，也完成了小燈泡的電阻隨溫度的變化而增大的兩組實(shí)驗(yàn)探究，不要怕學(xué)生動(dòng)手操作實(shí)驗(yàn)得不到預(yù)想的結(jié)論，重要的是調(diào)動(dòng)學(xué)生主動(dòng)思考的積極性，3、教材設(shè)計(jì)地位和作用：

“伏安法測(cè)電阻”是學(xué)習(xí)并理解歐姆定律之后的一節(jié)探究課，是對(duì)歐姆定律知識(shí)的升華，也是對(duì)電壓表和電流表使用的更深一層次的練習(xí)。為以后的電學(xué)探打好堅(jiān)實(shí)的操作基礎(chǔ)。

4、教材處理

本節(jié)內(nèi)容分教材開門見山的提出用“伏安法測(cè)小燈泡在不同亮度下的電阻”，我個(gè)人認(rèn)為這樣的安排不利于中下等學(xué)生對(duì)知識(shí)的接受和應(yīng)用，所以我在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究之前用了一定的時(shí)間去讓學(xué)生理解“伏安法測(cè)電阻”，所以導(dǎo)課時(shí)間比較長(zhǎng)針對(duì)本課的教學(xué)目標(biāo)和學(xué)生容易出現(xiàn)的思維障礙，本課的教法主要采用引導(dǎo)探究法。精心構(gòu)筑體驗(yàn)的平臺(tái)，把握“開”、“引”、“放”三個(gè)環(huán)節(jié)。“開”即開放情境、提供資源，提出課題、交給學(xué)生富有探索性的任務(wù)。“引”即在學(xué)生的探索活動(dòng)遇到困難時(shí)，教師與學(xué)生共同參與實(shí)踐探索，而不是超前指路、給結(jié)論，更不能“代替”學(xué)生得出結(jié)論。“放”即“放開來(lái)讓學(xué)生學(xué)活”，允許學(xué)生提出不同見解，鼓勵(lì)“標(biāo)新立異”。

本課采用體驗(yàn)探究的學(xué)法，盡可能地創(chuàng)造條件，讓學(xué)生自主探索、分析、歸納，突出“做中學(xué)”，在體驗(yàn)中去發(fā)現(xiàn)、去認(rèn)識(shí)、去領(lǐng)悟。去分析，從而得到結(jié)論。最后，在本節(jié)課的設(shè)計(jì)和教授過程中存在著很多問題，希望大家的多多指教，多多批評(píng)。

第三篇：伏安法測(cè)電阻教學(xué)反思

《14.3 伏安法測(cè)電阻》教學(xué)反思

陵城鎮(zhèn)章棗中學(xué)

徐明磊

通過本節(jié)課的學(xué)習(xí)，我覺著有許多感觸，即有新的課改精神，又有一些不足之處。現(xiàn)在對(duì)這節(jié)課進(jìn)行了反思如下：

1、成功之處

在教學(xué)過程中，我積極的創(chuàng)設(shè)一種和諧，輕松的探究學(xué)習(xí)氛圍，使學(xué)生在做中學(xué)，玩中學(xué)，帶著疑問去探究。并用語(yǔ)言去鼓勵(lì)學(xué)生，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，敢于質(zhì)疑，敢于創(chuàng)新。

2、不足之處

在課堂教學(xué)安排上，在探究之前的方案設(shè)計(jì)上用時(shí)過長(zhǎng)，使的反饋練習(xí)用時(shí)有些少，在整個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)上顯的“頭重腳輕”。在猜想與假設(shè)的環(huán)節(jié)中，有很多學(xué)生提出的都是錯(cuò)誤的猜想，當(dāng)時(shí)我真的有點(diǎn)暈，其實(shí)猜想的對(duì)錯(cuò)不是重要的，重要的是調(diào)動(dòng)學(xué)生主動(dòng)思考的積極性，即使是錯(cuò)誤的猜想，我們也可以通過實(shí)驗(yàn)探究來(lái)排除。從而得到正確的結(jié)論，而我卻直到有正確的猜想提出才停止提問。使得反饋練習(xí)的時(shí)間不夠用。

3、學(xué)生創(chuàng)新

在探究的過程中，有一組學(xué)生的電流表壞了，我靈機(jī)一動(dòng)，便給了他們一個(gè)新的探究課題，只用電壓表測(cè)小燈泡的電阻，結(jié)果他們真的成功了，雖然誤差大了些，但培養(yǎng)的他們的創(chuàng)新能力，因此我也把我的反饋練習(xí)改動(dòng)了一下。讓學(xué)生們?cè)O(shè)計(jì)只用電流表或電壓表測(cè)電阻，這樣把本節(jié)可的教學(xué)內(nèi)容給加深了。倉(cāng)促 教材設(shè)計(jì) 地位和作用：

“伏安法測(cè)電阻”是學(xué)習(xí)并理解歐姆定律之后的一節(jié)探究課，是對(duì)歐姆定律知識(shí)的升華，也是對(duì)電壓表和電流表使用的更深一層次的練習(xí)。為以后的電學(xué)探究左打好堅(jiān)實(shí)的操作基礎(chǔ)。

教材處理

本節(jié)內(nèi)容分教材開門見山的提出用“伏安法測(cè)小燈泡在不同亮度下的電阻”，我個(gè)人認(rèn)為這樣的安排不利于中下等學(xué)生對(duì)知識(shí)的接受和應(yīng)用，所以我在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究之前用了一定的時(shí)間去讓學(xué)生理解“伏安法測(cè)電阻”，所以導(dǎo)課時(shí)間比較長(zhǎng)針對(duì)本課的教學(xué)目標(biāo)和學(xué)生容易出現(xiàn)的思維障礙，本課的教法主要采用引導(dǎo)探究法。精心構(gòu)筑體驗(yàn)的平臺(tái)，把握“開”、“引”、“放”三個(gè)環(huán)節(jié)。“開”即開放情境、提供資源，提出課題、交給學(xué)生富有探索性的任務(wù)。“引”即在學(xué)生的探索活動(dòng)遇到困難時(shí)，教師與學(xué)生共同參與實(shí)踐探索，而不是超前指路、給結(jié)論，更不能“代替”學(xué)生得出結(jié)論。“放”即“放開來(lái)讓學(xué)生學(xué)活”，允許學(xué)生提

出不同見解，鼓勵(lì)“標(biāo)新立異”。

本課采用體驗(yàn)探究的學(xué)法，盡可能地創(chuàng)造條件，讓學(xué)生自主探索、分析、歸納，突出“做中學(xué)”，在體驗(yàn)中去發(fā)現(xiàn)、去認(rèn)識(shí)、去領(lǐng)悟。去分析，從而得到結(jié)論。最后，由于本人年輕，工作經(jīng)驗(yàn)不足，在本節(jié)課的設(shè)計(jì)和教授過程中存在著很多問題，希望大家的多多指教，多多批評(píng)。

第四篇：伏安法測(cè)電阻教學(xué)心得

伏安法測(cè)電阻教學(xué)心得

金華十八中學(xué)

陳麗萍

摘要高中物理教材閉合電路歐姆定律的應(yīng)用中安排了用伏安法測(cè)量未知電阻的阻值的實(shí)驗(yàn)。這個(gè)實(shí)驗(yàn)涉及的知識(shí)面廣,實(shí)驗(yàn)技能要求高,學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中常常會(huì)在遇到這樣或那樣的問題,本文就教學(xué)中筆者遇到的問題談一下自己的教學(xué)心得。

關(guān)鍵詞伏安法測(cè)電阻 實(shí)驗(yàn)

高中物理教材閉合電路歐姆定律的應(yīng)用中安排了這樣一個(gè)學(xué)生實(shí)驗(yàn):伏安法測(cè)量未知電阻的阻值。這個(gè)實(shí)驗(yàn)涉及的知識(shí)面廣,實(shí)驗(yàn)技能要求高,學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中常常會(huì)在遇到這樣或那樣的問題,如果我們不能在事先有所準(zhǔn)備,就會(huì)在課堂上無(wú)所適從。在這個(gè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中筆者就遇到這樣一些問題。

首先是實(shí)驗(yàn)方法。我們測(cè)量電阻沒有用萬(wàn)用電表直接測(cè)量,而是用電流表與電壓表分別測(cè)出電阻兩端的電壓與電流,然后用歐姆定律算出該導(dǎo)體的電阻值的方法。其實(shí)這種方法我們以前也用過,如測(cè)量物質(zhì)的密度,我們只要測(cè)出該物質(zhì)的質(zhì)量和體積,用密度習(xí)班公式就能算出物質(zhì)的密度;測(cè)量固體對(duì)水平地面的壓強(qiáng),只要測(cè)出固體的重力和固體與地面之間的受力面積就可以了。不少學(xué)生到實(shí)驗(yàn)室不知道測(cè)量什么,為什么要這么做,這些都是由于不少學(xué)生沒有把握好實(shí)驗(yàn)方法的結(jié)果。

其次是實(shí)驗(yàn)器材的選擇。在實(shí)驗(yàn)桌上放著一些器材,有的用得到,有的用不到,在不加說明的情況下,學(xué)生們拿起來(lái)就用,什么器材都要接上去,也不考慮實(shí)驗(yàn)操作的規(guī)程,這樣會(huì)損壞實(shí)驗(yàn)器材。鑒于此,我們?cè)趯?shí)驗(yàn)前必須告知學(xué)生要有選擇地使用實(shí)驗(yàn)器材,電源電壓應(yīng)選多大的,太大了易損壞器材,而太小了實(shí)驗(yàn)的效果不明顯,實(shí)驗(yàn)中要不要滑動(dòng)變阻器,滑動(dòng)變阻器要選什么規(guī)格的,同樣存在選擇不當(dāng)不能起到應(yīng)有的作用。

第三是在接線中的問題。讓學(xué)生接線時(shí)大多數(shù)情況下學(xué)生能夠正確接線。在未加說明時(shí),學(xué)生有兩種接線的方法:一是電壓表接在電阻R的左右兩端,就是我們書上所畫的電路圖那樣接線的;另一種是電壓表接在R與電流表的兩端。這兩種接線方法去測(cè)量同一電阻它的電阻值卻不同。學(xué)生是不可能知道問題究竟出在哪的。而我們知道,這兩種方法都不能準(zhǔn)確地測(cè)量出未知電阻的阻值。我們這里能用這樣的方法來(lái)測(cè)量電阻值,完全是由于我們是把電流表的電阻看成是零歐,即電流表沒有電阻,電壓表的電阻看成是無(wú)限大。而事實(shí)上電壓表的電阻也不是無(wú)窮大,有的只有幾千歐到幾十千歐,電流表的電阻也不為零,小的也有零點(diǎn)幾歐。學(xué)生測(cè)量出的同一定值電阻的阻值,用以上的兩種不同方法測(cè)量出的結(jié)果不一樣也是正常的。這是由實(shí)驗(yàn)方法所決定的,物理上把它叫做系統(tǒng)誤差。

前一種方法叫外接法。就是電流表接在外邊,測(cè)出的電阻值比電阻的真實(shí)值要小。此時(shí)電壓表與R兩端的電壓相等,但電壓表的電阻不為無(wú)窮大,它就具有分流作用,使得電流表的示數(shù)大于流過電阻R的電流,用兩者的和代替其中的一個(gè)故電流偏大,由歐姆定律R=U/I算出的電阻值就會(huì)偏小。如果電壓表的電阻值比所測(cè)量的電阻阻值大得多,這時(shí)電壓表的分流很小時(shí),用這種方法誤差就比較小。

后一種方法叫做內(nèi)接法。就是電流表接在電壓表的里邊,用這種方法測(cè)得值要大于該電阻的真實(shí)值。此時(shí)電流表的示數(shù)與通過R中的電流相等,但由于電流表的內(nèi)阻并不為零,因而電流表就具有分壓作用,使電壓表的示數(shù)大于R兩端的電壓,用兩者的和代替其中的一個(gè)故電壓偏大,由歐姆定律R=U/I算出的電阻也就大于該電阻的真實(shí)值。但如果電流表的阻值遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于所測(cè)量的電阻值,這時(shí)電流表的分壓很小時(shí),用這種方法誤差就比較小。

學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中遇到這樣的情況是很正常的,我們要正確地引導(dǎo)。當(dāng)然在這個(gè)實(shí)驗(yàn)中我們事先不知道待測(cè)電阻的大小,也不知道電流表與電壓表的電阻的大小。為了快速、準(zhǔn)確地確定用哪一種方法比較好,我們可以按以下的步驟進(jìn)行操作:將待測(cè)電阻與電流表串聯(lián),電壓表的左端固定在電阻R的左端,將電壓表的另一端先后接觸電阻的右端和電流表的右端,比較兩次接觸中電表的示數(shù)的變化情況:如果電壓表的示數(shù)變化顯著,說明電流表的電阻比較大,此時(shí)電流表的分壓作用明顯,應(yīng)當(dāng)使用外接法,使測(cè)出的電壓值為電阻兩端的電壓值,這時(shí)誤差較小;如果電流表的示數(shù)變化明顯,說明電壓表的電阻不夠大,此時(shí)電壓表的分流作用明顯,應(yīng)當(dāng)使用內(nèi)接法,使測(cè)得的電流值為通過電阻的電流值,這時(shí)誤差較小。

第四是對(duì)教材中安排的兩個(gè)實(shí)驗(yàn)理解不夠。同樣是測(cè)量電阻值,為什么一個(gè)測(cè)量三次的目的可以取平均減小實(shí)驗(yàn)的誤差,而另一個(gè)導(dǎo)體的電阻值卻是可變的?

教材中安排了這樣的兩個(gè)實(shí)驗(yàn)的目的是在加深學(xué)生對(duì)歐姆定律的理解的同時(shí),使學(xué)生對(duì)所測(cè)出的數(shù)據(jù)進(jìn)行不同的思考,從而從不同方面加深對(duì)電阻概念的理解,對(duì)于學(xué)生的學(xué)習(xí)方法和能力的培養(yǎng)有不同的作用。

這兩個(gè)實(shí)驗(yàn)有許多相同之處,但也有許多不同之處。實(shí)驗(yàn)的原理都是R=U/I;實(shí)驗(yàn)所用到的器材是基本相同(定值電阻與小燈泡不同);實(shí)驗(yàn)電路基本相同,在連接電路時(shí)的需要注意的事項(xiàng)相同,必須注意的是:連接電路時(shí)開關(guān)要斷開;在閉合開關(guān)前將滑動(dòng)變阻器的阻值調(diào)到最大。而且滑動(dòng)變阻器的作用也是相同的,都是改變燈泡或定值電阻兩端的電壓和保護(hù)電路,同時(shí)在它們兩端的電壓改變時(shí),導(dǎo)體中的電流也跟著改變。實(shí)驗(yàn)中的故障原因相同。如電路中電壓表有示數(shù)而電流表的示數(shù)幾乎為零,都是由于電阻或燈泡出現(xiàn)了開路。

在這兩個(gè)實(shí)驗(yàn)中也存在著許多不同之處,主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:實(shí)驗(yàn)中操作不同。在測(cè)量小燈泡電阻的實(shí)驗(yàn)中,測(cè)量時(shí)要求接通電源后通過調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器把電壓調(diào)到燈泡的額定電壓,測(cè)量從該電壓開始逐次降低,獲得幾組數(shù)據(jù)。這樣做的目的是為了避免小燈泡兩端的電壓過高,燒壞小燈泡,而在測(cè)量定值電阻的阻值的實(shí)驗(yàn)中則沒有這個(gè)要求;記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的表格不同。小燈泡燈絲的電阻隨著它兩端的電壓的變化而變化,不是一個(gè)固定的值,所以在設(shè)計(jì)表格時(shí),沒有必要設(shè)計(jì)求平均值這一欄,而是加上燈泡的亮度一欄。由于定值電阻是采用對(duì)電流阻礙作用受溫度影響小的材料制作的,因此,當(dāng)定值電阻兩端的電壓發(fā)生變化時(shí),定值電阻的阻值變化很小,可以忽略不計(jì)。為了減小實(shí)驗(yàn)誤差,在實(shí)驗(yàn)中采用了多次測(cè)量取平均值作為待測(cè)電阻的阻值,來(lái)減小實(shí)驗(yàn)誤差;I—U圖像不同。對(duì)數(shù)據(jù)的分析和處理,可以采用物理中常用的圖像法進(jìn)行分析,定值電阻的I—U圖像是一個(gè)正比例函數(shù),是一條經(jīng)過原點(diǎn)的直線,學(xué)生據(jù)此可以得出定值電阻的阻值是不變的。而小燈泡的電阻則隨電壓的變化而變化,因此它的I—U圖像就不是一條直線。

在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中不管遇到什么問題,我們不能牽強(qiáng)附會(huì),搪塞了事,而應(yīng)實(shí)事求是,正確面對(duì),理性分析,科學(xué)的東西來(lái)不得半點(diǎn)虛假,這樣做有助于培養(yǎng)學(xué)生對(duì)待科學(xué)的實(shí)事求是的態(tài)度。

第五篇：伏安法測(cè)電阻電功率教學(xué)設(shè)計(jì)

伏安法測(cè)電阻電功率

一、教學(xué)目標(biāo)： 知識(shí)與技能：

1、說明伏安法測(cè)量電阻的實(shí)驗(yàn)原理

2、繪制伏安法測(cè)量電阻的電路圖

3、應(yīng)用電壓表和電流表測(cè)量導(dǎo)體的電阻

4、說明伏安法測(cè)量小燈泡電功率的實(shí)驗(yàn)原理

5、繪制伏安法測(cè)量小燈泡電功率的電路圖

6、測(cè)定小燈泡的額定功率和實(shí)際功率

7、收集和整理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論 過程與方法：

1、培養(yǎng)學(xué)生的分析處理數(shù)據(jù)，得出結(jié)論的能力

2、培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、提出問題的能力 情感態(tài)度與價(jià)值觀：

培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度及熱愛、探索科學(xué)的精神。

二、重點(diǎn)和難點(diǎn)：

1、應(yīng)用電壓表和電流表測(cè)量導(dǎo)體的電阻

2、測(cè)定小燈泡的額定功率和實(shí)際功率

3、收集和整理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論

三、教學(xué)方法：對(duì)比法，討論法

四、教學(xué)資源：

課件、電流表、電壓表、滑動(dòng)變阻器

五、教學(xué)過程：

1、一分鐘訓(xùn)練：

出示電流表、電壓表、滑動(dòng)變阻器，提問在電路中的使用方法。

2、引入：

從中考中電學(xué)的重要地位引入伏安法測(cè)電阻和電功率的電學(xué)復(fù)習(xí)。

3、復(fù)習(xí)課展開：

（1）、考點(diǎn)展示，并要學(xué)生根據(jù)考點(diǎn)自我復(fù)習(xí)相應(yīng)的知識(shí)點(diǎn)

（2）、學(xué)生匯報(bào)關(guān)于“伏安法測(cè)電阻和電功率”的實(shí)驗(yàn)原理及展示電路圖，進(jìn)行對(duì)比，教師提出疑難的問題（在這一環(huán)節(jié)中，穿插關(guān)于伏安法測(cè)電阻的實(shí)驗(yàn)原理是推導(dǎo)式和伏安法測(cè)電功率的實(shí)驗(yàn)原理是定義式，為下面測(cè)導(dǎo)體的電阻取平均值和測(cè)小燈泡的電功率不能用平均值表示埋下伏筆。）

（3）、學(xué)生個(gè)別回答關(guān)于“伏安法測(cè)電阻和電功率”的實(shí)物圖的錯(cuò)誤連接的典型題訓(xùn)練（在這一環(huán)節(jié)中，穿插實(shí)物連接的注意事項(xiàng)及各裝置的正確使用，并配以滑動(dòng)變阻器的演示實(shí)驗(yàn)獲得其作用的對(duì)應(yīng)的感性認(rèn)識(shí)。）

（4）、學(xué)生個(gè)別解答關(guān)于“實(shí)驗(yàn)多次測(cè)量的目的及為何不能求小燈泡的平均電功率”的思考題，進(jìn)行對(duì)比

（5）、學(xué)生觀看課件關(guān)于 “測(cè)量小燈泡電阻和電功率”的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，得出結(jié)論并回答疑難的問題，（在這一環(huán)節(jié)中，強(qiáng)調(diào)現(xiàn)象與結(jié)論的區(qū)別，以此突破誤區(qū)。）

（6）、學(xué)生回答并總結(jié)“測(cè)量小燈泡電阻和電功率”的異同點(diǎn)，進(jìn)行對(duì)比（在這一環(huán)節(jié)中，滲透對(duì)比、比較的的學(xué)法指導(dǎo)。）

（7）、關(guān)于“測(cè)量小燈泡電阻”的中考典型題訓(xùn)練。

（8）、關(guān)于“測(cè)量小燈泡電功率”的中考典型題訓(xùn)練。

4、總結(jié)本節(jié)課

5、布置作業(yè)。