2022-2023学年九年级物理重难点微课（人教版）：第23讲 伏安法测电阻

九年级物理重难点微讲座第23讲伏安法测电阻【知识讲解】一、测量定值电阻的阻值1.原理：I=U/R2.电路图：3.滑动变阻器的作用：改变待测电阻RX两端的电压，从而改变电流，多次测量求平均值，减小测量误差。4.合理选择量程，减小测量误差。5.实验记录表格：实验次数123电阻的平均值电压/V电流/A电阻/Ω二、测量小灯泡的电阻值1.电路图2.滑动变阻器的作用：（1）保护电路；（2）改变小灯泡两端的电压。3.由于小灯泡的灯丝的电阻随温度的升高而升高，所以，不能对不同电压下的小灯泡的电阻值求平均值。4.加在小灯泡两端的电压不能超过小灯泡额定电压的1.2倍，否则会损坏小灯泡。【例题分析】【例题1】夏芳利用如图所示的电路测量未知电阻Rx的阻值，阻值大约为5Ω．（1）请你根据电路图，用笔画线代替导线，在如图中完成实验电路的连接。（2）闭合开关前，应将滑动变阻器的滑片置于______端（选填“A”或“B”）。（3）闭合开关，发现电压表和电流表均无示数．小芳利用另一只完好的电压表进行检测，把电压表分别接在a、b之间和b、c之间，电压表均有示数，接在a、c之间，电压表无示数。如果电路连接完好，只有一个元件有故障，该故障是__________。（4）排除故障后，调节滑动变阻器，记录多组数据．画出了待测电阻Rx的I-U图像，如图所示．由图像可得Rx=__________Ω．【分析】（1）电源为两节干电池，最高电压3V，所以电压表应选0—3V，根据图像可以看出电路中的最大电流低于0.6A，所以电流表应选0—0.6A量程；答案如图所示：（2）连接电路时，应断开开关，闭合开关前滑片应置于阻值最大处．根据滑动变阻器的接法，滑片滑到B端阻值最大。所以闭合开关前应将滑片置于滑动变阻器的B端。（3）闭合开关，发现电压表和电流表均无示数．说明电路开路；利用另一只完好的电压表进行检测，把电压表分别接在a、b之间和b、c之间，电压表均有示数，说明电源和电阻RX均未断路。接在a、c之间，电压表无示数，说明a、c以外的部分有断路，综合上述现象，可以判断出滑动变阻器断路。（4）从图像取一个点（2.0V,0.5A），根据欧姆定律就可以算出R=U/I=2.0V/0.5A=4Ω。【例题2】在测量标有2.5V小灯泡电阻的实验中，下图是甲同学连接好的电路。（1）乙同学发现电路连接错误，只需更改一根导线即可。请你把接错的那一根导线找出来，并画上“×”，再用笔画线把它改接到正确的位置上。（2）闭合开关，发现小灯泡不发光，电流表无示数，电压表示数较大，则电路故障可能是________。（写出一种可能即可）（3）排除故障后，甲同学先闭合开关，调节滑动变阻器，使小灯泡正常发光，再调节滑动变阻器使小灯泡两端的电压逐次降低，实验中观察到的现象和测量的数据记录如下表：序号12345发光情况明亮较亮较暗暗不发光电压U/V2.52.01.51.00.5电流I/A0.220.200.140.12电阻R/Ω11.410.07.04.7当电压表的示数为1.5V时，电流表的示数如图所示为___A，则此时小灯泡的电阻约为__Ω。（4）最后甲同学用表格中的电阻取平均值做小灯泡的电阻，乙同学认为这样处理不正确。请你说明理由：______________。【分析】（1）用伏安法测小灯泡的电阻，需要用电压表与小灯泡并联测其两端电压，用电流表与之串联测其电流。原图中将电流表与小灯泡并联，电压表与其串联，所以需要将小灯泡接电流表“0.6”接线柱的线头改接在电压表的“-”接线柱上，如下图所示。（2）闭合开关，发现小灯泡不发光，电流表无示数，电压表示数较大，可能是灯泡灯丝断了，电压表此时测量的是电源电压值。（3）由图可知：电流表选用的是0～0.6A量程，分度值为0.02A，读出其示数为0.18A。此时小灯泡电阻：R=UI=1.5V（4）由表中数据可知，小灯泡的电阻随温度的变化而变化，所以取平均值做小灯泡的电阻时毫无意义的。【实践应用】1.用图甲所示电路测量额定电压为2.5V的小灯泡的电阻，根据实验数据绘制的小灯泡的I——U图像如图乙所示。（1）为保证实验顺利进行，应选用___________（选填序号）滑动变阻器。A．“10Ω0.5A”B．“50Ω0.3A”C．“100Ω0.2A”（2）用笔画线代替导线，将图甲所示电路补充完整。（3）电路连接完整后闭合开关，小灯泡不亮，电流表有示数，电压表无示数，可能是小灯泡___________。（4）排除故障后进行实验，当滑动变阻器的滑片位于某一位置时，电流表示数如图丙所示，为测量小灯泡正常发光时的电阻，应将滑片向________（选填“左”或“右”）移动。（5）由图像可知，小灯泡正常发光时的电阻为_______Ω。（6）由图像可知，实验过程中小灯泡的电阻是逐渐变大的，滑动变阻器接入电路的电阻是逐渐变小的，则小灯泡电阻的变化量ΔRL_______（选填“大于”“小于”或“等于”）滑动变阻器的变化量ΔR。2.为测量一定值电阻的阻值，某实验小组选用的实验器材有：待测电阻R、两节干电池、电流表、电压表、滑动变阻器、开关及导线若干。（1）请你用笔画线代替导线，将图甲中的实物电路连接完整。（2）小组设计了一个记录与处理数据的表格，请将下表中①②处的内容填写完整。实验次数①______②______电阻R/Ω123（3）某次测量时，电压表示数为2.5V，电流表指针位置如图乙所示，则电流表示数为______A，本次测得Rx的阻值为______Ω。（4）本实验进行了多次测量，其目的与下列实验中多次测量的目的相同的是______（填字母代号）A．用刻度尺测量铅笔的长度B．测量小灯泡的电阻C．测量小灯泡的电功率3.某科学兴趣小组在测量额定电压为2.5VQUOTE2.5V的小灯泡灯丝电阻时发现，小灯泡两端的电压越大，测得电阻的阻值也越大。针对上述现象，同学们进行如下研究：

【建立假设】=1\*GB3①灯丝两端的电压增大导致电阻增大；=2\*GB3②灯丝的温度升高导致电阻增大。

【实验器材】干电池2节，额定电压为2.5VQUOTE2.5V的小灯泡1只，电流表1个，电压表1个，滑动变阻器1个，开关1个，装满水的塑料瓶，导线若干。

【实验方案】次数12345电压/V电流/A电阻/Ω=1\*GB3①按图连接好电路，将灯丝插入瓶口浸入水中，使灯丝的温度保持不变；

=2\*GB3②QUOTE②闭合开关S，读出电压表和电流表示数，记录在表格中；

QUOTE③=3\*GB3③多次改变滑动变阻器的阻值，重复步骤=2\*GB3②QUOTE②。

连接电路时，电压表量程选择0～3VQUOTE0∼3V而不是0～15VQUOTE0∼15V的目的是______。

【得出结论】若假设=1\*GB3①QUOTE①被否定，则实验中得到的结果是______。

【交流反思】进一步探究发现，灯丝电阻改变的本质原因是灯丝温度的变化。自然界在呈现真相的同时，也常会带有一定假象，同学们要善于透过现象看本质。例如，用吸管吸饮料表面上看是依靠嘴的吸力，而本质是依靠______。【参考答案】1.【答案】（1）A（2）（3）短路（4）右（5）10（6）小于【解析】（1）由图乙可知：灯泡额定电压为2.5V，灯泡的额定电流为0.25A；由图甲可知电源由三节干电池组成，则电源电压U=3×1.5V=4.5V，则灯泡正常工作时滑动变阻器的阻值：R滑=U滑I额=4.5V-2.5V0.25A=8Ω。当灯泡正常发光时，滑动变阻器的电阻为8Ω，电流为0.25A，故选用（2）测量小灯泡电阻时，电路为串联电路，电压表测量小灯泡两端的电压，灯泡的额定电压为2.5V，故选择0～3V量程，实物图连接如答案图所示。（3）小灯泡不亮，电流表有示数，说明电路短路，电压表无示数说明与电压表并联的用电器短路，故可能原因是小灯泡短路。（4）由图甲可知，电流表选用的量程为0～0.6A，由图丙可知，此时电流表分度值为0.02A，故电流表示数为0.16A，此时电流没有达到小灯泡额定电流，故需要使电路中电流增大，即滑动变阻器阻值需要减小，由图甲可知，滑动变阻器需要向右移动。（5）由图乙可知，灯泡额定电压为2.5V，灯泡的额定电流为0.25A，此时灯泡正常发光，则正常发光时的电阻：R=U/I=2.5V/0.25A=10Ω,正常发光时的额定功率:P=UI=2.5V×0.25A=0.625W。（6）小灯泡的电阻是逐渐变大的，滑动变阻器接入电路的电阻是逐渐变小的，此时电路中的电流变大，而电源电压不变，根据欧姆定律可知，电路中的总电阻变小，ΔR总=ΔRL-ΔR，故ΔRL小于ΔR。2.【答案】（1）（2）①电压②电流（3）0.55（4）A【解析】（1）滑动变阻器的接入的方法是一上一下，故用一根导线将滑动变阻器的下方的接线柱接好，另外一侧与待测电阻的左侧相连，电压表并联，故用一根导线将电压表的负接线柱和待测电阻的左侧相连，如答案图所示。（2）需要测量定值电阻的阻值，其原理是R=U/I，则需要测量的物理量有电压；电流。（3）电流表选择小量程，故电流表示数为0.5A；本次测得Rx的阻值为：RX=U/I=2.5V/0.5A=5Ω。（4）本实验进行了多次测量，为了减小误差，而在测量长度时，需要多次测量取平均值，而小灯泡的电阻和电功率都是变化的，故多次实验是为了探寻普遍规律，故选A。（5）闭合开关S，断开S2，读出电压表的示数U1，此时电压表的示数为电源电压，闭合开关S、S2，此时电压表测量定值电阻两端的电压，此时为U2；则此时电路中的电流为