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而伏安法測電阻中的電流表的連接方式是該實驗的重要組成部分之一，伏安法測電阻的電路中電流表的連接方式有兩種，如圖1和圖2所示。圖1的接法稱為電流表的外接法，圖2的接法為電流表的內接法。由于電流表和電壓表內阻對電路的影響，這兩種接法對電阻的測量都存在著系統(tǒng)誤差。本文將對這兩種電路產(chǎn)生系統(tǒng)誤差的原因以及在實際測量中如何選擇電路進行比較詳細的分析，以期對老師們的課堂教學有所幫助。
一、伏安法測電阻的原理
用電壓表測出待測電阻兩端的電壓U，用電流表測出通過待測電阻的電流I，利用部分電路歐姆定律可以算出待測電阻的阻值Rx，即Rx=U/I，這就是待測電阻的測量值。
二、伏安法測電阻的系統(tǒng)誤差分析
1.電流表外接法
在這種電路中，電壓表的示數(shù)是加在待測電阻Rx兩端的真實電壓，但由于電壓表內阻分流的影響，電流表的示數(shù)比通過電阻的真實電流大，按這種電路測出的電阻值實質上是電壓表內阻和待測電阻Rx并聯(lián)后的總阻值，所以Rx測量值比真實值小。設電壓表的示數(shù)為U，電流表的示數(shù)為I，通過電阻的電流為IR，通過電壓表的電流為IV，則I=IR+IV，所以R真=>R測=測量值比真實值偏小。這里的系統(tǒng)誤差來源于電壓表的分流作用，分流越小，誤差越小，相對誤差δ=
=。所以該電路適合測量小電阻，即當滿足條件Rx
2.電流表內接法
在這種電路中，電流表的示數(shù)是通過待測電阻Rx的真實電流，但由于電流表內阻分壓的影響，電壓表的示數(shù)比加在待測電阻Rx兩端的電壓大，所以按這種電路測出的待測電阻的阻值比真實值偏大。設電流表的示數(shù)為I，電壓表的示數(shù)為U，加在待測電阻Rx兩端的電壓為UR，加在電流表兩端的電壓為UA，則U=UR+UA，所以R真=>R測=測量值比真實值偏大。這里的系統(tǒng)誤差來源于電流表的分壓，分壓越小，誤差越小，相對誤差δ=
=。所以該電路適合測量大電阻，即當滿足條件Rx>>RA時，采用電流表內接法測量系統(tǒng)誤差小。為了幫助學生理解和記憶電流表兩種連接方式的系統(tǒng)誤差特點，我在課堂教學中和同教研組的老師們共同總結了如下規(guī)律：“大內偏大；小外偏小?！奔矗弘娮柚荡蟮碾娮璨捎秒娏鞅韮冉臃y量，測量值比真實值偏大；電阻值小的電阻采用電流表外接法測量，測量值比真實值偏小。
三、伏安法測電阻電流表連接方式的選擇方法
1.比較法。若已知待測電阻的大約值Rx，電流表的內阻RA和電壓表的內阻RV可以分別計算出電流表外接法的相對誤差和電流表內接法的相對誤差兩個比值，然后進行比較。
（1）若
（2）若>，則選用電流表內接法，系統(tǒng)誤差?。?/p>
（3）若=，則電流表兩種接法都可以。
2.算術根法。若已知待測電阻的大約值Rx，電流表的內阻RA和電壓表的內阻RV可以分別計算出Rx和兩個比值，然后進行比較。
（1）若Rx
（2）若Rx>，則選用電流表內接法，系統(tǒng)誤差??；
做實驗時，由于伏特表、安培表內阻的影響，給實驗帶來誤差，實驗中根據(jù)電表的接法不同可有多種解法，常有外接法和內接法兩種方法(如圖一)。
外接法的誤差來源于伏特表的分流，測量值小于真實值。當伏特表的內阻遠大于待測電阻時，用外接法可減小誤差；內接時誤差來源于安培表的分壓，測量值大于真實值，當待測電阻遠大于安培表的電阻時，用內接法可減小誤差。
但是，不論是外接法還是內接法，都會有誤差產(chǎn)生。如果在原電路的基礎上，稍作改進，增加一個單刀雙擲開關，即可消除誤差。電路圖(如圖)，做法如下：
1 將s2接2，閉合電鍵s1，調節(jié)滑動變阻器Rp和Rw，使電表讀數(shù)接近滿量程，但不超過量程，記下電壓表、電流表的讀數(shù)U1、I1：U1/I1=rA+Rx+Rp；
2 保持Rp不變，將單刀雙擲開關S2接1，調節(jié)Rw，使電表讀數(shù)接近滿量程，但不超過量程，記下電壓表、電流表的讀數(shù)U2、I2：U2/I2=rA+Rp；
3 待測電阻的真實阻值為Rx=U1/I1-U2/I2。
通過以上改進，就可以消除由于伏特表和電流表內阻帶來的誤差。
汽車轉彎的物理學思考
劉力平 潘久泰
受經(jīng)濟利益驅使，汽車嚴重超載、超高、超長、超速已是司空見慣。汽車像火車似地從身邊呼嘯而過時，讓人心驚肉跳；而一旦發(fā)生慘烈的車禍，卻又讓人頓生感慨：唉，何必“超”啊!
在駕駛技術中，汽車轉彎是一門必須研究和掌握的學問。彎道行車或超車不慎，隨時都有可能發(fā)生意想不到的車禍。駕駛員如果熟知汽車轉彎的物理學原理，謹慎駕駛，便可避免車禍造成的財產(chǎn)損失和人員傷亡的事故。
汽車轉彎在物理學上稱為物體做圓周運動。做圓周運動的任何物體都需要適當?shù)南蛐牧砭S持。向心力就是物體所受的沿半徑指向圓周中心(即圓心)的合力。當提供的向心力大于所需要的向心力時，物體就做近心運動；當提供的向心力不足時，物體就做離心運動；向心力完全消失時，物體將沿切線方向飛去。
汽車在平坦路面上轉彎時，靠地面提供的橫向摩擦力作向心力。當駕車上、下坡轉彎時，路面橫向一般是內低外高，像火車彎道是內、外軌有適當高度差一樣。此時，除地面的橫向摩擦力外，還有車身側傾所受重力和地面支撐力的合力來提供向心力。人跑步、騎單車、駕駛摩托等轉彎時，一定要適當向彎內側身，傾斜車體，且速度越大，傾斜角越大，才能順利通過彎道。
從向心力公式F=mv2／R可知：轉彎半徑R是衡量彎曲度大小程度的物理量，在車體質量m和車速v不變時，R越大，轉大彎時所需向心力越少；R越小，轉小彎、急彎時所需向心力越大。假如不超載超速時所提供的向心力不足，且路況差，如濕滑、結冰、積雪等，就最容易發(fā)生側向翻車。
【關鍵詞】探究式興趣實驗設計
我國新一輪基礎教育改革已經(jīng)進入到實驗階段，現(xiàn)階段我們使用的《義務教育課程標準實驗教科書》注重科學探究，強調以物理知識和技能為載體，讓學生經(jīng)歷科學探究的過程，學習科學探究的方法，培養(yǎng)科學探究精神、實踐能力、創(chuàng)新意識。因此，在物理課程中增設物理“探究活動”的內容是非常必要的。
1.探究式教學活動
探究式教學是指在教師引導下，學生通過對問題的獨立研究來發(fā)現(xiàn)、獲取知識的教學。其特點是要求學生通過對問題的研究，獲得經(jīng)驗或知識，以發(fā)展自己的創(chuàng)造才能；學生活動在教學中處于主要地位，教師處于輔導地位；以學生的獨立研究和作業(yè)為基本方式；總是從問題開始或通過分析資料提出假設，進行推導與實驗以解決問題。探究式教學易激起學生的求知欲，引起興趣，提高學生獨立思考、分析、解決問題的能力。
2.初中學生學習物理的興趣特點
把握住初中學生對物理學習的興趣狀況和特點，對于激發(fā)和強化他們的興趣具有重要意義，初中學生的興趣大體有三種：一是對學習只是直接興趣，他們只滿足于被新奇的物理現(xiàn)象所吸引，希望看到鮮明、生動的物理現(xiàn)象和實驗，但這種現(xiàn)象只停留在現(xiàn)象本身，并未產(chǎn)生探索這些物理現(xiàn)象原因的需要。二是對物理有操作興趣，他們要求通過自己的活動對自然現(xiàn)象和實驗結果施加影響，如我曾對我校初中二年級兩個班做過調查。當提供玩具電機，根據(jù)自愿的原則號召學生自己動手做小電扇，結果93﹪的學生都做了，這說明他們對動手操作具有濃厚的興趣。三是對物理具有因果認識的興趣，他們的興趣中心已由了解怎樣改變現(xiàn)象發(fā)展到進一步探求現(xiàn)象變化的原因，理解它的實質，也就是對事物的因果關系特別感興趣。
鑒于上述分析，初中學生學習物理的興趣主要是直接興趣和操作興趣，其特點是新奇、具體、操作、實踐。因而在初中物理教學中重視觀察思考和物理實驗，不僅是物理學科本身特點的需要，也是適應學生的學習心理、培養(yǎng)學習興趣的需要。
3.如何在探究活動中培養(yǎng)學生的興趣
物理教學中，為了培養(yǎng)學生的學習興趣，就必須挖掘物理學本身的潛力，充分利用初中學生好動的特點，加強操作，在活動中傳授知識，讓學生在參與中進行學習，進而產(chǎn)生學習的興趣。所以探究性活動以探究式實驗為主，它的主要目的是學生通過觀察歸納認識物理規(guī)律、訓練實驗技能，它具有讓學生“發(fā)現(xiàn)”的意義，即讓學生通過實驗現(xiàn)象的分析和歸納，總結出一定的物理規(guī)律。
3.1探究式演示實驗
演示實驗具有直觀性強，具體形象等優(yōu)點，它是教師根據(jù)教學內容，為了便于學生的理解和知識掌握而在課堂教學中進行的一種實驗，把用語言不能解釋清楚的物理問題展現(xiàn)在學生面前，便于學生的理解，而且演示實驗可以活躍課堂氣氛，學生對之興趣濃厚。如上序言課時，我們?yōu)榻虒W準備了豐富的演示實驗，給學生留下了深刻的印象。比如，我演示了“當燒瓶中水燒開的水停止沸騰后，往燒瓶上澆冷水，燒瓶中的水又重新沸騰”、“向倒置的漏斗中吹氣時，里邊的乒乓球不會下落”的實驗，所有的學生都很好奇，對這些現(xiàn)象都很感興趣。
3.2探究式學生實驗
學生除了喜歡看教師演示以外，更喜歡自己動手操作。在實驗中，既滿足了學生的好奇心、好動性，也鞏固加深了所學知識，還使學生積極參與學習，從而喚起他們學習的興趣。有些學生甚至能在實驗課中進行創(chuàng)造性的學習，并且發(fā)揮他們充分的想象力。另外，學生實驗還可以培養(yǎng)學生的學習態(tài)度和方法。實驗必須在一定規(guī)則下進行，學生在學習中不僅懂得了知識，而且掌握了學習方法，所以組織得好的學生實驗，可以促進學生的發(fā)展，也滿足和培養(yǎng)了學生的興趣。
4.如何設計探究性活動來培養(yǎng)學生的興趣呢？可以從以下幾個方面來考慮。
4.1從實驗原理設計活動
方法：教師提出需要學生研究的問題學生設計實驗實驗驗證得出結論填寫報告
如物理教材的“測量小燈泡的電阻”這一課。教師可先提出問題：“電流可以用電流表測量，電壓可以用電壓表測量，那么用什么方法測量電阻呢？”讓學生分析，在學生學習了歐姆定律之后，自然會想到先測出導體兩端的電壓和通過導體的電流，再通過歐姆定律來計算電阻，這樣就得出了用伏安法測電阻的實驗原理。然后根據(jù)實驗原理設計實驗，畫出電路圖，進行實驗。這樣設計實驗可以使學生能夠更好地運用歐姆定律，加深對歐姆定律的理解，激發(fā)學生的興趣。
4.2從實驗過程步驟出發(fā)設計活動
方法：教師對實驗步驟提出建議學生選擇對比實驗分析對比結果得出結論填寫報告
如上述實驗中，在學生明白實驗原理的情況下。教師可以對實驗過程提出建議：“當把電流表內接和外接時，兩種方法測得的結果一樣嗎？”讓學生選擇對比實驗，有的實驗組用內接法，有的實驗組用外接法，實驗完后對比實驗結果，討論使用在什么情況下使用內接法結果更準確一些，什么情況下使用外接法結果更準確一些，最后得出結論。
在教學過程中，鼓勵學生在實驗中使用不同的方法，通過對比實驗來研究哪種方法能達到最佳的實驗效果。這樣提高了學生的興趣，學生的積極性、主動性得到充分體現(xiàn)。
4.3從學生容易出錯的角度設計活動
方法：教師針對教材中某些“不許”、“不能”、“注意”等內容提出質疑要求解釋為什么學生實驗得出結論
如在學習電流表時，課本上有這樣的警示：“任何情況下都不能使電流表直接連到電源的兩極！”針對這一警示對學生提出質疑：為什么不能把電流表直接接到電源的兩極？讓解釋為什么，然后指導學生用試觸法把電流表接到兩節(jié)干電池的兩端。這樣學生通過觀察電流表的指針擺動，會得出：“當把電流表直接接到電源兩極時，通過電流表的電流會很大”的結論。這樣會損壞電流表，甚至會引起火災。
通過這一設計，培養(yǎng)學生對物理有因果認識的興趣，還能養(yǎng)成學生批判地吸收教科書上知識的習慣，培養(yǎng)學生的發(fā)現(xiàn)問題，并積極探索解決的精神，更能培養(yǎng)學生的邏輯思維能力。
參考文獻
[1]課程教材研究所 物理課程教材研究開發(fā)中心.義務教育課程標準實驗教科書.北京：人民教育出版社，2003.
[2]山西省教育科學院研究院 山西省教育學會.物理教學理論與實踐.2005（第25卷第11期）.
[3]閻金鐸，田世昆.初中物理教學通論.北京：高等教育出版社，1989.
為適應新世紀的科技發(fā)展和國際競爭需要，培養(yǎng)和造就具有良好科學素質的新型人才，已成為當今世界各國面向新世紀的基礎教育改革的一個重要目標?，F(xiàn)代物理教學改革的一個重要特征是，從強調知識內容向獲取知識的科學過程的轉變。與之相對應的，在物理教學中不僅要求學生對信息和結果進行存儲處理，更要充分利用科學過程對信息的感知、獲取、分析和處理的信息做出判斷和評價。因此，實驗對教師教學及學生學習有不可或缺的作用。物理實驗教學是物理課程的重要組成部分，它既是物理教學的重要基礎，又是物理教學的重要內容、方法和手段。在素質教育蓬勃發(fā)展的今天，物理課程實驗能力的培養(yǎng)已成為人們關注和研究的焦點。
2.目前實驗教學存在的問題
在目前的教學中，實驗講解及多媒體演示往往代替實驗操作，盡管仿真實驗很形象逼真，但不能取代真實的實驗，不進行分組實驗，不親自動手操作，學生的實驗操作能力就得不到鍛煉。以電學實驗為例，多媒體演示實驗過程中不會出現(xiàn)電路故障，不會有突況，學生認為實驗就是這么順利，不會隨機應變，不會思考解決實驗過程可能遇到的問題。比如連接電路時如果有一根導線是壞的、電流表是壞的該如何排除，電表指針反向偏轉、指針偏轉角度較小、滑動變阻器滑片滑動指針不動等等而這些情況又怎么解決。所以教師用講解、推理代替操作實驗是不行的。學生不進行實際操作，就會嚴重削弱學生的動手能力、分析問題及解決問題的能力，對學生以后的學習產(chǎn)生不好的影響。教師在實施教學的過程中應該精心設計實驗，讓學生多做實驗，切實指導學生實驗，充分發(fā)揮實驗的作用，提高學生的物理學習素質，讓實驗服務于教學。
實驗教學的課前準備費時費力，一個幾分鐘可以做完的實驗得花幾小時，甚至幾天的準備時間，對于教師而言，既要備課，又要準備實驗，工作量加大，因此就不做實驗。這種做法使學生遠離實驗，不能親自動手實踐操作。會讓學生動手能力嚴重削弱，同時學生不能用實驗驗證自己的觀點，從而對結論產(chǎn)生懷疑，最終造成學生記憶錯誤觀點的嚴重影響。
3.以電阻測量實驗為例
電阻測量實驗是物理電路實驗的重點，物理電阻測量實驗原理是歐姆定律、閉合電路的歐姆定律、串并聯(lián)電路的電流、電壓、電阻之間的關系。電阻測量實驗方法一般有幾種：多用電表測量法、伏安法、半偏法、比值法等，這里以伏安法為例。伏安法測電阻的原理為歐姆定律。理論上講，只要測出電阻兩端的電壓、電流，求出其比值即可得到待測電阻的阻值。在實際學習中，由于測量過程中所用的電表的內阻不可忽視，就產(chǎn)生兩種接線方法：電流表內接法和電流表外接法。對于這兩種電表接法，一直是學生學習的難點，如果只是進行講解，沒有進行分組實驗，在測試中看著電路圖，連接電路，學生可以知道電流表采用的是哪一種接線方法。但是如果讓學生分析連接好的電路，說明此時的電路采用的是哪一種接線方法時，部分學生茫然。鑒于此種情況，如果老師帶著學生進行了分組實驗，就會發(fā)現(xiàn)，大部分學生都能理解電流表的接線方法，并且對電路的連接、電路圖的規(guī)劃的理解都有很大幫助。
離開實驗本身，單純在黑板上講解，照本宣讀，不過是紙上談兵，不能調動學生的學習積極性。通過實驗操作，發(fā)揮學生對物體的敏感性較高的特點，可以對學生理解相關物理知識的程度進行強化。用實驗手段探究物理規(guī)律、發(fā)現(xiàn)變化、聯(lián)系，并從中學習科學的研究方法，培養(yǎng)創(chuàng)造意識，訓練科學方法，對學生未來的發(fā)展有不可替代的作用。在操作實驗的訓練過程中，教師引導學生觀察、思考并解決在實驗中出現(xiàn)的問題，感受突況對實驗結果產(chǎn)生的影響，克服各種不利條件，最終得到正確的結論。通過解決突況提高學生的成就感，體會學習帶來的樂趣，加大學生對知識點的掌握力度。
1. 電流表的內接與外接.由于電流表、電壓表內阻的影響，不管采用電流表內接還是外接，都將引起實驗誤差.內接的實驗誤差是由于電流表的分壓作用而產(chǎn)生的，由串聯(lián)電路中電壓與電阻成正比可知，當RARx時，電壓表的分流作用可以忽略不計，此時測量值很接近真實值，可見測量小電阻時宜采用電流表外接法.
2. 滑動變阻器的連接方式.在用滑動變阻器作為控制電路時，限流電路一般選用最大阻值和待測電阻阻值相差不多或大幾倍（在2-5倍最好）的滑動變阻器，這樣既便于調節(jié)，又使得待測電阻兩端電壓的變化范圍比較大，過小不能有效的控制電流，過大則會造成電流值跳躍太大；分壓電路一般選用最大阻值小于待測電阻阻值（在0.1-0.5倍之間為好）的滑動變阻器，阻值小些便于操作.限流電路和分壓電路的選擇可參考以下幾點：（1）待測電阻兩端電壓要求變化范圍較大，或要求從零連續(xù)可調時，應選擇分壓電路；（2）如果采用限流電路，電路中的最小電流大于電流表量程或待測電阻的額定電流時，則應選擇分壓電路；（3）如果滑動變阻器的最大阻值比待測電阻小的多，為了能使待測電阻兩端電壓有較大變化，則應選擇分壓電路；（4）如果滑動變阻器的阻值與待測電阻的阻值相差不多，兩種電路都可以對待測電阻的電壓和電流進行有效、方便的控制，則可以任選其中一種控制電路，此時應優(yōu)先選用限流電路，因為限流式接法總功率較小.
3. 電表量程選擇.電表量程選擇應同時兼顧安全性和準確性原則.通過電源、電表、滑動變阻器、用電器的電流不能超過其允許的最大電流；在保證電表安全的前提下，盡量選擇小量程，因為指針偏轉角度越大，測量誤差越小，一般要使指針偏轉在滿偏角度的1/3以上.
4. 實物連線.依據(jù)電路原理圖進行實物連線時，應注意以下幾點：（1）連接電表應注意量程選擇正確，正負接線柱不要接錯；（2）各導線都應接在接線柱上，不應在導線中間出現(xiàn)交叉；（3）對于滑動變阻器的連接，要搞清楚接入電路的是哪一部分，在接線時要特別注意不能將線接到滑動觸頭上；（4）用鉛筆畫線，以便改錯.連線方式一般先從電源正極開始，到開關，再到滑動變阻器等，安順序將干路中要串聯(lián)的元件依次串聯(lián)起來，然后將要并聯(lián)的元件再并聯(lián)到電路中去.
一、練習使用多用電表
高中階段主要考查多用電表測電阻，其原理是閉合電路的歐姆定律，由于刻度不均勻，測電阻時不估讀，指針在中央附近時誤差較小.
【例1】 某同學測量一只未知阻值的電阻.他先用多用電表進行測量，按照正確的步驟操作后，測量的結果如圖①所示.請你讀出其阻值大小為_______Ω.為了使測量的結果更準確，該同學應將選擇開關打到__________（填“×100”或“×1”）擋，進行________檔調零后重新測量.
解析：多用電表所測電阻值為示數(shù)乘以倍率，即100Ω×10=1000Ω；由于指針偏轉角度很小，應當換大倍率的檔位，即將選擇開關打到×100擋；用多用電表測電阻前應進行歐姆檔調零，換檔必須重新進行歐姆檔調零后才能重新測量.
【點評】本題考查了多用電表測電阻操作的兩個關鍵環(huán)節(jié)，一是讀數(shù)；二是換檔與調零.
二、伏安法測電阻
伏安法測電阻的原理是歐姆定律R=，有很多電學實驗題可以轉化為伏安法測電阻，如測金屬絲的電阻率、描繪電阻的伏安特性曲線、測小燈泡的電功率等.
【例2】某物理興趣小組要精確測量一只電流表G（量程為1mA、內阻約為100Ω） 的內阻.實驗室中可供選擇的器材有：
電流表A1：量程為3mA，內阻約為200Ω；
電流表A2：量程為0.6A，內阻約為0.1Ω；
定值電阻R1：阻值為10Ω；
定值電阻R2：阻值為60Ω；
滑動變阻器R3：最大電阻20Ω，額定電流1.5A；
直流電源E：電動勢1.5V，內阻0.5Ω；
開關，導線若干.
（1）在方框中畫出你設計的實驗電路圖并注明所選儀器的代號.
（2）接照你設計的電路進行實驗，測得電流表A的示數(shù)為I1，電流表G的示數(shù)為I2，則電流表G的內阻的表達式為rg= .
解析：本題從給出的條件看仍是伏安法測電阻，伏安法電阻分電流表內接和外接兩種情況，控制電路滑動變阻器有限流式和分壓式兩種情況，共有四種組合，如圖3所示.
以上四個電路原理圖就是我們進行伏安法測電阻設計電路的思維起點，由于測電流表內阻約為100，而滑動變阻器的最大阻值為20，小于待測電阻阻值，控制電路中滑動變壓器采用分壓式連接，這部分好分析.
待測電流表的電流自身顯示，難點是如何測其兩端電壓，只給出了電流表且內阻準確值不知.電流表和電壓表本質是一樣，都是由電流表頭改裝而成，內阻已知的電流表可做電壓表用，內阻已知的電壓表可做電壓表用.這樣內阻不確定的電流表只能跟待測電流串聯(lián)，如圖④所示
題中給出的定值電阻，可用定值電阻與測待測電流表并聯(lián)，測其兩端電壓，如圖⑤所示
由上圖可知，通過定值電阻的電流為電流表示數(shù)減去待測電流表的示數(shù)，這樣就可計算出定值電阻兩端電壓，即待測電流表兩端電壓.由于待測電流表量程為1mA，因此所選電流表為量程是3mA的A1；根據(jù)待測電流表的大約阻值和并聯(lián)分流可知定值電阻選阻值為60的R2.所設計的測量電流表內阻的電路原理圖如圖⑥所示.
（2）由電路圖可得（I1-I2）R2=I2rg，解得電流表內阻為Rg=R2.
【點評】本題測電流表內阻，比較新穎，但本質仍是伏安法測電阻.電壓表和電流表是由電流表頭串聯(lián)分壓電阻和并聯(lián)分流電阻改裝而成，本質相同.內阻已知的電流表可作電壓表用；內阻已知的電壓表可作電流表用.
三、測電源的電動勢的內阻
測電源的電動勢和內阻的原理是閉合電路的歐姆定律E=U+Ir，在電源的U—I圖像中，圖線在縱軸上的截距等于電源的電動勢，斜率的絕對值在數(shù)值上等于電源的內阻.
【例3】（2012屆汕頭市模擬）某研究性學習小組利用圖甲所示電路測量電池組的電動勢E和內阻r.根據(jù)實驗數(shù)據(jù)繪出如圖⑥所示的R-圖線，其中R為電阻箱讀數(shù)，I為電流表讀數(shù)，由此可以得到：E=______V，r=______Ω.
解析：根據(jù)閉合電路歐姆定律，測量電源的電動勢和內電阻，需要得到電源的路端電壓和通過電源的電流，實驗原理圖如圖8所示.
在本實驗中沒有電壓表，但是可以用電阻箱和電流表串聯(lián)充當電壓表，測量電源的路端電壓，通過電流表的電流也是通過電源的電流，所以只需要將電流表和電阻箱串聯(lián)接在電源兩端即可，本實驗的原理如題中圖6（甲）所示.
由閉合電路歐姆定律有E=I（R+r），解得R=E-r，則R-圖像的斜率即為電池組電動勢的大小，即E=2.4（或2.5）V，圖象縱軸截距的絕對值為電池組的內阻r=1 Ω.
【點評】要明確圖線截距和斜率的物理意義，應寫出縱軸和橫軸所表示物理量的函數(shù)表達式.本題由于沒有考慮電流表內阻，故所測電池組內阻值比真實值偏大.
近幾年高考實驗試題的設計本著源于教材而不拘泥于教材的原則，力圖通過筆試的形式來考查學生的實驗能力，同時也希望通過考查一些簡單的設計性實驗來鑒別學生獨立解決新問題的能力和知識的遷移能力.因此教材中的實驗原理和方法是處理實驗問題的思維起點，在此基礎上進行轉化和遷移便可將實驗題迎刃而解.因此備考物理實驗題，一是要切實做好課本上的學生分組實驗，二是要弄懂實驗原理、掌握實驗方法.
一、伏安法測電阻實驗教學的教學目標
本課程的知識目標在于：第一，對伏安法測電阻的原理加以理解；第二，了解伏安法測電阻的內接方法與外接方法；第三，理解兩種方法存在誤差的原因，在實際操作中可以做出正確的選擇.能力目標定位：通過課程學習提高學生分析問題的能力，培養(yǎng)他們細心操作與認真觀察的學習習慣.教學重點是伏安法測量電阻的誤差分析.教學方法采用引導法、講解法、分析法以及問題探索式教學方法.
二、教學設計
1．復習引入
電路中的電阻器是必不可少的主要元件，要了解阻值的大小就要利用各種測量方法.本節(jié)課學習一種新的測量電阻的方法，即伏安法測量電阻.首先展示定值電阻與小燈泡等實驗用品，提出問題：測量電阻需要知道的物理量為燈泡兩端的電壓以及通過燈泡的電流，測量工具為電壓表與電流表，并引出實驗原理，即歐姆定律，引導學生求出實驗的依據(jù)原理，即R=U/I，使得實驗更有針對性.
2．實驗過程
（1）設計電路
通過復習舊知識可以得出，通常測量電阻的基本原理即為歐姆定律，引導學生嘗試將測量定值電阻與小燈泡電阻的實驗電路圖畫出來.教師對學生所設計的電路圖要進行巡視輔導與檢查，并引導他們對自己所設計的電路圖進行討論，討論其合理性，是否可以將燈泡的電阻值測量出來.提出問題：假如小燈泡的工作狀態(tài)不同，如何測量其電阻值，并且說出電路圖的改進方法，即需要把一個滑動變阻器串聯(lián)在電路中，從而燈泡兩端的電壓以及通過燈泡的電流值就會發(fā)生改變，最終可以測量出不同工作狀態(tài)下小燈泡的電阻值.要求學生將改進后的實驗電路圖畫出來.因為電壓表也稱為伏特表，而電流表也稱為安培表，因此本課程介紹的這種利用電壓表與電流表實現(xiàn)電阻值測量的方法也就伏安法.
（2）實驗步驟
第一步，先按照電路圖擺放好實驗器材.
第二步，根據(jù)電路圖將電路正確連接起來.在連接實驗電路過程中需要注意幾點：首先，連接電路的過程中要斷開開關；其次，選擇量程適用的電壓表與電流表，并注意不要弄反“+”、“－”接線柱；再次，滑動變阻器的連接方法為“一上一下”，滑片在閉合開關前要處于阻值最大的位置，并思考線路中滑動變阻器的實際作用.
第三步，對定值電阻的阻值進行測量，經(jīng)過檢查后將開關閉合，緩慢移動變阻器的滑片，將三組數(shù)據(jù)分別記錄下來：U（V）、I（A）以及R（Ω），最后算出R的平均值，經(jīng)過多次測量算出平均值將誤差降至最低.需要注意的是，因為在不同的工作狀態(tài)下電阻的阻值存在差異，所以在某種狀態(tài)下的電阻可以利用多次測量取平均數(shù)的方法來減少測量誤差.采用多次測量取平均數(shù)的方法需要一個前提條件，即測量電阻在同一狀態(tài)下的電阻值.
第四步，測量小燈泡的電阻.在測量前使得燈光泡處于三種不同的狀態(tài)，即暗紅——燈泡兩端的電壓為1V，微弱發(fā)光——燈泡兩端的電壓為1.5V，正常發(fā)光——燈泡兩端的電壓為2.5V，然后分別測量各種狀態(tài)下小燈泡的電壓值與電流值，并且在實驗時可以將手放在燈泡下，感受小燈泡處于不同狀態(tài)時的溫度：燈絲的溫度越高，電阻的值也就越大.
第五步，計算出在不同亮度狀態(tài)下小燈泡燈絲的電阻值，找出其中的規(guī)律，并討論是否有必要求取電阻的平均值.
在實驗過程中教師要注意巡視輔導，注意學生的實驗細節(jié)，如學生連接電路的方法是否正確，為了便于分析實驗結論，還要注意在允許的范圍內將三組實驗數(shù)據(jù)的差距盡量拉大，還要注意不要由于電流過大損壞實驗器材.
（3）分析與論證
一、 定值電阻的測量
實驗原理R＝U/I
實驗器材直流電源、電流表、電壓表、開關、待測電阻、滑動變阻器、導線
設計電路圖
實驗步驟
1.按照電路圖1連接實物電路.
2.移動滑動變阻器的滑片，改變滑動變阻器的阻值，記錄多組電流值和電壓值.
3.對多次實驗測得的電阻求導體電阻的平均值.
注意事項
1.設計好實驗電路，畫出正確的電路圖，是伏安法測電阻實驗的關鍵.
2.選擇實驗器材時，應考慮器材的規(guī)格和性能、電源電壓、電流表和電壓表的量程、待測電阻和滑動變阻器允許通過的最大電流必須統(tǒng)一考慮.
如待測電阻約60Ω，電源電壓為1.5V，雖然電壓表的量程選用0～3V，電流表的量程選用0～0.6A，并不會損壞儀表.但通過計算可知，即使滑動變阻器取最小值（為零），最大電流也只有約0.025A，這樣小的電流用實驗室中常用的電流表是不能較為準確測量的，因此所用的電源電壓必須加大或將待測電阻的阻值減小，同時將兩電表的量程作相應的改變.又如待測電阻約為5Ω，電源電壓用12V，電壓表的量程選用0～15V，由計算知，待測電阻和滑動變阻器中的最大電流約為2.4A，因此電流表的量程應選用0～3A.必須注意該最大電流是否超過待測電阻和滑動變阻器允許通過的最大電流.
3. 根據(jù)電路圖，正確地連接電路是做好實驗的基礎.連接電路時應注意以下幾點：
（1）在連接電路過程中，開關S要始終處于斷開狀態(tài)；
（2）滑動變阻器R的滑片要放在使其接入電路中的電阻處于最大值的位置；
（3）選擇好電流表和電壓表的量程及認清其正、負接線柱.
4.實驗時，每次讀數(shù)后開關要及時斷開.因為導體電阻的大小除由導體本身因素決定外，還與溫度有關.當電流通過導體時，導體因發(fā)熱而電阻變大，長時間通電時，前、后測得的電阻值偏差較大.所以，每次讀數(shù)后應及時斷開開關，這樣測得的電阻值較為準確.
5.伏安法測電阻的原理是歐姆定律，根據(jù)變形公式R=U/I可知，要測電阻Rx的值，只要用電壓表測出Rx兩端的電壓，用電流表測出通過Rx的電流，用滑動變阻器來改變Rx兩端的電壓和通過Rx的電流，得到三組數(shù)據(jù)后計算出Rx的平均值即可.
誤差分析雖然伏安法測電阻在原理上非常簡單，但實際使用時由于電壓表和電流表本身都有電阻，電路中連入了電流表和電壓表之后，不可避免地改變了電路本身的電阻.伏安法測電阻時同學們一般采用圖1所示的電路，圖中電流表接在電壓表的外側稱外接法，這時電壓表直接測得電阻兩端的電壓U，但由于電壓表的分流作用，電流表測出的電流I是電阻與電壓表并聯(lián)部分的總電流，比通過電阻R的電流要大一些，因此，采用外接法測電阻時，測量值為R＝U/I，真實值為R＝U/（I－IV），所以計算出的電阻R要比導體電阻的真實值小些.實驗時如果知道被測電阻較小時，采用圖1的電路測量待測電阻的阻值，測量誤差較小.
實驗中有的同學采用圖2所示的電路，圖中電流表接在電壓表的內側稱為內接法，此時用電流表測得待測電阻中的電流為I，但由于電流表的與電阻R串聯(lián)有分壓作用，電壓表測出的電壓U是電阻和電流表的總電壓，比電阻R兩端的電壓要大一些，因此，采用內接法測電阻時，測量值為R＝U/I，真實值為R＝（U－UA）/I，所以計算出的電阻比待測電阻的真實值要大一些.當被測電阻值較大時，我們采用圖2的電路圖測量待測電阻的阻值誤差會小些，
同學們若能體會到兩種電路測出的阻值與真實值存在差異的原因，不僅更能理解伏安法測電阻的意義，而且還幫助我們能根據(jù)待測電阻值的大小選擇合適的測量電路，最大程度減小實驗產(chǎn)生的誤差.
二、結合實際拓展測量
伏安法測定值電阻的阻值時，最大的優(yōu)勢在于實驗中能直接通過電表讀出電流值、電壓值，能夠通過多次測量求平均值減小誤差.但是，實際條件下測電阻的實驗中往往會遇到缺少電表的情況，那么你將如何設計實驗測導體的電阻呢？
我們可以在已掌握伏安法測電阻的基礎上，結合題目中的條件和已給器材進行分析，可測出哪些物理量，還缺少哪些物理量，然后再依據(jù)已知和已測出的量，推算出缺少的物理量，完成這次測量.
如給定的是電流表，則要想辦法讓電流表也能充當電壓表的作用，即選擇一個定值電阻，將待測電阻與定值電阻并聯(lián)，把定值電阻與電流表串聯(lián)部分看成是電壓表，通過計算定值電阻兩端的電壓得到待測電阻兩端的電壓，再次接線測出該電路中待測電阻中的電流，如圖3所示.
同理，在只給出電壓表的條件下，則通過串聯(lián)的方法，把電壓表和定值電阻并聯(lián)看成電流表，計算出電路中的電流，再通過二次接線測得待測電阻兩端的電壓，如圖4所示.這兩種方法實際上是伏安法測電阻原理的延伸，起到了既能牢固掌握知識點又能培養(yǎng)、提高分析能力及創(chuàng)新能力的雙重作用.
三、應用知識服務生活
學習知識的最終目的是服務生產(chǎn)服務生活，課本中還安排了小燈泡電阻的測量實驗如圖5，要注意的是測量小燈泡電阻與測量定值電阻的電路在形式上相同，只是用小燈泡代替了定值電阻.在實驗中選定相同規(guī)格的燈泡，測出不同電壓時燈泡的電阻，通過記錄的電流及電壓，我們可以描出燈泡電阻的圖像，不難發(fā)現(xiàn)電壓與電流的比值不再成正比的規(guī)律.由此推斷，電燈的電阻值與燈絲的溫度有關，根據(jù)這個特點，人們設計了調光燈，方便了人們的生活.顯然，在用伏安法測燈泡電阻的實驗中，燈泡的電阻隨溫度的升高而增加，其影響較強.因此，實驗中不能用多次測量求平均的方法減小誤差.
四、典型例題
在伏安法測電阻的實驗中，要弄懂實驗原理，學會正確使用物理儀器，掌握計數(shù)、讀數(shù)和處理實驗結果的技巧.如電流表、電壓表的連接特點及“＋”、“-”極的接線位置，讀數(shù)前注意看接線柱以判斷量程，滑動變阻器的接線方法，阻值改變導致電路中電表示數(shù)變化等.
例1請你利用圖6所示的器材，測量小燈泡燈絲的電阻.
（1）把圖6中的實物電路用筆畫線代替導線連接完整.
（2）請根據(jù)實物電路在虛線框內畫出電路圖.
（3）在閉合開關前，滑動變阻器連入電路的阻值應最______，即滑片應位于_____端.
（4）閉合開關后，發(fā)現(xiàn)小燈泡不亮，電壓表有示數(shù)，電流表無示數(shù)，則電路中可能出現(xiàn)的故障是（）.
A.滑動變阻器開路B.電壓表短路
C.小燈泡短路D.小燈泡開路
（5）排除故障后，再次閉合開關，移動滑動變阻器的滑片，當電壓表的示數(shù)為1.8V時，電流表的示數(shù)如圖7所示，此時電流為_______A，燈絲的電阻是_______Ω.
解析 這道題是對伏安法測電阻實驗能力的考查.其中，在問題（1）（2）中，考查了實驗電路的連接和電路圖的畫法，是實驗的基礎.在問題（3）中，閉合開關前，滑動變阻器連入的阻值應該最大，這樣做的目的是為了保護電路，防止電路中電流過大，燒壞儀器，是伏安法測電阻實驗中的作用之一.此圖中，滑動變阻器的最大阻值端應該是A（左）端，考查了滑動變阻器的制造原理.在（4）中，閉合開關，發(fā)現(xiàn)小燈泡不亮，又因為電壓表有示數(shù)，電流表無示數(shù)，則故障應該是小燈泡處出現(xiàn)了斷路.問題（5）中是對電表讀數(shù)和基本計算的考查，電壓表示數(shù)為1.8V，電流表示數(shù)應為0.3A，則根據(jù)公式R=U/I計算，燈泡電阻應該為6Ω.
點評實驗基本技能是實驗的基礎，也是中考考查的重點，如電路連接、電表讀數(shù)、滑動變阻器的正確用法等問題.在平時的實驗中，對這些基本知識應熟練掌握.
例2在用伏安法測未知電阻R的實驗中，電源電壓為3V，R的值約為3Ω．滑動變阻器兩只，規(guī)格分別是“0.2A，50Ω”和“1A，20Ω”；電流表一只（量程0～0.6A和0～3A）；電壓表一只（量程0～3V和0～15V）．測量時，滑動變阻器應選______；電流表應選_____量程；電壓表應選_____量程．
本文僅以電流表外接時的情況為例來說明一些問題。
教參原文如下：根據(jù)閉合電路歐姆定律，兩次測量的方程為：
應該說這種理論推導方法通俗易懂，絕大多數(shù)學生還是能夠接受的。第一，在給學生講解時，應該讓學生明確該實驗的系統(tǒng)誤差是怎樣產(chǎn)生的：由于電流表有內阻，產(chǎn)生分壓使得電壓表的讀數(shù)比路端電壓的真實值小的結果，所以路端電壓要進行修正。第二，為了進一步培養(yǎng)學生的發(fā)散思維能力，我們是否還可以用圖像法和等效電源法來引導學生進行分析呢？
圖像法：我們可以先作出用電流表外接時的電源的U-I實驗圖像，如圖所示中的實線1。根據(jù)上述觀點，由于電流
等效電源法：在用電流表外接法測量電動勢和內電阻時，對于實驗者來說，他認為電壓表測量的就是真實的路端電壓，但是我們應該很清楚地看到電流表的存在。
如果我們把電流表看作是電源的一部分，即將電源和電流表看作為一個整體――等效電源（如圖所示的虛線
中學課本中還提到了用電阻箱和電流表測電源的電動勢和內電阻的問題，其系統(tǒng)誤差的分析完全可以等同于本文所說的電流表外接情況。
至于電流表內接時的情況以及用電阻箱和電壓表測電動勢和內電阻的問題我們也同樣可以用以上的三種方法來處理。簡單地說，因為這種情況下的系統(tǒng)誤差是由于電壓表的分流而產(chǎn)生的，所以當用圖像法進行分析時要對電流的測量值進行修正，而當用等效電源法進行分析時要將電壓表和電源看作一個整體，“等效電源”是由電源和電.
作為一名職業(yè)中學的教師，在“以能力為本位”的職業(yè)教育理念下，不僅要把知識傳授給學生，尤其重要的是如何教會他們學習知識的方法。在這種思想的引導下，在傳授知識的同時，思考如何培養(yǎng)學生學習時的思維能力就顯得尤其重要,特別是思考如何培養(yǎng)他們的思維。
我是一名電子電工專業(yè)課教師，在電工基礎教學中發(fā)現(xiàn)，電工的整個內容系統(tǒng)中，許多概念、定義和分析方法都似乎很相近。比如：伏安法測電阻時的兩種方法：電流表內接法和電流表外接法；電壓與電位；能量與熱量；阻抗、容抗和感抗等內容。學生們在學習這些關系緊密的知識概念時，總會互相混淆，腦子里一團亂麻。因此要掌握、理解并能很清晰地分析其差別就要使學生能夠在平常中見異常，在相同中見不同，即所謂的“”。只有在平常的教學中注重訓練學生的求異思維，才能使他們養(yǎng)成好的分析思維習慣和形成求異的分析能力。
例如，學習“伏安法測電阻”。這節(jié)內容是電工基礎中重要的一部分。學生們尤其容易混淆兩種方法：電流表內接和電流表外接。那么如何使學生能清楚區(qū)分呢？我認為通過實驗分析兩種測量方法產(chǎn)生的測量誤差來說明是最好的方法。能使學生們認識到平常中的不平常，相同中的不同，使學生很好地掌握伏安法測量電阻時，什么情況采用電流表內接，什么情況用電流表外接。在實際教學中，我是這樣做的：
實驗前，準備好一個電阻Rx，一個電壓表，一個電流表，以及電源和一些導線。
首先我選用這個阻值已知的電阻作為待測電阻Rx，并且Rx遠小于電壓表的內電阻Rv，實驗時分別用電流表內接和電流表外接兩種方法測量Rx的阻值；再將測量值與電阻的已知值進行比較，得出結果，最后指導學生分析測量的誤差。
其次選用第一個阻值已知的電阻（Rx遠小于電壓表的內電阻Rv）進行測量時，采用電流表外接的測量電路誤差??；在選擇第二個阻值已知的電阻（Rx遠大于電流表的內電阻RA）進行測量時，采用電流表內接的測量電路測量誤差小。通過測量誤差的分析比較，容易得出這樣的結論：當Rx＜Rv時，應采用電流表外接的測量電路；當Rx＞RA時，應采用電流表內接的測量電路。選用阻值已知的電阻作待測電阻Rx，并且Rx遠大于電流表的內電阻RA，分別用電流表內接和電流表外接兩種測量電路測量Rx的阻值；再將測量值與電阻的已知值進行比較，最后同樣指導學生分析測量的誤差。
在老師的引導下，讓同學們分析比較測量誤差：在選擇第一個阻值已知的電阻（Rx遠小于電壓表的內電阻Rv）進行測量時，采用電流表外接的測量電路誤差?。辉谶x擇第二個阻值已知的電阻（Rx遠大于電流表的內電阻RA）進行測量時，采用電流表內接的測量電路測量誤差小。通過測量誤差的分析比較，容易得出這樣的結論：當Rx＜Rv時，應采用電流表外接的測量電路；當Rx＞RA時，應采用電流表內接的測量電路。
通過實驗，讓學生們很直觀地了解比較兩種方法的相同和不同點，記憶更加深刻。一方面可以讓學生熟練掌握歐姆定律及其應用，更重要的是，學生在教師這種“有意識”的訓練過程中，逐步形成求異思維。
再比如在學習純電阻、純電感、純電容電路的阻抗、感抗和容抗時，因為是向量，對于公式的記憶應該沒有問題，但是同學們很容易將電感兩端電壓和電流的關系，電容兩端電壓和電流的關系混淆起來。為了在教學中不使它們混淆，可以用表的形式比較其相同及不同點。
注意給學生強調：電感兩端電壓超前電流90°，電容兩端電壓滯后電流90°，并讓學生牢固記憶掌握。
這樣，學生們不僅能很好地掌握伏安法測電阻方法以及區(qū)分電感電容兩端電壓電流關系，更重要的是在教師無意識的訓練過程中，逐漸形成了“”的思維方法。