中学物理实验中用电压补偿法提高伏安法测电阻的精确度研究

第一篇：中学物理实验中用电压补偿法提高伏安法测电阻的精确度研究

中学物理实验中用电压补偿法提高伏安法测电阻的精确度研究

摘要：伏安法测电阻实验是中学物理实验中一个重要的基础实验。由于物理思路清晰，方法简单，所以在课堂教学演示中广泛运用。但是，其演示实验也存在着系统误差的产生。本文对于实验误差的产生进行分析，利用电压补偿法对伏安法测电阻的内接法和外接法进行修正，结果得以减小误差。对于课堂演示来讲，本文实验能够做到一定的科学性，并且能够得到精确的结果，分析最理想的实验方法。

关键词：伏安法测电阻；电压补偿法；系统误差；相对误差

引言：伏安法测电阻是重要的实验之一。在初中、高中和大学都有伏安法测电阻的实验，并且在初中到高中再到大学对伏安法测电阻的精确度要求不断提高，理论分析不断加深。伏安法测电阻的接线有外接法和内接法，不同的接法对测量电阻的误差也不同。为了探索中学课堂教学中，以伏安法测量电阻为基础的实验方法，讨论其间的测量精确度，本论文用电压补偿法等不同方法对伏安法测电阻进行改装，比较中学演示实验，课堂教学提高实验的精确度的可选方案。

本文利用比较相对误差的方法，比较确定哪一种实验方法结果的精确度更高。实验测得的数值与真实数值之间的差数称为“绝对误差”，而“绝对误差”与“真实数据”的比值称为“相对误差”。由于真实的数值往往不知道，因而只能用多次测定结果的平均值代替“真值”，这样计算的结果称为“偏差”。偏差也分“绝对偏差”和“相对偏差”。绝对偏差是一次测量值与平均值的差异，相对偏差是指一次测量的绝对偏差占平均值的百分率。1 伏安法测电阻 1.1 原理

如图1所示，测出通过电阻R的电流I及电阻R两端的电压U，则根据欧U姆定律，可知R

I

图1 伏安法测电阻电路图

[1]

Fig.1 The voltammetry resistance circuit diagram 以下讨论伏安法测电阻的系统误差问题[1]。1.2 测量仪表的选择

在电学实验中，仪表的误差是重要的误差来源，所以要减小实验误差，选择合适的仪表是关键环节。而仪表的量程和等级是反映仪表准确度的两个参数，所以选择合适的仪表就是选择合适量程和等级的仪表。下面介绍选择仪表量程和等级的方法[2]。

1.2.1 参照电阻器R的额定功率确定仪表的量限

设电阻R的额定功率P，则最大电流为 IPR

22处（指针指在刻度盘的处测量值最准33为使电流表的指针指向刻度盘的确），于是电流计的量限

I233P3。I,即

22R3电阻两端的电压为UIR，而电压表的量程应限为U[1][2]。

21.2.2 参照对电阻测量准确度的要求确定仪表的等级

假设要求测量R的相对误差不大于某一ER错误！未指定书签。，则在一定近

U2I2似下按合成不确定度公式，可有ER。如果

UIUIUIER2，对于准确度等级为a，特征值为X错误！未指定书签。n的电

a，可知电100表，其最大绝对误差为max错误！未找到引用源。，则maxXn流表等级aI应满足aIERU[1][2]

。100U2nERI100；电压表的等级aU应满足2InaU1.3 滑动变阻器分压电路与限流电路的选择 1.3.1 限流电路

如图2所示电路中变阻器起限流作用，变阻器电阻调到最大时，电路中仍有电流，电路中电流变化范围为

EE～，负载Rx的电压调节范围为

RRXRX 1 ERX～ E(电源内阻不计)。如果RX >>R，电流变化范围很小，变阻器起不到RXR变阻作用，此时采用该接法就不能满足多次测量的要求。一般来说，以下三种情况不能采用限流接法而采用分压接法：①电路中最小电流仍超过电流表量程或超过被测元件的额定电流；②要求被测电阻的电压、电流从零开始连续变化；③ 被测电阻值远大于变阻器的全部电阻值[3]。

图2 限流电路[3] Fig.2 Limiting circuit 1.3.2 分压电路

变阻器采用分压接法如图3所示，负载RX上电压变化范围是0一E(不计电源内电阻)，电压调节范围比限流接法大。但是当通过负载RX的电流一定时，图3中干路电流大于图2中干路电流，图3中电路消耗的功率较大。而且图3的接法没有图2简单。通常变阻器以采用限流接法为主。

图3 分压电路[3]

Fig.3 Voltage dividing circuit 关于变阻器的选择，应针对不同的连接方式和电路中其他电阻的大小选择不同的变阻器。在分压接法中，变阻器应选择电阻较小而额定电流较大的；在限流接法中，变阻器的阻值应与电路中其他电阻比较接近[3]。1.4 伏安法测电阻的两种连线方法以及引入的误差

伏安法有两种连线方法。如图4所示为外接法---电流表在电压表的外侧；如图5所示为内接法---电流表在电压表的内侧。

图4 外接法

图5 内接法 Fig.4 External method

Fig.5 Internal law

1.4.1内接法引入的误差

设电流表的内阻为RA,回路电流为I，则电压表测出的电压值UIRIRAI(RRA)

即电阻的测量值Rx是 RxRRA

可见测量值大于实际值，测量的绝对误差为RA，相对误差为

RA，当RA<

1.4.2 外接法引入的误差

设电阻R中的电流为IR，又设电压表中流过电流为IV，电压表内阻为RV，则电流表中电流IIRIVU(11)RRVRVU RIRRV因此电阻R的测量值Rx是 Rx由于RV(RRV),所以测量值Rx小于实际值R，测量的相对误差为RXRR。式中负号是由于绝对误差是负值，只有当RV>>R时才可以RRRV用外接法[2]。伏安法测电阻的电压补偿法 2.1 电压补偿法原理 2.1.1 补偿法的定义

采用一个可以变化的附加能量装置，用以补偿实验中某部分能量损失或能量交换，使得实验条件满足或接近理想条件，称为补偿法。简而言之，补偿法就是将因种种原因使测量状态受到的影响尽量加以弥补[4]。2.1.2 电压补偿法

用电压表测电池的电动势Ex，如图6所示，因电池电阻r的存在，当有电流通过时，电池内部不可避免地产生电位降Ir。因此，电压表指示的只是电池的端电压U，即UExIr。显然，只有当I=0时，电池的端电压才等于电动势Ex。

图6 用电压表测量电池电动势

Fig.6 Electromotive force measured with a voltmeter 如果有一个电动势大小可以调节的电源E0，使E0与待测电源Ex通过检流计反串起来。如图3-2所示，调节电动势E0的大小，使检流计指示为0，即E0产生一个与I方向相反而大小相等的电流I’，以弥补Ir的损失，于是两个电源的电动势大小相等，互相补偿，可得Ex= E0，这时电路达到补偿，知道了补偿状态下E0的大小，就可得出待测电动势Ex[4][5]。

图7 电压补偿法原理图

Fig.7 Voltage principle of compensation law Figure 2.2内接法的电压补偿法

由图5可知，内接法测电阻电压表示数UURXURA，而IIRX，引入的电流表内阻分压导致电压表的示数比实际值大。为了解决这个问题，采用了如图8所示的电压补偿法。此补偿法是对电流表进行补偿，目的是消除电流表内阻引入的测量误差。如图8所示，引入辅助电源E2，这样AB段电路之间就存在两个方向相反、分别由E1，E2提供的电流。只要两电源的电动势满足一定的要求，调节滑线变阻器R2，即可使经过AB段电路的合电流为零，此时，A、B两点电势相等，电压表○V当于直接并联在待测电阻的两端，其测量值就是待测电阻两端的真实电压值。为了测量方便，在AC电路接入灵敏电流计。

虚线框内构成补偿后的“电流表”。当原电流表○A上的电位差为辅助电源E2和滑线变阻器尺R2上的电势差所补偿，这时电路处于平衡状态，灵敏电流计指示为零，即A、B两点间的电势差为零，相当于电流表无内阻。这样就解决了电流表内阻分压的问题，提高了测量的精确度。

图8 内接法的电压补偿法电路图

Fig.8 The voltage compensation law circuit diagram of the internal law 在实际测量电阻的过程中，为了保护灵敏电流计，应与灵敏电流计串联一个滑线变阻器R3。测量时，R3开始阻值要大一些，当AC段电流逐渐减小到零时，R3再逐渐减小直到零，这样可以提高测量电路的灵敏度。电路达到平衡的标志是灵敏电流计接通或断开时，指针不显示任何微小的颤动。测量方法是：如图8连接电路，S断开，R1，R2，R3都放在安全端，调E1，E2为适当值。将开关S闭合，调滑线变阻器R2，使检流计读数为零，记下此时的U和I。为了减小测量的不确定度，要测多组数据[6]。2.3 外接法的电压补偿法

由图4可知，外接法测电阻电压表示数UURX，而IIRXIRA，引入的电压表内阻分流导致电流表的示数比实际值大。为了解决这个问题，采用了如图9所示的电压补偿法。

图9 外接法的电压补偿法

Fig.9 External voltage compensation method circuit diagram of the method 此补偿法是对电压表进行补偿，目的是消除电压表内阻引入的测量误差。如图9所示，右侧由辅助电源E2与滑线变阻器R2组成一个分压电路，所分得的电压由电压表○V测出。左侧由E1、待测电阻Rx电流表○A组成一个闭合回路。当Rx两端电压与分压器分得的电压相等时，A，B两点的电势相等，电压表示数等于 5 Rx两端的电压，却不从左侧闭合回路中分得电流。在AB段电路接人灵敏电流计，用来检验电路平衡。虚线框内是补偿后的“电压表”。当检流计指零时，电压表达到补偿，虚线框内的电路相当于一个内阻无限大的电压表。

此电路的测量要点与内接法的电压补偿法测量要点相同，具体测量方法为：如图4连接电路，S1，S2都断开，R1，R2，R3都放在安全端，调E1，E2为适当值。闭合开关S1，S2，调节滑线变阻器R2，R3使检流计示数为零。记录此时的U和I，要测多组数据。

补偿法是测量实验中的一种重要方法，针对内接法和外接法存在的缺陷，设计不同的电压补偿法电路来测量电阻，实验测得的电流和电压都是真实值，减小了系统误差[6]。3实验结果与数据处理

由于测量的电阻阻值不同。且不同的实验方法对电阻的影响也不同，所以测得的数据通过技术相对误差来比较哪一种方法更为准确。

相对误差：.实验测得的数值与真实数值之间的差数称为“绝对误差”，而“绝对误 差”与“真实数据”的比值称为“相对误差”。由于真实的数值往往不 知道，因而只能用多次测定结果的平均值代替“真值”，这样计算的结果称为“偏差”。偏差也分“绝对偏差”和“相对偏差”。绝对偏差是一次测量值与平均值的差异，相对偏差是指一次测量的绝对偏差占平均值的百分率[7][8][9]。3.1 内接法与内接法的电压补偿法的实验结果比较

表1 内接法与内接法电压补偿法测量未知电阻Rx1的结果比较

Table 1 The results of comparison of internal law and internal law voltage compensation method unknown resistance is measured Rx1 序号 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

内接法 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内接法/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

内接法的电压补偿法 U/V I/mA Rx1补偿法/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 内接法与内接法的电压补偿法的相对误差的计算

由表1，得 RX1内接法=1504.5Ω；RX1补偿法=1443.1Ω。所以相对误差的计算公式：

1.39 1.52 1.64 1.79 1.94 2.02 1438.8 1447.4 1463.4 1452.5 1443.7 1435.6 内接法Rx1n内接法Rx1内接法RX1内接法100%；补偿法Rx1n补偿法Rx1补偿法RX1补偿法100%。

表2 内接法与内接法的电压补偿法的相对误差的计算

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

compensation law

内接法

序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 Rx1内接法/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

内接法的电压补偿法

内接法

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补偿法/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

补偿法

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 内接法1.35%，得 补偿法0.60%；经对内接法与内接法的电压补偿法的相对误差计算得内接法1.35%>补偿法0.60%。所以伏安法的内接法 的电压补偿法比内接法更为精确。

3.2 外接法与外接法的电压补偿法的实验结果比较

表3 外接法与外接法的电压补偿法测量未知电阻Rx2的结果比较

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

resistance Rx2 Comparison 序号 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

外接法的电压补偿法 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 外接法与外接法的电压补偿法相对误差的计算

由表3，得RX2外接法=54.4Ω；RX2补偿法=68.69Ω。所以相对误差的计算公式：

外接法Rx2外接法Rx2外接法RX2外接法100%；补偿法Rx2n补偿法Rx2补偿法RX2补偿法100%

表4 外接法与外接法的电压补偿法相对误差的计算

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

外接法

序号 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

外接法的电压补偿法

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补偿法/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

补偿法

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%；补偿法0.65%。经对外接法与外接法的电压补偿法的相对误差计算得外接法1.47%>补偿法0.65%。所以伏安法的外接法的电压补偿法比外接法更为精确。4 结论

在中学物理中，伏安法测电阻是基础实验之一，实验原理简单，操作简便。但精确度不是很高，利用电压补偿法来提高测量电阻的精确度，不过电压补偿法实验原理相对复杂。伏安法测量电阻时，误差主要是电流表和电压表的内阻带来的系统误差。另外其被测电阻所流过的电流是由电源电压所决定的，在测量中，电压表的最小量程为3V,一般情况电表读数在量程的2 /3至满量程的范围内，读数误差最小，但考虑在2V-3V时，流过电阻的电流过大，流过电阻的电流过大使电阻发热，阻值会增加，所以实验中电压最大只取1V.而应用补偿法测量电阻，被测电阻所流过的电流是可以控制的，被测电阻虽仍有微量电流流过，但0.5mA或更微小的电流流过被测电阻所造成的影响是完全可以忽略的.由此可见，利用补偿法测电阻，既能够避免伏安法测电阻时由于电表内阻引入的误差，又可以避免电桥法测电阻时由于比率臂电阻不精确引入的误差，不失为一种精确测量电阻的方法。但是对于中学生来说，电压补偿法难度很高。所以中学适用伏安法测电阻的内接法和外接法对电阻进行测量。参考文献：

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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：伏安法测电阻教学设计

第十三章第三节《“伏安法”测电阻》教学设计方案 课题名称

“伏安法”测电阻

科目

物理

年级

九年级（4）班

教学时间

1课时（45分钟）

学习者分析

九年级学生一般特征方面;

1、学生抽象逻辑思维能力提高，独立判断性明显发展，有明显成人感，自我管理能力提高。

2、入门能力方面：能在实验探究活动中，能自己进行猜想假设，并能根据假设制定实验计划设计实验，有较强的操作能力，能自主进行实验与手记证据并通过交流合作总结得到结论。在理论学习中能有较强分析、推理能力，会运用图书等媒体查找参考资料。3学习风格方面：喜欢动手操作，实验探究是最好的对手方式，更喜欢小组讨论的形式，对书面的试题，应该是会从容的面对，会理性的自主学习。

教学目标

一、情感态度与价值观

1.通过实验探究培养学生的分析归纳能力，竞争意识与合作精神。2.培养学生安全操作意识。

二、过程与方法

1、使学生进行科学探究，学会测量电阻及减少误差的方法。

2、通过合作交流，让学生学会分析实验数据的方法

三、知识与技能

1.知道“伏安法”测电阻的原理。

2.学习拟定简单的科学探究计划和实验方案，领会信息的收集和处理方法，初步形成对信息的有效性判断的意识，培养初步的信息收集和处理能力。3.会用电压表、电流表测电阻。

4.会记录实验数据，知道简单的数据处理方法，会写简单的实验报告。

教学重点、难点

重点：1.根据实验课题的要求设计实验电路图，掌握正确的操作顺序。2.伏安法测电阻的原理和测量方法。

难点：1如何根据实验的需要选择适当的器材。

2根据实验电路图进行实物连接，并且排除教学过程中出现的种种故障。

教学资源

每小组同学准备2节带电池盒的干电池、开关、带灯座的小灯泡(2.5v)、定值电阻（20Ω）、滑动变阻器、导线若干。教师自制多媒体课件。

上课环境多媒体大屏幕环境。

《“伏安法”测电阻》教学过程描述

教学活动1

(一)复习旧知

1、欧姆定律的内容是什么？

2、欧姆定律的公式是什么？它的变形公式又是什么？可以用这些变形公式求哪些物理量? 一段导体中的电流，跟这段导体两端的电压成正比，跟这段导体的电阻成反比。公式I=R/U 推出R=U/I U=IR

教学活动2

（二）导入新课

1、提出问题 教师：（展示小灯泡）如果要测量这个小灯泡的电阻，需要测量哪些物理量？用什么方法测？（板书：第三节“伏安法”测电阻）

教学活动3

（三）实验探究

1、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，能不能用电流表、电压表测量一段导体的电阻呢？

2、制定计划和设计实验

若想设计这个实验，那么它的实验原理是什么？需要哪些器材？如何设计实验电路图？ 实验原理：I=R/u的变形公式R=U/I 实验器材：带电池盒的电池两节、电压表、电流表、滑动变阻器、2.5V的小灯泡，开关各一个，导线若干。实验电路图：

3：进行实验与收集证据 实验步骤

（1）根据设计的电路图连接电路（注意开关、滑动变阻器、电压表、电流表的使用）,连接电路要按一定的顺序进行，如可以从电池的开始，依次连接开关、其它电路元件直到电源负极。

（2）检查无误后，闭合开关S，调节滑动变阻器，使灯丝暗红、微弱发光、正常发光，各测一次电流值和相应的电压值，分别读出电压表、电流表的读数，填入表格。（3）计算出灯丝在上述几种情况下的电阻值。实验次数

电压（U/V）

电流（I/A）

电阻(R/Ω)

灯泡亮度

灯丝暗红

微弱发光

正常发光

（4）合作交流与得出结论 交流各小组的实验数据，讨论:a:灯丝的电阻在不同的工作状态下是否相同？b:随着灯丝发光亮度增加，灯丝温度增加还是减少了？c:测出的电阻值是增加了还是减少了？这说明灯丝电阻跟灯丝温度高低有什么关系？

归纳总结：小灯泡在不同的工作状态下，电阻不同，小灯泡的电阻随温度的增加而真增大。

教学活动4

（四）小结

教学活动5

（五）作业：P88页第1、2、3题

《伏安法测电阻》教学反思

通过本节课的学习，我觉着有许多感触，即有新的课改精神，又有一些不足之处。现在对这节课进行了反思如下：

1、成功之处

在教学过程中，我积极的创设一种和谐，轻松的探究学习氛围，使学生在做中学，玩中学，带着疑问去探究。并用语言去鼓励学生，激发学生的学习兴趣，敢于质疑，敢于创新，同时也完成了学生在实验过程中遇到故障而提出的问题，没有回避问题的提出。

2、不足之处

在课堂教学安排上，在探究之前的方案设计上用时过长，自己怕学生不明白，老师包办显得多了一些，学生动手时间显得少了一些，在整个教学环节上显的“头重脚轻”。在实验制定与实施这一环节中，我应该设计两种实验方案，一种方案是测小灯泡的电阻，另一组是测定值电阻，这样既完成了电阻的阻值不随该电阻两端电压和通过它的电流的变化而变化，也完成了小灯泡的电阻随温度的变化而增大的两组实验探究，不要怕学生动手操作实验得不到预想的结论，重要的是调动学生主动思考的积极性，3、教材设计地位和作用：

“伏安法测电阻”是学习并理解欧姆定律之后的一节探究课，是对欧姆定律知识的升华，也是对电压表和电流表使用的更深一层次的练习。为以后的电学探打好坚实的操作基础。

4、教材处理

本节内容分教材开门见山的提出用“伏安法测小灯泡在不同亮度下的电阻”，我个人认为这样的安排不利于中下等学生对知识的接受和应用，所以我在进行实验探究之前用了一定的时间去让学生理解“伏安法测电阻”，所以导课时间比较长针对本课的教学目标和学生容易出现的思维障碍，本课的教法主要采用引导探究法。精心构筑体验的平台，把握“开”、“引”、“放”三个环节。“开”即开放情境、提供资源，提出课题、交给学生富有探索性的任务。“引”即在学生的探索活动遇到困难时，教师与学生共同参与实践探索，而不是超前指路、给结论，更不能“代替”学生得出结论。“放”即“放开来让学生学活”，允许学生提出不同见解，鼓励“标新立异”。

本课采用体验探究的学法，尽可能地创造条件，让学生自主探索、分析、归纳，突出“做中学”，在体验中去发现、去认识、去领悟。去分析，从而得到结论。最后，在本节课的设计和教授过程中存在着很多问题，希望大家的多多指教，多多批评。

第三篇：伏安法测电阻教学反思

《14.3 伏安法测电阻》教学反思

陵城镇章枣中学

徐明磊

通过本节课的学习，我觉着有许多感触，即有新的课改精神，又有一些不足之处。现在对这节课进行了反思如下：

1、成功之处

在教学过程中，我积极的创设一种和谐，轻松的探究学习氛围，使学生在做中学，玩中学，带着疑问去探究。并用语言去鼓励学生，激发学生的学习兴趣，敢于质疑，敢于创新。

2、不足之处

在课堂教学安排上，在探究之前的方案设计上用时过长，使的反馈练习用时有些少，在整个教学环节上显的“头重脚轻”。在猜想与假设的环节中，有很多学生提出的都是错误的猜想，当时我真的有点晕，其实猜想的对错不是重要的，重要的是调动学生主动思考的积极性，即使是错误的猜想，我们也可以通过实验探究来排除。从而得到正确的结论，而我却直到有正确的猜想提出才停止提问。使得反馈练习的时间不够用。

3、学生创新

在探究的过程中，有一组学生的电流表坏了，我灵机一动，便给了他们一个新的探究课题，只用电压表测小灯泡的电阻，结果他们真的成功了，虽然误差大了些，但培养的他们的创新能力，因此我也把我的反馈练习改动了一下。让学生们设计只用电流表或电压表测电阻，这样把本节可的教学内容给加深了。仓促 教材设计 地位和作用：

“伏安法测电阻”是学习并理解欧姆定律之后的一节探究课，是对欧姆定律知识的升华，也是对电压表和电流表使用的更深一层次的练习。为以后的电学探究左打好坚实的操作基础。

教材处理

本节内容分教材开门见山的提出用“伏安法测小灯泡在不同亮度下的电阻”，我个人认为这样的安排不利于中下等学生对知识的接受和应用，所以我在进行实验探究之前用了一定的时间去让学生理解“伏安法测电阻”，所以导课时间比较长针对本课的教学目标和学生容易出现的思维障碍，本课的教法主要采用引导探究法。精心构筑体验的平台，把握“开”、“引”、“放”三个环节。“开”即开放情境、提供资源，提出课题、交给学生富有探索性的任务。“引”即在学生的探索活动遇到困难时，教师与学生共同参与实践探索，而不是超前指路、给结论，更不能“代替”学生得出结论。“放”即“放开来让学生学活”，允许学生提

出不同见解，鼓励“标新立异”。

本课采用体验探究的学法，尽可能地创造条件，让学生自主探索、分析、归纳，突出“做中学”，在体验中去发现、去认识、去领悟。去分析，从而得到结论。最后，由于本人年轻，工作经验不足，在本节课的设计和教授过程中存在着很多问题，希望大家的多多指教，多多批评。

第四篇：伏安法测电阻教学心得

伏安法测电阻教学心得

金华十八中学

陈丽萍

摘要高中物理教材闭合电路欧姆定律的应用中安排了用伏安法测量未知电阻的阻值的实验。这个实验涉及的知识面广,实验技能要求高,学生在实验中常常会在遇到这样或那样的问题,本文就教学中笔者遇到的问题谈一下自己的教学心得。

关键词伏安法测电阻 实验

高中物理教材闭合电路欧姆定律的应用中安排了这样一个学生实验:伏安法测量未知电阻的阻值。这个实验涉及的知识面广,实验技能要求高,学生在实验中常常会在遇到这样或那样的问题,如果我们不能在事先有所准备,就会在课堂上无所适从。在这个实验教学中笔者就遇到这样一些问题。

首先是实验方法。我们测量电阻没有用万用电表直接测量,而是用电流表与电压表分别测出电阻两端的电压与电流,然后用欧姆定律算出该导体的电阻值的方法。其实这种方法我们以前也用过,如测量物质的密度,我们只要测出该物质的质量和体积,用密度习班公式就能算出物质的密度;测量固体对水平地面的压强,只要测出固体的重力和固体与地面之间的受力面积就可以了。不少学生到实验室不知道测量什么,为什么要这么做,这些都是由于不少学生没有把握好实验方法的结果。

其次是实验器材的选择。在实验桌上放着一些器材,有的用得到,有的用不到,在不加说明的情况下,学生们拿起来就用,什么器材都要接上去,也不考虑实验操作的规程,这样会损坏实验器材。鉴于此,我们在实验前必须告知学生要有选择地使用实验器材,电源电压应选多大的,太大了易损坏器材,而太小了实验的效果不明显,实验中要不要滑动变阻器,滑动变阻器要选什么规格的,同样存在选择不当不能起到应有的作用。

第三是在接线中的问题。让学生接线时大多数情况下学生能够正确接线。在未加说明时,学生有两种接线的方法:一是电压表接在电阻R的左右两端,就是我们书上所画的电路图那样接线的;另一种是电压表接在R与电流表的两端。这两种接线方法去测量同一电阻它的电阻值却不同。学生是不可能知道问题究竟出在哪的。而我们知道,这两种方法都不能准确地测量出未知电阻的阻值。我们这里能用这样的方法来测量电阻值,完全是由于我们是把电流表的电阻看成是零欧,即电流表没有电阻,电压表的电阻看成是无限大。而事实上电压表的电阻也不是无穷大,有的只有几千欧到几十千欧,电流表的电阻也不为零,小的也有零点几欧。学生测量出的同一定值电阻的阻值,用以上的两种不同方法测量出的结果不一样也是正常的。这是由实验方法所决定的,物理上把它叫做系统误差。

前一种方法叫外接法。就是电流表接在外边,测出的电阻值比电阻的真实值要小。此时电压表与R两端的电压相等,但电压表的电阻不为无穷大,它就具有分流作用,使得电流表的示数大于流过电阻R的电流,用两者的和代替其中的一个故电流偏大,由欧姆定律R=U/I算出的电阻值就会偏小。如果电压表的电阻值比所测量的电阻阻值大得多,这时电压表的分流很小时,用这种方法误差就比较小。

后一种方法叫做内接法。就是电流表接在电压表的里边,用这种方法测得值要大于该电阻的真实值。此时电流表的示数与通过R中的电流相等,但由于电流表的内阻并不为零,因而电流表就具有分压作用,使电压表的示数大于R两端的电压,用两者的和代替其中的一个故电压偏大,由欧姆定律R=U/I算出的电阻也就大于该电阻的真实值。但如果电流表的阻值远远小于所测量的电阻值,这时电流表的分压很小时,用这种方法误差就比较小。

学生在实验中遇到这样的情况是很正常的,我们要正确地引导。当然在这个实验中我们事先不知道待测电阻的大小,也不知道电流表与电压表的电阻的大小。为了快速、准确地确定用哪一种方法比较好,我们可以按以下的步骤进行操作:将待测电阻与电流表串联,电压表的左端固定在电阻R的左端,将电压表的另一端先后接触电阻的右端和电流表的右端,比较两次接触中电表的示数的变化情况:如果电压表的示数变化显著,说明电流表的电阻比较大,此时电流表的分压作用明显,应当使用外接法,使测出的电压值为电阻两端的电压值,这时误差较小;如果电流表的示数变化明显,说明电压表的电阻不够大,此时电压表的分流作用明显,应当使用内接法,使测得的电流值为通过电阻的电流值,这时误差较小。

第四是对教材中安排的两个实验理解不够。同样是测量电阻值,为什么一个测量三次的目的可以取平均减小实验的误差,而另一个导体的电阻值却是可变的?

教材中安排了这样的两个实验的目的是在加深学生对欧姆定律的理解的同时,使学生对所测出的数据进行不同的思考,从而从不同方面加深对电阻概念的理解,对于学生的学习方法和能力的培养有不同的作用。

这两个实验有许多相同之处,但也有许多不同之处。实验的原理都是R=U/I;实验所用到的器材是基本相同(定值电阻与小灯泡不同);实验电路基本相同,在连接电路时的需要注意的事项相同,必须注意的是:连接电路时开关要断开;在闭合开关前将滑动变阻器的阻值调到最大。而且滑动变阻器的作用也是相同的,都是改变灯泡或定值电阻两端的电压和保护电路,同时在它们两端的电压改变时,导体中的电流也跟着改变。实验中的故障原因相同。如电路中电压表有示数而电流表的示数几乎为零,都是由于电阻或灯泡出现了开路。

在这两个实验中也存在着许多不同之处,主要表现在以下几个方面:实验中操作不同。在测量小灯泡电阻的实验中,测量时要求接通电源后通过调节滑动变阻器把电压调到灯泡的额定电压,测量从该电压开始逐次降低,获得几组数据。这样做的目的是为了避免小灯泡两端的电压过高,烧坏小灯泡,而在测量定值电阻的阻值的实验中则没有这个要求;记录实验数据的表格不同。小灯泡灯丝的电阻随着它两端的电压的变化而变化,不是一个固定的值,所以在设计表格时,没有必要设计求平均值这一栏,而是加上灯泡的亮度一栏。由于定值电阻是采用对电流阻碍作用受温度影响小的材料制作的,因此,当定值电阻两端的电压发生变化时,定值电阻的阻值变化很小,可以忽略不计。为了减小实验误差,在实验中采用了多次测量取平均值作为待测电阻的阻值,来减小实验误差;I—U图像不同。对数据的分析和处理,可以采用物理中常用的图像法进行分析,定值电阻的I—U图像是一个正比例函数,是一条经过原点的直线,学生据此可以得出定值电阻的阻值是不变的。而小灯泡的电阻则随电压的变化而变化,因此它的I—U图像就不是一条直线。

在实验教学中不管遇到什么问题,我们不能牵强附会,搪塞了事,而应实事求是,正确面对,理性分析,科学的东西来不得半点虚假,这样做有助于培养学生对待科学的实事求是的态度。

第五篇：伏安法测电阻电功率教学设计

伏安法测电阻电功率

一、教学目标： 知识与技能：

1、说明伏安法测量电阻的实验原理

2、绘制伏安法测量电阻的电路图

3、应用电压表和电流表测量导体的电阻

4、说明伏安法测量小灯泡电功率的实验原理

5、绘制伏安法测量小灯泡电功率的电路图

6、测定小灯泡的额定功率和实际功率

7、收集和整理实验数据得出实验结论 过程与方法：

1、培养学生的分析处理数据，得出结论的能力

2、培养学生发现问题、提出问题的能力 情感态度与价值观：

培养学生严谨的科学态度及热爱、探索科学的精神。

二、重点和难点：

1、应用电压表和电流表测量导体的电阻

2、测定小灯泡的额定功率和实际功率

3、收集和整理实验数据得出实验结论

三、教学方法：对比法，讨论法

四、教学资源：

课件、电流表、电压表、滑动变阻器

五、教学过程：

1、一分钟训练：

出示电流表、电压表、滑动变阻器，提问在电路中的使用方法。

2、引入：

从中考中电学的重要地位引入伏安法测电阻和电功率的电学复习。

3、复习课展开：

（1）、考点展示，并要学生根据考点自我复习相应的知识点

（2）、学生汇报关于“伏安法测电阻和电功率”的实验原理及展示电路图，进行对比，教师提出疑难的问题（在这一环节中，穿插关于伏安法测电阻的实验原理是推导式和伏安法测电功率的实验原理是定义式，为下面测导体的电阻取平均值和测小灯泡的电功率不能用平均值表示埋下伏笔。）

（3）、学生个别回答关于“伏安法测电阻和电功率”的实物图的错误连接的典型题训练（在这一环节中，穿插实物连接的注意事项及各装置的正确使用，并配以滑动变阻器的演示实验获得其作用的对应的感性认识。）

（4）、学生个别解答关于“实验多次测量的目的及为何不能求小灯泡的平均电功率”的思考题，进行对比

（5）、学生观看课件关于 “测量小灯泡电阻和电功率”的实验数据，得出结论并回答疑难的问题，（在这一环节中，强调现象与结论的区别，以此突破误区。）

（6）、学生回答并总结“测量小灯泡电阻和电功率”的异同点，进行对比（在这一环节中，渗透对比、比较的的学法指导。）

（7）、关于“测量小灯泡电阻”的中考典型题训练。

（8）、关于“测量小灯泡电功率”的中考典型题训练。

4、总结本节课

5、布置作业。