初中物理沪科版（2024）九年级全册（2024）第三节 测量：用电流表和电压表测量电阻说课ppt课件

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电流可用电流表测量，电压可用电压表测量，欧姆定律又确定了电流、电压、电阻的关系。那么，能不能用电流表、电压表测量一段导体的电阻呢?本节我们学习相关内容。
有一电阻器，上面所标的阻值看不清楚，你能想出测量的方法呢？
能完成“用电流表和电压表测量电阻”的实验，会选择实验器材，规划实验步骤，连接电路，进行实验，能按要求完成实验报告；能运用欧姆定律等探究相关问题。
1. 实验：“伏安法”测电阻2. “伏安法”测小灯泡电阻3. 电阻的串联和并联 4. 课堂总结 5. 作业6. 综合提升训练
一、实验：“伏安法”测电阻
第三节 测量：用电流表和电压表测量电阻
一、实验：“伏安法”测电阻
【实验目的】用电流表和电压表测量电阻的阻值。 【实验器材】电源、待测电阻、电流表、电压表、滑动变阻器、开关及导线等。
【实验设计】（1）电路图设计的实验电路图如图所示。待测电阻与滑动变阻器串联，电流表测量电路中的电流，电压表与待测电阻并联，测量其两端的电压。
（2）实验原理实验原理就是欧姆定律的变形公式 R=U/I，我们用电压表、电流表同时测出待测电阻工作时的电压值和电流值，就可计算出它的电阻，也就是间接测量出它的电阻。这种测量电阻的方法称为“伏安法”。
（3）可设计如下表格记录实验数据。
【实验步骤】（1）根据电路图连接电路。（2）检查电路无误后，将滑动变阻器调到最大阻值处；闭合开关，调节滑动变阻器的滑片P，改变待测电阻两端的电压，使电压表的示数分别为1V、2V、3V，观察对应的电流表的示数，分别填入表格中。（3）根据记录的三组数据，分别求出三次对应的电阻值，计算出它们的平均值并填入表中。（4）断开开关，整理器材，结束实验。
【数据处理】 将每次测量的电压值、电流值代入公式R=U/I，分别求出小灯泡的阻值R1、R2、R3。最后求出电阻的平均值作为测量结果。
【实验结果】电阻的平均值
【交流讨论】与同学交流讨论测量误差产生的原因，提出减小测量误差的方法。分析：伏安法测电阻时产生误差的主要原因是‌电压表的分流‌。在电流表外接方案中，电压表的分流会导致电流表测出的电流大于实际通过待测电阻的电流。因此，计算出的电阻值会偏小‌。
通过多次测量并取平均值可以降低随机误差的影响，提高测量结果的准确性‌。在量程范围内，尽量使用小量程的电表进行测量，以减少测量误差‌。
【交流评估】对实验过程进行评估：①连接电路时，开关是否处于断开状态；②滑动变阻器滑片是否滑到最大阻值处，滑动变阻器在本实验中的作用是什么；③电流表、电压表的“+”“-”接线柱是否接反了；④是否通过“试触”进行量程选择；⑤是否认真检查电路，确认无误后才闭合开关等。
演示实验—《伏安法测电阻》
【例题1】如图是“伏安法测电阻实验”的电路图，下列说法中错误的是（　　）A．在连接电路时，应将变阻器滑片调至最右端B．连接电路时，要使电流从电压表和电流表的“+”接线柱流入，“-”接线柱流出C．多次测量是为了求平均值减小误差D．向左移动滑动变阻器的滑片时，电流表、电压表的示数都变大，R的阻值也变大
【解析】A．为保护电路，连接电路时，应将滑片移至阻值最大处，由图知，变阻器的下面接了左边的接线柱，则应将变阻器滑片调至最右端，故A正确；B．连接电路时，要使电流从电压表和电流表的“+”接线柱流入，“-”接线柱流出，否则指针会反向偏转而损坏电表，故B正确；C．定值电阻的阻值不变，多次测量求平均值是为了减小误差，故C正确；D．向左移动滑片，变阻器的阻值变小，由I=U/R可知，电路中的电流变大，由UR=IR可知，定值电阻两端的电压变大，但电阻的阻值不变，故D错误。 故选D。
【例题2】用如图甲的电路测量定值电阻R的阻值。（1）实验原理是 ______。（2）将图乙电路完成，要求滑片向左滑时电阻变小。_____
（3）正确连接电路后，闭合开关前，滑动变阻器的滑片应处于____端。（4）闭合开关，将图乙中的滑动变阻器的滑片P向左移动时，电流表的示数会 ____（填“变大”或“变小”），当滑片P滑到某一位置时，电流表的示数为0.5A，电压表的示数如图丙。由此可知被测电阻的阻值R＝___Ω。（5）完成一次实验后，接下来的操作是 ____。A．换用阻值不同的电阻再进行几次测量B．调节滑动变阻器的滑片P到不同位置再进行
二、“伏安法”测小灯泡电阻
二、“伏安法”测小灯泡电阻
想一想有一个电灯泡，发光时的电阻与不发光时的电阻，这两种情况下灯丝的电阻相同吗？如何去测量灯丝的阻值大小？下面学习测量小灯泡电阻的方法。
小灯泡的额定电压指小灯正常发光时两端的电压。
【实验步骤】①按电路图连接实物。②闭合开关，调节滑动变阻器的滑片至适当位置，记录电压表、电流表的示数。③多次调节滑动变阻器的滑片，重复上述实验。
【数据处理】 将每次测量的电压值、电流值代入公式，分别求出小灯泡的阻值R1、R2、R3。
【分析与讨论】 当小灯两端电压越大时，灯丝电阻越大。原因是当灯两端电压变大时，灯丝温度升高。
实验演示—《测小灯泡的电阻》
伏安法测小灯泡电阻和伏安法测电阻的比较
分别计算出每次测量的电阻，然后求出平均值
分别计算出每次测量的灯泡电阻，然后寻求普遍规律
当小灯两端电压越大时，灯丝电阻越大。
【例题3】如图甲所示，为某同学“测量小灯泡电阻”的实验电路图，其中电源电压恒定，小灯泡的额定电压为2.5V。（1）根据电路图连接好电路后，检查电路时发现电流表的指针如图乙所示，接下来的操作是________________；（2）实验中测量出了小灯泡在不同电压下对应的电流值，并绘制出了小灯泡的I-U图像如图丙所示，则小灯泡正常工作时的电阻为______Ω；（3）该同学发现小灯泡的I-U图像并不是一条直线，说明流过小灯泡的电流与小灯泡两端的电压不是正比关系，其原因是___________________ 。
小灯泡灯丝电阻随温度的升高而增大
三、电阻的串联和并联
想一想小华在修理电器时，发现其中一个100Ω的电阻烧坏了，需要摘除更换。但是他店里暂时没有100Ω的电阻，只有200Ω、50Ω的电阻若干个。请你想一想，能否利用其中的电阻组合起来，替代原来100Ω的电阻吗？
如果用一个电阻 R 代替两个串联或并联的电阻 R1、R2 接入电路后，电路的状态不变，R 就叫做这两个串联或并联电阻 R1、R2的总电阻。总电阻和它的分电阻实际上是一种“等效替代”关系。
理论推导：如图所示，两个电阻R1、R2串联，设总电压为U，通过的电流为I，R1、R2两端的电压分别为U1、U2，总电阻为R。根据欧姆定律I=U/R得U=IR，所以 U1=IR1 U2=IR2 U=IR由串联电路中电压的特点知U=U1+ U2 所以 R=R1+R2
2. 串联电路总电阻与分电阻的关系
结论：两个串联电阻的总电阻等于这两个电阻之和。
根据串联电路的电流规律知， I1=I2=I由欧姆定律可知：U1=I1R1 U2=I2R2所以
3. 串联电路中电阻的分压关系
结论：在串联电路中，各串联电阻起到分担电源电压的作用，各电阻分担的电压与其电阻大小成正比。
理论推导：如图所示，两个电阻R1、R2并联，设电路两端的总电压为U，总电流为I ，通过R1、R2的电流分别为I1、I2，总电阻为R。根据欧姆定律得I1=U1/R1 I2=U2/R2 I=U/R由并联电路中的特点知：I=I1+I2 U=U1=U2所以
4. 并联电路总电阻与分电阻的关系
结论：两个并联电阻的总电阻的倒数，等于这两个电阻的倒数之和。
根据欧姆定律，R1和R2两端的电压分别为 U1= I1R1 U2= I2R2由并联电路中电压特点，U1=U2即 I1R1= I2R2所以
5. 并联电路中的分流关系
结论：在并联电路中，各支路中的电流跟各支路电阻成反比。
动画讲解——《串、并联电路的等效电阻》
想想议议小华发现其中一个100Ω的电阻烧坏了，需要更换。但是他店里暂时没有100Ω的电阻，只有200Ω、50Ω的电阻若干个。你现在知道该怎样连接得到100Ω的电阻了吧？
【解析】串联电路的总电阻大于任何一个电阻，并联电路的总电阻小于任何一条支路的电阻，所以，四种情况中阻值最小的是两电阻并联时的总电阻，故C符合题意，ABD不符合题意。故选C。
【例题1】两个电阻 R1、R2（R1＞R2），下列情况中阻值最小的是（　　）
【例题2】如图所示，电源电压U=24V，定值电阻R0=4Ω，滑动变阻器的规格为“20Ω  2A”，电压表量程为0~15V。（1）求当电压表示数U=6V时，通过定值电阻R0的电流？（2）求当电压表示数U=6V时，电阻R的阻值是多大？（3）请分析说明，为保障电路安全，滑动变阻器接入电路的最小阻值？
【例题3】如图所示，电阻R1为10Ω ， 电源两端电压为12V。开关S闭合后，求:（1）当滑动变阻器R接入电路的电阻R2为 40Ω时， 通过电阻R1的电流 I1 和电路的总电流I； （2）当滑动变阻器接入电路的电阻R3为 20Ω时，通过电阻R1的电流I1′ 和电路的总电流 I′ 。
串联电路电流、电压、电阻的规律
串联电路两端的总电压等于各串联用电器两端的电压之和。
串联电路的总电阻等于各串联电阻之和。
串联电路中，各电阻两端的电压与它们电阻的大小成正比。
串联电路中电流处处相等。
并联电路电流、电压、电阻的规律
并联电路干路中的电流等于各支路的电流之和。
并联电路中各支路两端的电压都相等。
并联电路总电阻的倒数，等于各并联电阻的倒数之和。
并联电路中，各支路电流与支路电阻大小成反比。
【解析】参见ppt第8页～13页。
1．请完成“用电流表和电压表测量电阻”的实验报告，在报告中展示实验设计、实验步骤、数据处理的信息（如图像）以及不同步骤对应的结论等。
【解析】这个说法不正确。因为电阻是导体本身的一种性质，只跟导体的材料、长度、横截面积和温度有关，跟导体两端的电压和通过导体的电流无关。
2．我们将欧姆定律的公式变形为R= U/I ，并作为我们测量电阻的依据。于是，有同学由此得出一个推论：一段导体的电阻与这段导体两端的电压成正比，与通过它的电流成反比。你认为这个说法正确吗？为什么？
【解析】都是为了保护电路。连接电路时开关断开，可以避免因电路连接错误或操作不当等原因而造成电路的损坏。合上开关之前将滑动变阻器的滑片置于阻值最大处，能起到保护电路的作用，不至于因电路中电流过大而烧毁电表或用电器。
3．连接电路时，为什么要将开关断开？闭合开关前，为什么要将滑动变阻器的滑片置于使其接入电阻值最大的位置？
4．小明同学在“测量定值电阻的阻值”实验中，设计的电路图如图所示，其中A、B为滑动变阻器的两端。请回答以下问题。（1）连接电路时，开关应处于_______状态。闭合开关前，滑动变阻器的滑片P应置于_____端；（2）闭合开关S，电压表有示数，电流表指针向零刻度线左侧偏转，该故障的原因可能是__________；（3）排除故障后，闭合开关S，调节滑动变阻器滑片P，当电压表的示数为2.5V时，电流表示数如图所示，则电阻R的阻值为_____。小明进行了多次测量，计算出R的阻值的平均值，目的是______。
电流表正负接线柱可能连接反了
【解析】（1）为了保护电路，连接电路时，断开开关，且应把滑动变阻器滑片的位置调到阻值最大处。（2）电流表指针反向偏转，说明电流表正负接线柱接反了。（3）由图可知，电流表示数为0.5A，电阻R的阻值为此实验要多次测量电阻值，最后求电阻值的平均值，其目的是减小误差。
5．用“伏安法”测量一个灯泡的电阻。（1）如图所示是实验电路图，图上的圆圈表示电表，请在圆圈内填入相应的字母。（2）某实验小组通过改变小灯泡两端的电压，进行了三次测量，部分记录见表。当电压表的示数为 2.50 V 时，电流表的示数如图所示，请你填写表格中的两个空格。
【解析】误差是不能避免的，但如果因为误差的话，测得的电阻值会相差较小，并且忽大忽小，而不能依次增大。现在三次测量的电阻值相差较大，原因是随着灯泡的电压增大，亮度增强，其温度越高，自身的阻值也随着增大，小灯泡的电阻与温度有关，随温度的升高而变大。
（3）* 老师看了该小组的记录，提示说：“你们注意到三次测量的电阻值相差较大这个现象吗？”对此问题，请查阅资料，进一步进行探究。
6.*若有实验条件，请用DIS实验装置进行“伏安法测电阻”的物理实验，并完成实验报告。
1. 如何测量电流表或者电压表的电阻?答：（1）‌测量电流表的内阻①直接测量法‌：使用欧姆表直接测量电流表的内阻。步骤如下：将欧姆表选择较小的量程以更精确地测量低阻值。断开电路中的所有电源，确保安全。使用欧姆表的测试探针分别接触电流表的两个端子，记录欧姆表上显示的读数，即为电流表的内阻‌。②‌伏安法‌：通过测量电流表两端的电压和通过的电流来计算内阻。具体步骤如下：将可调稳压电源连接到电路中，并调节至一个较低的电压值。使用数字万用表测量电流表两端的电压和通过的电流。根据R=U/I，计算电流表的内阻。‌
（2）‌测量电压表的内阻①伏安法（直接测量法）：将待测电压表与电流表串联接入电路，电源采用恒压源或可调直流电源。‌操作步骤‌：闭合开关，读取电流表示数和电压表示数，通过公式 R=U/I 直接计算内阻。‌注意事项‌：电流表需选择高灵敏度型号（如微安表），避免因电压表内阻过大导致电流过小无法准确测量。②‌伏安法‌：半偏法（精密测量法）‌电路原理‌：调节滑动变阻器使电压表半偏，通过电阻箱等效替代计算内阻‌操作步骤‌：将电压表与电阻箱、滑动变阻器串联，调节滑动变阻器使电压表满偏，保持电路总电压不变，调节电阻箱使电压表半偏，此时电阻箱阻值即为电压表内阻。
2. “伏安法”测小灯泡电阻是否也能求平均值减小实验误差，为什么?答：不能求小灯泡电阻的平均值，因为灯丝电阻随温度变化而变化。
1．如图是“伏安法测电阻”的实验电路图。关于该实验，下列说法错误的是（　　）A．实验原理是R=U/I B．多次测量取平均值是为了减小误差C．滑动变阻器的作用是改变电阻两端的电压和通过电阻的电流D．若将定值电阻R换成小灯泡，可以探究电流与电压的关系
【解析】A．在“伏安法测电阻”实验中，实验原理是R=U/I ，故A正确，不符合题意；B．在“伏安法测电阻”实验中，应多次测量取平均值减小误差，B正确，不符题意；C．在“伏安法测电阻”的实验中，滑动变阻器的作用是改变电阻两端的电压和通过的电流，得出多组数据，故C正确，不符合题意；D．在探究电流与电压的关系实验中，电阻的阻值要保持一定，而灯丝的电阻随温度的变化而变化，因此将定值电阻R换成小灯泡，不能探究电流与电压的关系，故D错误，符合题意。故选D。
2．如图甲、乙是利用“伏安法”测量定值电阻和小灯泡的阻值时画出的U-I图象，对于图象的分析错误的是（　　）A．由图象可知，当电阻两端电压为零时，其阻值也为零B．由图甲可知，通过定值电阻的电流与其两端的电压成正比C．由图乙可知，通过小灯泡的电流与其两端的电压不成正比D．为了减小误差，应该用多次测量的方法，计算定值电阻的阻值
【解析】A．导体的电阻是导体的一种性质，反映了导体对电流阻碍作用的大小；与电压、电流无关，所以，当电阻两端的电压为0时，电阻的阻值不等于0，故A错误，符合题意；B．由图甲可知，通过定值电阻的电流增大，定值电阻两端的电压也会随之成比例增大，所以通过定值电阻的电流与其两端的电压成正比，故B正确，不符合题意；C．由图乙知，通过小灯的电流增大，小灯两端的电压会随之不成比例增大，所以通过小灯泡的电流与其两端的电压不成正比，故C正确，不符题意；D．测定值电阻阻值时，多次测量求平均值可减小误差，D正确，不符题意。故选A。
3．小明打算测量未知电阻的阻值。（1）小明连接电路并闭合开关后，如图1所示，操作中的一处不妥之处为_____________________________；（2）实验时，小明改变电阻Rx两端的电压，进行了三次测量，并记录数据如下表格所示，表格不足之处是________；在第三次测量中电流表的示数如图2所示，根据三次实验数据可得，定值电阻Rx的阻值为______Ω。（结果保留一位小数）
闭合开关前，滑动变阻器的滑片未调到阻值最大处
4. 如何用一个电流表和一个已知电阻来测量某未知电阻的阻值？小林设计了图所示的电路。实验时，已知R1为20 Ω，在闭合S的情况下，断开S1时电流表的读数是0.15A，闭合S1时电流表读数是0.21A。整个实验过程中电池的电压不变，求被测电阻R2的阻值。
【解析】由电路图可知，开关闭合前，电路为R1的简单电路，电流表测通过R1的电流，开关闭合后，R1与R2并联，电流表测干路电流；因为并联电路中各支路独立工作、互不影响，故开关S闭合前后，通过R1的电流不变，由并联电路中干路电流等于各支路电流之和可知，通过R2的电流为I2=I-I1=0.21A-0.15A=0.06A并联电路中各支路两端的电压相等，根据根据欧姆定律可得，有U=U1=U2=I1R1=I2R2=0.15A×20Ω=3V则R2的阻值
5．如图所示电路，电源电压为9V不变，电阻R1阻值为10Ω，变阻器R2上标有“20Ω 2A”字样。闭合开关S后，通过R1的电流为0.5A。求：（1） R1两端的电压U1 ；（2）当变阻器滑片移至最右端时，通过R1的电流。
6．如图（a）所示，电源电压U＝4V，电阻R1＝10Ω，闭合开关S，当滑动变阻器的滑片P移中点时，电路中电流表A的示数如图（b）所示。求：（1）电流表A1的示数。（2）滑动变阻器的最大阻值。（3）当滑动变阻器的滑片P移到最左端时，电路中电流表A的示数。