特殊方法测电阻、电功率
学习目标 1. 理解特殊方法测电阻、电功率的实验原理和方法,会设计电路。
2. 能够快速的采集实验数据并准确的根据实验数据列出电阻、电功率的表达式。 3. 提高学生分析、设计电路的能力。
重点难点 1. 特殊方法测量电阻、电功率的方法:伏阻法(双伏、伏关)、安阻法(双安、安关)、以
及等效替代法的设计思路和数据处理。
2. 运用欧姆定律、电功率公式解决特殊方法测电阻、电功率测量问题。 3. 各种特殊方法测量电阻、电功率方法的灵活交融和相互间的异同。
课堂导入 电阻、电功率的测量是初中物理中重要实验。由于它方法多样,使得考试时命题者能够不断推陈出新,想出各种新的花样对学生进行考察,所以它可以非常有效地对学生灵活运用物理知识解决实际问题的应变能力进行考查。因此电阻、功率测量问题近年来一直是各地中考物理的一个热点问题,下面我们就对这类问题进行一个专门的总结,希望对同学们能有所帮助。 知识导航 1. 串、并联电路电流、电压的特点 电路连接方式 电路图 电流 电压 串联电路 I?I1?I2???In U?U1?U2???Un 并联电路 I?I1?I2???In U?U1?U2???Un
2. 电流表、电压表的使用方法
电表种类 电路图 使用方法 1.必须串联接入电路中使用 电流表 2.注意接线柱,电流必须“+”进“-”出 3.注意量程 1.必须并联接入电路中使用 电压表 2.注意接线柱,电流必须“+”进“-”出 3.注意量程 3. 伏安法测电阻、电功率
实验项目 实验原理 电路图 测电阻 R?U I 测电功率 P?UI
方法点拨 测电阻、电功率的方法有一般方法和特殊方法。其原理是:R?U、P?UI。一般方I法就是我们熟悉的伏安法;特殊方法是只给出电流表或电压表和阻值已知的定值电阻,然后运用欧姆定律算出电流或电压,再通过串、并联电路的特点进行电流、电压的等量代换,想方设法测出电阻、电功率。常用的特殊方法有伏阻法(双伏、伏关)、安阻法(双安、安关)、以及等效替代法。解题时,首先看所给的实物图里有什么表有几个开关,确定测量方法;其次再看电路是否完整,连线时要连接先主干电路,然后再连接各表和开关。尤其要注意实物图中的“公共线”。为方便大家更好的掌握这些特殊方法。现将这几种特殊方法常见的电路图总结在下表内,供大家参考。
实验 方法 电路图 双伏法 伏阻法 伏关法 测电阻 安阻法 双安法 安关法 等效替代法 伏关法 测电功率 安关法
例题精析 【例1】小新同学想利用两块电压表和阻值已知的电阻R0测量电阻RX的阻值.小新选择了满足实验要求的电源、电压表V1和V2.
(1)请你用笔画线表示导线,完成如图所示的实验电路的连接.(导线不得交叉)
(2)电压表V1的示数用U1表示,电压表V2的示数用U2表示,请用U1、U2和R0表示RX,RX= .
【答案】(1)见解析(2)
U2R0 U1【解析】(1)电压表分别并联在电阻两端;
(2)根据已知电阻两端电压表的示数求出电路中的电流,根据串联电路的电流特点和欧姆定律求出待测电阻的阻值.
解:(1)电压表V1并联在R0两端;将电压表V2并联在待测电阻RX两端,电路图如图所示.
(2)两电阻串联,电压表V1测R0两端的电压,示数为U1,则电路中的电流I?U1,电压表R0U2UUUV2测Rx两端的电压,示数为U2,则RX?2?1?2R0.
IR0U1
【例2】小梅想利用一块电压表和阻值已知的电阻R0测量电阻Rx的阻值.小梅选择了满足实验要求的器材,并连接了部分实验电路,如图所示.小梅设计的实验电路的要求是:闭合开关S1断开开关S2,电压表的示数为U1;闭合开关S1、S2,电压表的示数为为U2. (1)请你根据要求完成图所示的实验电路的连接; (2)请你用U1、U2和R0表示出Rx,Rx= .
【答案】(1)见解析(2)
U2?U1R0 U1【解析】(1)通过题意分析,用一块电压表来测量电阻Rx是要通过开关的通断来改变电路的性质,从而表示出Rx两端的电压和它的电流,再利用欧姆定律求出电阻.因此,开关S2要与Rx并联,电压表应与R0并联;
(2)当开关S2断开时,电路为串联电路,电压表测R0两端的电压;当开关S2闭合时,电路中只有R0工作,电压表测电源的电压,根据串联电路的特点结合欧姆定律得出等式,即可得出Rx的表达式. 解:(1)由题意可知,开关S2与Rx并联,电压表与R0并联,如下图所示;
(2)当闭合开关S1断开开关S2,电路是串联电路,电压表测R0两端的电压,则电压表的示数为U1;
闭合开关S1、S2时,电路为R0的简单电路,电压表测电源的电压,则电压表的示数为U2;Rx两端的电压Ux=U2-U1, ∵串联电路各处的电流相等,∴
U?U1U1U2?U1,解得:RX?2R0 ?R0RXU1