特殊方法测电阻专题设计.doc

特殊方法测电阻专题设计
房山五中 肖立红
一、 设计缘由及目标：
在近几年的中考题中，特殊方法测电阻这类题出现的频率较高，考查形式主要有以下三方面：1、将电路实物图的连接补充完整；2、将实验步骤补充完整；3、写出最后的表达式。对于学生来说，总觉得此类题很难，不知从何入手。具体的说：1、不知线如何连；2、不会补充实验步骤；3、用字母表示最后的结果写出表达式学生更困难。怎样攻克这一难关呢？
受到良乡三中张红梅老师的《从计算题入手提高学生设计测定性实验的能力》启发，我尝试将特殊方法测电阻这类题先转化为学生熟悉的计算题，通过引导学生分析计算过程，使学生明确实验步骤，最终推出字母表达式，解决学生学习上的难关。
二、 学生需要的知识准备：
在上这个专题之前，学生应该能够1、利用欧姆定律和串并联电路的电流电压关系熟练解决二三步的电学计算题。2、已经掌握了伏安法测电阻这一基本实验方法。
三、 总体设计思路：
本专题从内容上共分五大部分，每一部分从设计思路上都是先以计算题的形式出现，再变成用字母表示结果，在学生熟悉方法后再出示实物图，逐步加深，达到最终的教学目标。
四、 具体教学步骤：
第一部分：安阻法：
方法：定值电阻+电流表=电压表
实施步骤：
第一步：出示计算题
如图1所示，闭合开关后电流表A1的示数为0.2安，电流表A2的示数为0.1安，已知R0的阻值为10欧，求RX的阻值为多少欧？

图1

解：U=I1R0=0.2A×10Ω=2V
RX=U/I2=2V/0.1A=20Ω
此例题学生很容易解出来，然后引导学生说出怎样求出RX的阻值的，目的是使学生明确解题思路。
第二步：例题变式，将已知由数字变成字母。
如图2所示，闭合开关后电流表A1的示数为I1，电流表A2的示数为I2， R0的阻值已知，求RX的阻值.
图2

要求学生用字母写出综合解题的公式，即RX= I1R0/ I2（其实这就是求RX的字母表达式），有了第一步的铺垫，这一步解决起来就容易多了。
跟进练习1：
如图3所示，闭合开关后电流表A1的示数为I1，电流表A2的示数为I2，R0的阻值已知，则RX=_____________________ （结果用已知字母表示）

图3

补充练习: 1、 2、

RX=__________________ RX=__________________

3、 4、

RX=__________________ RX=__________________

上面四个补充练习与前面的例题类似，所以只要求学生口头答出即可，目的是让学生熟练掌握安阻法的解题思路。
第三步：实物图（不用连线的）
如图4所示， 小阳想利用两块电流表和阻值已知的电阻R0测量电阻Rx的阻值。他选择了满足实验要求的器材，并连接了部分实验电路，如图3所示。闭合开关S1、S2时，电流表A1和电流表A2的示数分别为I1、I2；
（1） 请你用I1、I2和R0表示出Rx，Rx= 。

此题将电路图转化成实物图，

图4

这一步要强调让学生看清电流表的位置，推导表达式因为有上面的铺垫，学生容易推出。
第四步：实物图（增加连线只连一根线）
小龙想利用一块电流表和阻值已知的电阻R0测量电阻Rx的阻值。小龙选择了满足实验要求的器材，并连接了部分实验电路，如图20所示。小龙设计的实验电路的要求是：闭合开关S1断开开关S2,电流表测量RX的电流为I1；闭合开关S1、 S2,电流表测量R0和RX的电流为I2。
（1）请你根据小龙的设计要求完成图20所示的实验电路的连接；
（2）请你用I1、I2和R0表示出Rx，Rx= 。

此题由两块电流表变成一块，并且增加了连线，逐步提高。
第五步; 实物图（增加连两根线）
1、小华想利用电流表和阻值已知的电阻R0测量电阻Rx的电阻值。他选择了满足实验要求的电源、电流表，并连接了部分实验电路，如图31所示。
（1）请你添加两根导线帮助小华完成实验电路的连接。
（2）当开关S1闭合、S2断开时，电流表的示数为I1，当开关S1、S2均闭合时，电流表的示数为I2，请用I1、I2和R0表示RX。RX＝________。

第二部分：伏阻法：
方法：定值电阻+电压表=电流表
第一步：
如图所示RX和Ro组成串联电路，S闭合用 电压表分别测出RX和Ro两端的电压UX=3V和U0=5V ,已知R0的阻值为10欧，求RX的阻值为多少欧？

像安阻法一样，先让学生计算，再说出解题思路，最后列出解题的综合表达式。
第二步：
如图所示，闭合开关后，电压表V1的示数为U1，电压表V2的示数为U2，电阻R0的阻值已知，则RX=________。

补充：
要求学生口头说出表达式
1、 2、

RX＝________ RX＝________

3、

RX＝________
第三步：
小兰想用两块电压表和阻值已知的电阻R0测量电阻RX的阻值.小兰选择了满足实验要求的电源、电压表V1和V2,并连接了部分实验电路,如图21所示.
(1)请你帮助小兰完成实验电路的连接.
(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= 。

第四步：
小龙想利用一块电压表和已知的电阻R0测量电阻Rx的阻值。小龙选择了满足实验要求的器材，并连接了部分实验电路，如图19所示。小龙设计的实验电路的要求是：只闭合开关S和S1时，电压表测量的是电阻R0两端的电压U1；只闭合开关S和S2时，电压表测量的是电源两端的电压U2。
（1）请你根据小龙的设计要求只添加一根导线完成图19所示实验电路的连接；
（2）请你用U1、U2和R0表示出Rx，Rx= 。

第五步：
小明利用电压表和阻值为R0的定值电阻，测量额定电压为2.5V的小灯泡L正常发光时的电阻RL。他选择了满足实验要求的实验器材，并连接了部分实验电路，如图15所示。
（1）为了测量出RL的阻值，请只添加两条导线完成图15所示的实验电路的连接；（2）请把小明的实验步骤补充完整：
①断开开关S2、闭合开关S1、S3，移动滑动变阻器的滑片P，使 ；保持滑动变阻器的滑片位置不变，断开开关S3、闭合开关S2，记录电压表的示数为U；
②请用R0及实验数据表示出RL。RL= 。

补充练习
小明想利用一块已经调好的电压表和阻值已知的电阻R0，测量未知电阻Rx的阻值。他选择了满足实验要求的器材，并连接部分实验电路，如图20所示。小明测量思路为：开关S1、S2闭合，S3 断开时，电压表的示数为U1。开关S1、S3闭合，S2断开时，电压表的示数为U2；
（1）请你按照小明的思路，只添加一根导线完成实验电路的连接。
（2）请你利用U1、U2和R0表示Rx。Rx＝ 。

讲完前两大部分后要进行解题方法的小结，即要求RX就必须先利用所给器材间接求出UX和IX.

第三部分：
1、伏特表加滑动变阻器
第一步：
如图所示电路，把开关S闭合，滑动变阻器的滑片滑到阻值最小端, 电压表示数6V, 再把滑动变阻器的滑片滑到阻值最大端(右),电压表示数2V, 已知滑动变阻器的最大阻值为10欧，求RX 的阻值。

第二步：
如图所示电路，把开关S闭合，滑动变阻器的滑片滑到阻值最小端, 电压表示数为U , 再把滑动变阻器的滑片滑到阻值最大端(右),电压表示数为UX, 求RX
RX＝UXRo/ （U-UX）

2、电流表加滑动变阻器
方法：U一定列方程法
如图所示电路，把开关S闭合，滑动变阻器的滑片滑到阻值最小端(左), 电流表示数为0.3A, 再把滑动变阻器的滑片滑到阻值最大端(右),电流表示数为0.1A, 已知滑动变阻器的最大阻值为20欧，求RX 的阻值。

第四部分：
1、电流表加局部短路
方法：U一定列方程法
思路：先画出不同状态的电路图，再利用U一定列方程，然后公式变形求出RX ，此题不能再用间接求电压或电流的方法求RX
第四部分：
1、电流表加局部短路（此题与上一题思路相同，都是U一定列方程法）
第一步：
如图所示，把开关S和S1闭合时，用电流表测出通过RX的电流I1=0.3A，把开关S闭合S1断开，用电流表测出通过Ro和RX的电流I2=0.1A，已知Ro=10Ω则 RX 的阻值为多少欧？

第二步：
实验室有一个纯电阻元件，用以下实验器材：一个输出电压值未知的稳压电源，一个已调零的电流表，一个已知阻值的定值电阻R0，两个开关和导线若干。小文同学设计了如图22所示的实验电路。
完成以下实验步骤，并写出纯电阻元件RX的表达式。
（1）闭合开关S1，断开S2，读出电流表的示数为I1；
（2）______________________________________，读出电流表的示数为I2；
（3）用I1、I2和R0表示RX，则RX = 。
此练习与例题相似，只是转化成了实物图。
2、电压表加局部短路
第一步：
如图所示电路，把开关S和S1闭合，电压表示数U=6V，再把开关S闭合S1 断开，电压表示数Uo=2V ，已知Ro的阻值为2欧，求RX的阻值为多少欧？

第二步：
请你利用如图19所示的实验器材，电阻R0的阻值已知，满足实验要求的电源，测量电阻RX的阻值。
（1）两只开关都闭合时电压表的示数为U1，只有开关S闭合时电压表的示数为U2请用U1、U2和R0表示RX。RX＝ 。

第五部分 利用电阻箱测电阻
1、等效替代法
例题：用如图所示的电路，其中Rx阻值未知，R为电阻箱 ，s为单刀双掷开关，R。为定值电阻．某同学用该电路进行实验，1、将电阻箱的阻值调至最大：把开关S接a点，读出电流表的示数为1A，把开关S接b点，调节电阻箱，使电流表的示数仍为1A, ．读出电阻箱的示数为47Ω．则Rx阻值为 Ω。

练习：小明想利用一块电流表和一只电阻箱测量电阻Rx的阻值。实验中他选择了符合实验要求的电源以及滑动变阻器RP，并完成了实验电路的部分连接，如图18所示。
小明设计的实验电路的要求是：闭合开关S1、S3，断开开关S2，电流表测量通过电阻Rx的电流，调节滑动变阻器RP接入电路的阻值，使电流表的示数为合适值I；保持滑动变阻器RP接入电路的阻值不变，断开开关S3，闭合开关S1、S2，调节电阻箱接入电路的电阻值，使电流表的示数仍为I。此时电阻箱接入电路的电阻值为R0。
（1）请你根据小明的设计要求只添加两根导线完成图18所示的实验电路的连接；
（2）上述实验过程中，待测电阻Rx与R0的关系式为Rx＝________。
图18
S2
Rx
S1
RP
电阻箱
S3
R

2、加倍法测电阻
只闭合开关S1，记录电流表的示数为I 。再闭合开关S2，调节电阻箱，使电流表的示数变为2I。.此时电阻箱的示数就是R的值。

3、减半法
把电阻箱调为零，记录电流表的示数为I ，调节电阻箱，使电流表的示数变为1/2I。.此时电阻箱的示数就是RX的值。

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