高中物理电学实验《电阻的测量》复习教学初探

包嵬恩

贵州省凯里市第一中学

【摘要】物理实验是高中物理重要组成部分，物理实验教学是培养学生核心素养的重要方法。本文主要研究高中物理电学实验教学，引导学生更好掌握电阻的测量的复习方法。

【关键词】高中物理；实验；电阻测量

新课程改革突出立德树人，强调核心素养的培养。实验能充分体现其导向作用。高中物理电学实验比重较大。学生对电学实验的理解和分析能力相当缺乏，找不到有效的复习方法，而电学实验的考查又是考查重点，对其研究势在必行。

一、高中物理实验中的电学实验

高中物理主要的电学实验：

1、《测定金属的电阻率》根据电阻定律，测量金属导线的长度l和直径d，并用伏安法测金属导线的电阻R，即可知金属导线的电阻率。

2、《描绘小电珠的伏安特性曲线》测小电珠的多组U、I，描绘I—U图像，由图像反映电流与电压的关系。

3、《测定电源的电动势和内阻》根据闭合电路的欧姆定律E=U+Ir。

4、《练习使用多用电表》根据闭合电路的欧姆定律，多用电表的使用涉及到电表的改装。

二、电阻的测量

电阻测量是电学实验的重点和难点。要求熟练掌握恒定电路的基本知识，灵活运用电阻测量的方法，提高分析、解决问题的能力。

电阻的测量方法：

1、欧姆表：（1）欧姆表的结构如下图：G的内阻为Rg、满偏电流为Ig。可变电阻R，电源电动势E，内阻r。

（2）原理：闭合电路欧姆定律。当红、黑表笔接上待测电阻Rx时：

I = E/（R+Rg+Rx+r）

电流与待测电阻不成正比，但存在对应的关系。

2. 伏安法：部分电路欧姆定律。

3、桥式电路：桥式电路如下图，一定条件下，电流计中无电流通过，称为电桥平衡。处于电桥平衡时，A、B两点电势相等。

4、半偏法：（1）测电流表内阻；（2）测电压表的内阻

5、等效替代法：让通过待测电阻的电流（或电压）和通过电阻箱的电流（或电压）相等。

6、公式计算法：公式计算法主要是应用串并联电路的特点和全电路的知识进行分析，并求出待测电阻的数值。

以上是笔者查阅到六种电阻测量的方法。笔者认为，这六种方法实质是伏安法测电阻。接下来，笔者以伏安法测电阻为主，讲解高中物理电学实验复习方法和策略。

三、高中物理电学实验（电阻的测量）方法——伏安法测电阻

1、伏安法测电阻：电流表如何连接？（外接/内接）

（1）认识电流表的内接和外接

①电流表内接法

②电流表外接法

（2）内接与外接的区别：电流表、电压表均不是理想表（电阻R_A较小，有分压作用）；普通电压表（R_V很大，有分流作用）。如果电流表和电压表都是理想表（电阻R_A =0；R_V =∞），两种接法无区别。

（3）如何选择电流表的内接、外接

①待测电阻R_x＞R_V：R_x属于大电阻，电流表应内接；

②待测电阻R_x＜R_A：R_x属于小电阻，电流表应外接；

③如果 R_A＜R_x＜R_V呢？

A：＞或R_x＞：电流表应内接；

B：＜或R_x＜：电流表应外接；

2、实验过程中，为了减少实验误差，需要进行多次测量；另外要求测量多组数据-达到实验目的（例如：测绘小电珠的伏安特性曲线）

（1）通过滑动变阻器来改变电路中的电流，滑动变阻器接入电路中的方式：

①限流式接法

②分压式接法

（2）如何选择滑动变阻器的连接方式

①限流式与分压式的优点和缺点

限流式：电路简单，耗能少，但测量数据有一定限制。

分压式：测量范围较广，可以从零开始调节，但电路复杂，耗能多。

②下列情况，必须采用分压式接法：

A测量电路的电阻 滑动变阻器电阻值，限流式接法不能满足要求；

B实验要求测量多组数据（电压变化范围大），或要求电压从0开始变化；

C电源电动势 电压表量程，限流式滑动变阻器调到最大仍超过电压表量程；

D使用限流式接法，滑动变阻器最大值接入电路时，电路的电流仍大于量程或者题目中所要求的值；

E使用限流式，滑动变阻器最大值接入电路时，被测电阻的电压仍大于所要求的电压；

F滑动变阻器的最大电阻值 被测电阻的估计值时。

G其他视情况而定，当限流和分压都可以时，优先选用限流式。

3、电路设计好之后，接下来是仪器的选择以及读数（核心：安全-方便-经济）

选择电学仪器主要是选择电表、滑动变阻器、电源等元件，电路实验器材和量程的选择，应考虑一下几点：

（1）选择器材一般思路：由实验条件，按照电源-电压表-电流表-滑动变阻器依次选择；

（2）电源选择：在不超过待测器材所允许的最大电压值的情况下，选择电动势较大的电源；在相同电动势的情况下，选择内阻较小的电源。

（3）电表量程选择：首先电流和电压均不超过量程。然后选择的量程越接近测量值越好，减少测量和读数误差。

（4）滑动变阻器选择：流过滑动变阻器的电流不能超过其允许的最大值；在分压式接法中，应选择电阻较小而额定电流较大的变阻器；在限流式接法中，变阻器的组织应与被测电阻相当或者略大。

4、如果实验过程中不能提供你需要的量程的电表，这就需要对电表进行改装

（1）电表在电路中的身份

①未知电阻的电表：电流表可测电流和当电阻使用；同样，电压表可测电压和电阻使用。

②已知电阻的电表：可测电压、电流和当电阻使用。

（2）电表的改装

①大量程的电流表：小量程的电流表并联一个比电流表内阻更小的电阻以扩大电流表的量程；

②大量程的电压表：小量程的电压表串联一个比电压表内阻更大的电阻以扩大电压表的量程；

③欧姆表：利用闭合电流的欧姆定律，计算所测电阻，再在表盘上刻上相应的刻度，即可变为欧姆表。

四、解决高中物理电学实验的解题方式

1、明确实验名称

2、估算电路中的电流和电压；

3、选择电表的量程，比较电流表、电压表以及待测电阻的阻值大小关系，明确电流表的内接和外接；

4、选择滑动变阻器，确定变阻器的连接方式（分压式或者限流式）；

5、画出实验电路的原理图，并连接实际电路图，利用相关的公式进行计算。

参考文献：

[1].中华人民共和国教育部定制.普通高中物理课程标准（实验）[S].人民教育出版社.2009年7月

[2].甘霖.新高考电学实验复习要点[J].中学物理教学探讨,2016,34(10):56-58

[3].唐庆中.高考物理电学实验复习策略[J].中学物理教学参考,2016,46(5):31-33

4