第3节 电阻的测量
本节内容是欧姆定律的重要应用，同时综合电流表、电压表，滑动变阻器的使用，是重要的电学综合实验。教材中通过设计“想想议议”引导学生理解测量原理，通过电路图及注意事项的提示设计引导学生设计实案，通过对测量结果的分析，帮助学生理解电阻是导体本身的一种属性，理解温度对金属导体电阻的影响。根据课题设计实验电路图，掌握正确的测量和操作方法是本节的重点。
充分发挥学生的主体地位，引导学生按照探究的步骤进行实验设计、步骤设计、数据分析，教师仅仅充当引导者和评估的组织者，通过小组讨论、相互交流、相互检查发现问题、解决问题，充分调动学生的积极性，培养和提高学生的动手能力和探究能力。
伏安法测电阻是电学中的一种基本测量，属欧姆定律变换式的具体应用，对于加深理解欧姆定律和电阻概念有重要的作用，同时又给学生提供初中常用电学器材综合使用的机会，有利于提高学生动手操作能力。根据电路图进行实物连接线、排除接线中的故障是难点所在。
知识与技能
1．能够应用欧姆定律学习一种测量电阻的方法。 2．进一步掌握电压表、电流表的使用方法及规则。
3．通过使用滑动变阻器，进一步理解滑动变阻器在电路中的作用，巩固对滑动变阻器的正确使用方法的理解。
过程与方法
1．通过教师与学生的双边活动，进一步培养学生的观察能力，以及对信息的综合分析能力。
2．通过学生根据实验课题选择仪器、设计实验、制订实验操作方案等，培养学生的实验能力。
情感、态度与价值观
1．通过学生自己的设计、操作、结论的分析，培养学生实事求是的科学态度和周密、严谨的科学思维方法，养成良好的学习习惯。
2．在共同完成的操作及实验过程中，培养同学之间相互协作的团队精神。
重点
利用电流表、电压表测电阻。 难点
自行设计科学的、完整的实验操作方案。
实验法、探究法、讨论法。
一、新课引入
师：同学们上节课学习了欧姆定律，并已能用欧姆定律的公式做一些简单的计算，现在请同学们看这样的题目。
投影：
用电压表测出一段导体两端的电压是7.2 V，用电流表测出通过这段导体的电流为0.4 A，这段导体的电阻是多少。
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学生练习，两个学生板演。
UU7.2 V
解：根据欧姆定律I＝得R＝＝＝18 Ω
RI0.4 A
UU
师：欧姆定律I＝可变形为R＝，可不可以说导体的电阻R与导体两端电压成正比，
RI而与通过导体的电流成反比？也就是说，加在导体两端的电压越高，导体的电阻R就会越
大；通过导体的电流越大，导体的电阻就会越小？
生：电阻是物质本身的性质，是由导体本身的因素决定的，和导体两端是否有电压，电压多高，以及导体中是否有电流，电流的大小都没有关系。
U
师：肯定同学的回答。强调：对于变形公式R＝，不能单纯从数学的角度理解，不存
IU
在R与U成正比，R与I成反比的关系，但是R＝可以作为电阻的计算式，由一段导体两
I端的电压和通过导体的电流来计算这段导体的电阻。
二、新课教学 1．实验原理设计 师：同学们面前的小灯泡是我们在实验室中做实验时常用到的，如果我们想知道这种灯泡的电阻是多大，怎么办？
生：用电压表测电压值，用电流表测出电流的值，再根据R＝U/I计算电阻。
师：很好，请大家画出测量小灯泡的电压和电流的电路图，然后互相交流，看自己的想法有没有和别的同学不一样。
(请一位同学将自己设计的电路图画在黑板上。教师巡视)
师：为什么要在电路中接入变阻器呢？ 生：变阻器能改变电路中的电流。 师：用电流表和电压表测出小灯泡中的电流和灯两端的电压就可以计算灯泡电阻。为什么还要改变电路中的电流，改变电路中的电流有什么用呢？
引导学生分析：前一个电路只能测一个电流值和电压值，而后一个电路中，利用滑动变阻器通过改变接入电路中电阻的大小改变电路中的电流。由于灯泡的电阻一般不变，这样根据欧姆定律变形式U＝IR，电流改变时，灯泡两端的电压也会改变。因此，就可以测出几组不同的电流值和对应的电压值。
生：小灯泡的电阻值是不变的，测出一次计算就可以了，为什么非要测几组不同的值，这样做有什么意义呢？
引导学生分析：在实验中，多测几组不同的电流和相应电压的数据，就可以得到多个电阻的测量值，从而可以通过取平均值的方法，去掉测量过程中可能出现的偶然误差，提高物理量的测量精确度。“多次测量求平均值”，这是我们在物理实验中经常要用到的方法，因此电路中连入变阻器是十分必要的。
师：大家说，变阻器的作用是什么？
生：改变电路中的电流，从而改变灯泡两端的电压(以进行多次测量)。多次测量，减小测量误差。
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师：现在同学们可以根据自己的设想，选择实验器材，看准备的器材够不够，然后设计好实验步骤及实验数据表格，自己连接电路，暂时不要闭合开关，等检查确保无误后才闭合开关。
2．实验过程设计
教师根据情况提醒学生：
(1)在连接电路的过程中开关要始终处于断开状态，使用的导线如果导线芯是多股细铜线，连接时要先将线头扭在一起。(示范)
(2)接线前了解器材的规格，如电源的电压、电压表电流表的量程、最小刻度值、滑动变阻器的最大阻值和允许通过的最大电流等。
(3)观察电流表、电压表的指针是否指在“0”刻度线处，如果不在，要先请老师调零。看清电流表、电压表的正负接线柱，连接时不能接反了。
(4)接线完成后，要检查电路。组内的同学可以分工协作，分别画电路，设计实验步骤，设计实验记录表格。
(学生活动，教师巡视)
指导同学们完成各自独立的任务后，组内同学可以互相交流、检查，集中大家的智慧，改进实验电路连接，完善实验步骤。
师：合上开关前，滑动变阻器滑片应该在什么位置上？
生：滑片应该在滑动变阻器阻值最大的位置上。 师：为什么要这样做？
生：变阻器滑片先在阻值最大的位置上，当闭合开关时电路中的电流最小，可以保护电流表和其他部分。
师：所以滑动变阻器还可以限制电路中的电流，起到保护电路的作用。现在请大家来关注小灯泡。小灯泡上标明的标定电压值是多少？这个电压值叫额定电压，从灯泡的额定电压值你能想到什么问题？
生：(学生读出小灯泡的额定电压值)额定电压是指小灯泡正常工作的电压，如在灯泡两端的电压应该不超过灯泡的额定电压，这样才不会损坏小灯泡。
师：电压表测量的是小灯泡两端电压，小灯泡两端电压的最大值已能根据灯泡的额定电压确定，电压表在量程选择上同学们有没有什么考虑？
生：(学生讨论后回答)电压表能测量的最大值稍微大于小灯泡的额定电压就可以了。 师：(肯定同学们的回答)根据灯泡的额定电压值，同学们对电源电压的选择有没有什么考虑呢？
生：(学生讨论后回答)电源的电压值应该大于小灯泡的额定电压值，不然的话，灯泡上的电压就可能达不到额定电压。
师：在连接电路时，电压表的量程可以从两个方面去考虑，一看电源电压，二看实验的要求，这个实验电压表量程大于灯泡的额定电压即可。电压表的量程可以根据已知的电阻来估算电压表测量的最大电压，也可以先用大量程的电压表，如果实验中发现量程过大，可以再换用小量程的电压表。如果没有什么问题，就请同学们按照我们刚才的讨论，调整你的电源电压及电压表的量程，将滑动变阻器的滑片放在变阻器阻值最大的位置上。注意变阻器阻值最大的位置不是唯一确定的，要根据你连接的接线柱的情况来定。大家再仔细检查，调整，确保位置正确。
(互相检查电路连接)
师：好了吗？请大家合上开关，并迅速打开，进行试触，在合上开关的瞬间，一人观察电流表，一人观察电压表，看有什么情况。
可能情况：电压表、电流表指针反偏。
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电压表、电流表指针偏转角度过大或者过小，或者没有示数。 灯泡不亮，但是电压表、电流表有示数。 灯泡很亮，电压表、电流表指针大幅偏转。
组织学生讨论原因及解决办法。
学生阅读教材提出的注意事项，教师引导学生分析为什么要这样做。
(1)实验前想好要让电流变小，滑片如何移动，闭合开关前使电流最小。目的是保护电路，不至于在操作过程中出现错误。
(2)灯泡两端的额定电压是保证小灯泡正常发光的电压值，当灯泡两端电压高于额定电压值时，流过小灯泡的电流就会比正常发光时的电流值大，这对小灯泡的使用寿命有很大的影响，严重时会烧坏小灯泡，因此从设备安全的角度考虑，测量时要使电压逐次降低，而不是升高。
3．学生实验测量，教师巡回指导。 4．分析论证、交流。
师：通过大家的测量、计算，你有什么发现吗？
生：小灯泡两端的电压值不同时，电路中的电流也不同，计算出的电阻值逐渐减小。 师：这样的结果说明了什么问题？ 生：电压越小，小灯泡的电阻越小。
师：前面我们学习电阻时，已经知道，导体的电阻是导体本身的一种性质，不随电压、电流变化，这里小灯泡的电阻为什么变了呢？
回忆导体的电阻与哪些因素有关。
教师指出：由于测量时间过长，灯亮得太久，或者电流大时，灯丝的温度也会升高，导致灯泡的电阻发生变化。_
师：现在随着温度的变化，电阻变化较大，差值较大，能不能说，导体的电阻随着电流(电压)变化呢？
生：不能，金属导体的电阻随着温度变化，温度升高，电阻值增大。 师：那么，这个实验能不能求电阻的平均值呢？
生：不能，因为灯丝的电阻值本身就是个变化的量，不同的工作状态下的电阻值不同，所以不能求平均值来减小误差。
师：前面设计实验时，我们说，滑动变阻器的作用是改变电压、电流，多次测量减小误差，那么这个实验中滑动变阻器的作用是什么？
生：保护电路；调节灯丝两端电压，测量在不同工作状态下的电阻值。
师：如果是测量定值电阻的阻值，能不能求平均值？滑动变阻器的作用又是什么呢？ 生：定值电阻的阻值不变，可以通过多次测量求平均值减小测量误差，滑动变阻器的作用是保护电路和调节灯丝两端电压，多次测量，减小测量误差。
师：同学们还记得前面探究欧姆定律时，有同学提出关于电压表接法的问题吗？教师画电路图，请同学们根据已学的知识讨论这两种接法对电阻的测量结果有什么影响？(提示电压表电流表都有电阻，电压表电阻极大，电流表电阻极小)
教师引导学生分析。
甲图，由于电压表中也有微弱电流，所以电流表示数比电阻中的实际电流稍大，导致电阻的测量值比真实值偏小。
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乙图，由于电流表两端也有较小的电压，所以电压表示数比电阻两端的实际电压稍大，导致电阻的测量值比真实值偏大。
同学们整理仪器，养成良好的习惯。
三、典型例题
例1 在伏安法测电阻的实验中： (1)实验原理是什么？
(2)实验中需要测哪些物理量？ (3)写好待测电阻的计算式。
(4)实验中怎样改变待测电阻两端的电压？
(5)图甲是某同学设计的实验电路图，其中有几处错误，各错在何处？ (6)请你画出正确的电路图
本题考查的知识点是伏安法测电阻。解题关键是要弄清伏安法测电阻实验的以下几点： a．实验原理：欧姆定律的变形式：R＝U/I。 b．实验电路图与实物连接图。
c．弄清滑动变阻器的作用：一是保护电路；二是多次测量求出电阻的平均值，减小实验误差。
d．正确分析滑动变阻器对电路的控制作用。 e．正确记录电流表、电压表的值。
f．根据R＝U/I，分别求出R1、R2、R3及R的平均值，本题考查的问题较多较细，易出现解答不全的错误。
(1)伏安法测电阻的实验原理是欧姆定律R＝U/I。
(2)被测的物理量是待测电阻两端的电压U和通过待测电阻的电流I。 (3)由欧姆定律的变形公式R＝U/I可以计算出待测电阻的阻值。
(4)实验中是利用滑动变阻器来改变通过待测电阻的电流从而改变加在它两端的电压值。 (5)图中有两处错误：一是电流表和电压表的位置接错了，二是缺少滑动变阻器。 (6)正确的电路图如图乙。
例2 一个电灯泡，在室温下用伏安法测一次电阻，在正常工作时再用伏安法测一次电阻，后一次测得的阻值比前一次测得的阻值大10倍以上，造成这种差异的原因是( )
A．两次测量加在灯泡两端的电压不同 B．两次测量通过灯泡电流不同 C．两次测量灯丝温度不同 D．两次测量室内温度不同 C
例3 现有电压不变的电源、电流表、电压表、滑动变阻器(已知最大阻值为R0)和待测电阻Rx各一个，开关两个，导线若干。请按要求画出三种测Rx阻值的不同方案的电路图。
要求：
(1)每种电路图只允许任选电流表、电压表其中之一。 (2)在同一电路中，电表的位置不动。
本题用于考查的知识点是电流表和电压表测电阻及欧姆定律的应用。合理的方案应满
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九年级物理：17.3电阻的测量
