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而伏安法測(cè)電阻中的電流表的連接方式是該實(shí)驗(yàn)的重要組成部分之一，伏安法測(cè)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(nèi)接法。由于電流表和電壓表內(nèi)阻對(duì)電路的影響，這兩種接法對(duì)電阻的測(cè)量都存在著系統(tǒng)誤差。本文將對(duì)這兩種電路產(chǎn)生系統(tǒng)誤差的原因以及在實(shí)際測(cè)量中如何選擇電路進(jìn)行比較詳細(xì)的分析，以期對(duì)老師們的課堂教學(xué)有所幫助。
一、伏安法測(cè)電阻的原理
用電壓表測(cè)出待測(cè)電阻兩端的電壓U，用電流表測(cè)出通過(guò)待測(cè)電阻的電流I，利用部分電路歐姆定律可以算出待測(cè)電阻的阻值Rx，即Rx=U/I，這就是待測(cè)電阻的測(cè)量值。
二、伏安法測(cè)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(cè)電阻Rx兩端的真實(shí)電壓，但由于電壓表內(nèi)阻分流的影響，電流表的示數(shù)比通過(guò)電阻的真實(shí)電流大，按這種電路測(cè)出的電阻值實(shí)質(zhì)上是電壓表內(nèi)阻和待測(cè)電阻Rx并聯(lián)后的總阻值，所以Rx測(cè)量值比真實(shí)值小。設(shè)電壓表的示數(shù)為U，電流表的示數(shù)為I，通過(guò)電阻的電流為IR，通過(guò)電壓表的電流為IV，則I=IR+IV，所以R真=>R測(cè)=測(cè)量值比真實(shí)值偏小。這里的系統(tǒng)誤差來(lái)源于電壓表的分流作用，分流越小，誤差越小，相對(duì)誤差δ=
=。所以該電路適合測(cè)量小電阻，即當(dāng)滿足條件Rx
2.電流表內(nèi)接法
在這種電路中，電流表的示數(shù)是通過(guò)待測(cè)電阻Rx的真實(shí)電流，但由于電流表內(nèi)阻分壓的影響，電壓表的示數(shù)比加在待測(cè)電阻Rx兩端的電壓大，所以按這種電路測(cè)出的待測(cè)電阻的阻值比真實(shí)值偏大。設(shè)電流表的示數(shù)為I，電壓表的示數(shù)為U，加在待測(cè)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(cè)=測(cè)量值比真實(shí)值偏大。這里的系統(tǒng)誤差來(lái)源于電流表的分壓，分壓越小，誤差越小，相對(duì)誤差δ=
=。所以該電路適合測(cè)量大電阻，即當(dāng)滿足條件Rx>>RA時(shí)，采用電流表內(nèi)接法測(cè)量系統(tǒng)誤差小。為了幫助學(xué)生理解和記憶電流表兩種連接方式的系統(tǒng)誤差特點(diǎn)，我在課堂教學(xué)中和同教研組的老師們共同總結(jié)了如下規(guī)律：“大內(nèi)偏大；小外偏小。”即：電阻值大的電阻采用電流表內(nèi)接法測(cè)量，測(cè)量值比真實(shí)值偏大；電阻值小的電阻采用電流表外接法測(cè)量，測(cè)量值比真實(shí)值偏小。
三、伏安法測(cè)電阻電流表連接方式的選擇方法
1.比較法。若已知待測(cè)電阻的大約值Rx，電流表的內(nèi)阻RA和電壓表的內(nèi)阻RV可以分別計(jì)算出電流表外接法的相對(duì)誤差和電流表內(nèi)接法的相對(duì)誤差兩個(gè)比值，然后進(jìn)行比較。
（1）若
（2）若>，則選用電流表內(nèi)接法，系統(tǒng)誤差小；
（3）若=，則電流表兩種接法都可以。
2.算術(shù)根法。若已知待測(cè)電阻的大約值Rx，電流表的內(nèi)阻RA和電壓表的內(nèi)阻RV可以分別計(jì)算出Rx和兩個(gè)比值，然后進(jìn)行比較。
（1）若Rx
（2）若Rx>，則選用電流表內(nèi)接法，系統(tǒng)誤差??；
做實(shí)驗(yàn)時(shí)，由于伏特表、安培表內(nèi)阻的影響，給實(shí)驗(yàn)帶來(lái)誤差，實(shí)驗(yàn)中根據(jù)電表的接法不同可有多種解法，常有外接法和內(nèi)接法兩種方法(如圖一)。
外接法的誤差來(lái)源于伏特表的分流，測(cè)量值小于真實(shí)值。當(dāng)伏特表的內(nèi)阻遠(yuǎn)大于待測(cè)電阻時(shí)，用外接法可減小誤差；內(nèi)接時(shí)誤差來(lái)源于安培表的分壓，測(cè)量值大于真實(shí)值，當(dāng)待測(cè)電阻遠(yuǎn)大于安培表的電阻時(shí)，用內(nèi)接法可減小誤差。
但是，不論是外接法還是內(nèi)接法，都會(huì)有誤差產(chǎn)生。如果在原電路的基礎(chǔ)上，稍作改進(jìn)，增加一個(gè)單刀雙擲開關(guān)，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(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器Rp和Rw，使電表讀數(shù)接近滿量程，但不超過(guò)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(guān)S2接1，調(diào)節(jié)Rw，使電表讀數(shù)接近滿量程，但不超過(guò)量程，記下電壓表、電流表的讀數(shù)U2、I2：U2/I2=rA+Rp；
3 待測(cè)電阻的真實(shí)阻值為Rx=U1/I1-U2/I2。
通過(guò)以上改進(jìn)，就可以消除由于伏特表和電流表內(nèi)阻帶來(lái)的誤差。
汽車轉(zhuǎn)彎的物理學(xué)思考
劉力平 潘久泰
受經(jīng)濟(jì)利益驅(qū)使，汽車嚴(yán)重超載、超高、超長(zhǎng)、超速已是司空見慣。汽車像火車似地從身邊呼嘯而過(guò)時(shí)，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(shù)中，汽車轉(zhuǎn)彎是一門必須研究和掌握的學(xué)問(wèn)。彎道行車或超車不慎，隨時(shí)都有可能發(fā)生意想不到的車禍。駕駛員如果熟知汽車轉(zhuǎn)彎的物理學(xué)原理，謹(jǐn)慎駕駛，便可避免車禍造成的財(cái)產(chǎn)損失和人員傷亡的事故。
汽車轉(zhuǎn)彎在物理學(xué)上稱為物體做圓周運(yùn)動(dòng)。做圓周運(yùn)動(dòng)的任何物體都需要適當(dāng)?shù)南蛐牧?lái)維持。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(dāng)提供的向心力大于所需要的向心力時(shí)，物體就做近心運(yùn)動(dòng)；當(dāng)提供的向心力不足時(shí)，物體就做離心運(yùn)動(dòng)；向心力完全消失時(shí)，物體將沿切線方向飛去。
汽車在平坦路面上轉(zhuǎn)彎時(shí)，靠地面提供的橫向摩擦力作向心力。當(dāng)駕車上、下坡轉(zhuǎn)彎時(shí)，路面橫向一般是內(nèi)低外高，像火車彎道是內(nèi)、外軌有適當(dāng)高度差一樣。此時(shí)，除地面的橫向摩擦力外，還有車身側(cè)傾所受重力和地面支撐力的合力來(lái)提供向心力。人跑步、騎單車、駕駛摩托等轉(zhuǎn)彎時(shí)，一定要適當(dāng)向彎內(nèi)側(cè)身，傾斜車體，且速度越大，傾斜角越大，才能順利通過(guò)彎道。
從向心力公式F=mv2／R可知：轉(zhuǎn)彎半徑R是衡量彎曲度大小程度的物理量，在車體質(zhì)量m和車速v不變時(shí)，R越大，轉(zhuǎn)大彎時(shí)所需向心力越少；R越小，轉(zhuǎn)小彎、急彎時(shí)所需向心力越大。假如不超載超速時(shí)所提供的向心力不足，且路況差，如濕滑、結(jié)冰、積雪等，就最容易發(fā)生側(cè)向翻車。
【關(guān)鍵詞】探究式興趣實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)
我國(guó)新一輪基礎(chǔ)教育改革已經(jīng)進(jìn)入到實(shí)驗(yàn)階段，現(xiàn)階段我們使用的《義務(wù)教育課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書》注重科學(xué)探究，強(qiáng)調(diào)以物理知識(shí)和技能為載體，讓學(xué)生經(jīng)歷科學(xué)探究的過(guò)程，學(xué)習(xí)科學(xué)探究的方法，培養(yǎng)科學(xué)探究精神、實(shí)踐能力、創(chuàng)新意識(shí)。因此，在物理課程中增設(shè)物理“探究活動(dòng)”的內(nèi)容是非常必要的。
1.探究式教學(xué)活動(dòng)
探究式教學(xué)是指在教師引導(dǎo)下，學(xué)生通過(guò)對(duì)問(wèn)題的獨(dú)立研究來(lái)發(fā)現(xiàn)、獲取知識(shí)的教學(xué)。其特點(diǎn)是要求學(xué)生通過(guò)對(duì)問(wèn)題的研究，獲得經(jīng)驗(yàn)或知識(shí)，以發(fā)展自己的創(chuàng)造才能；學(xué)生活動(dòng)在教學(xué)中處于主要地位，教師處于輔導(dǎo)地位；以學(xué)生的獨(dú)立研究和作業(yè)為基本方式；總是從問(wèn)題開始或通過(guò)分析資料提出假設(shè)，進(jìn)行推導(dǎo)與實(shí)驗(yàn)以解決問(wèn)題。探究式教學(xué)易激起學(xué)生的求知欲，引起興趣，提高學(xué)生獨(dú)立思考、分析、解決問(wèn)題的能力。
2.初中學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣特點(diǎn)
把握住初中學(xué)生對(duì)物理學(xué)習(xí)的興趣狀況和特點(diǎn)，對(duì)于激發(fā)和強(qiáng)化他們的興趣具有重要意義，初中學(xué)生的興趣大體有三種：一是對(duì)學(xué)習(xí)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(dòng)的物理現(xiàn)象和實(shí)驗(yàn)，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(duì)物理有操作興趣，他們要求通過(guò)自己的活動(dòng)對(duì)自然現(xiàn)象和實(shí)驗(yàn)結(jié)果施加影響，如我曾對(duì)我校初中二年級(jí)兩個(gè)班做過(guò)調(diào)查。當(dāng)提供玩具電機(jī)，根據(jù)自愿的原則號(hào)召學(xué)生自己動(dòng)手做小電扇，結(jié)果93﹪的學(xué)生都做了，這說(shuō)明他們對(duì)動(dòng)手操作具有濃厚的興趣。三是對(duì)物理具有因果認(rèn)識(shí)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(jìn)一步探求現(xiàn)象變化的原因，理解它的實(shí)質(zhì)，也就是對(duì)事物的因果關(guān)系特別感興趣。
鑒于上述分析，初中學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣主要是直接興趣和操作興趣，其特點(diǎn)是新奇、具體、操作、實(shí)踐。因而在初中物理教學(xué)中重視觀察思考和物理實(shí)驗(yàn)，不僅是物理學(xué)科本身特點(diǎn)的需要，也是適應(yīng)學(xué)生的學(xué)習(xí)心理、培養(yǎng)學(xué)習(xí)興趣的需要。
3.如何在探究活動(dòng)中培養(yǎng)學(xué)生的興趣
物理教學(xué)中，為了培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，就必須挖掘物理學(xué)本身的潛力，充分利用初中學(xué)生好動(dòng)的特點(diǎn)，加強(qiáng)操作，在活動(dòng)中傳授知識(shí)，讓學(xué)生在參與中進(jìn)行學(xué)習(xí)，進(jìn)而產(chǎn)生學(xué)習(xí)的興趣。所以探究性活動(dòng)以探究式實(shí)驗(yàn)為主，它的主要目的是學(xué)生通過(guò)觀察歸納認(rèn)識(shí)物理規(guī)律、訓(xùn)練實(shí)驗(yàn)技能，它具有讓學(xué)生“發(fā)現(xiàn)”的意義，即讓學(xué)生通過(guò)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的分析和歸納，總結(jié)出一定的物理規(guī)律。
3.1探究式演示實(shí)驗(yàn)
演示實(shí)驗(yàn)具有直觀性強(qiáng)，具體形象等優(yōu)點(diǎn)，它是教師根據(jù)教學(xué)內(nèi)容，為了便于學(xué)生的理解和知識(shí)掌握而在課堂教學(xué)中進(jìn)行的一種實(shí)驗(yàn)，把用語(yǔ)言不能解釋清楚的物理問(wèn)題展現(xiàn)在學(xué)生面前，便于學(xué)生的理解，而且演示實(shí)驗(yàn)可以活躍課堂氣氛，學(xué)生對(duì)之興趣濃厚。如上序言課時(shí)，我們?yōu)榻虒W(xué)準(zhǔn)備了豐富的演示實(shí)驗(yàn)，給學(xué)生留下了深刻的印象。比如，我演示了“當(dāng)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(shí)，里邊的乒乓球不會(huì)下落”的實(shí)驗(yàn)，所有的學(xué)生都很好奇，對(duì)這些現(xiàn)象都很感興趣。
3.2探究式學(xué)生實(shí)驗(yàn)
學(xué)生除了喜歡看教師演示以外，更喜歡自己動(dòng)手操作。在實(shí)驗(yàn)中，既滿足了學(xué)生的好奇心、好動(dòng)性，也鞏固加深了所學(xué)知識(shí)，還使學(xué)生積極參與學(xué)習(xí)，從而喚起他們學(xué)習(xí)的興趣。有些學(xué)生甚至能在實(shí)驗(yàn)課中進(jìn)行創(chuàng)造性的學(xué)習(xí)，并且發(fā)揮他們充分的想象力。另外，學(xué)生實(shí)驗(yàn)還可以培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)態(tài)度和方法。實(shí)驗(yàn)必須在一定規(guī)則下進(jìn)行，學(xué)生在學(xué)習(xí)中不僅懂得了知識(shí)，而且掌握了學(xué)習(xí)方法，所以組織得好的學(xué)生實(shí)驗(yàn)，可以促進(jìn)學(xué)生的發(fā)展，也滿足和培養(yǎng)了學(xué)生的興趣。
4.如何設(shè)計(jì)探究性活動(dòng)來(lái)培養(yǎng)學(xué)生的興趣呢？可以從以下幾個(gè)方面來(lái)考慮。
4.1從實(shí)驗(yàn)原理設(shè)計(jì)活動(dòng)
方法：教師提出需要學(xué)生研究的問(wèn)題學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證得出結(jié)論填寫報(bào)告
如物理教材的“測(cè)量小燈泡的電阻”這一課。教師可先提出問(wèn)題：“電流可以用電流表測(cè)量，電壓可以用電壓表測(cè)量，那么用什么方法測(cè)量電阻呢？”讓學(xué)生分析，在學(xué)生學(xué)習(xí)了歐姆定律之后，自然會(huì)想到先測(cè)出導(dǎo)體兩端的電壓和通過(guò)導(dǎo)體的電流，再通過(guò)歐姆定律來(lái)計(jì)算電阻，這樣就得出了用伏安法測(cè)電阻的實(shí)驗(yàn)原理。然后根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，畫出電路圖，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。這樣設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)可以使學(xué)生能夠更好地運(yùn)用歐姆定律，加深對(duì)歐姆定律的理解，激發(fā)學(xué)生的興趣。
4.2從實(shí)驗(yàn)過(guò)程步驟出發(fā)設(shè)計(jì)活動(dòng)
方法：教師對(duì)實(shí)驗(yàn)步驟提出建議學(xué)生選擇對(duì)比實(shí)驗(yàn)分析對(duì)比結(jié)果得出結(jié)論填寫報(bào)告
如上述實(shí)驗(yàn)中，在學(xué)生明白實(shí)驗(yàn)原理的情況下。教師可以對(duì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程提出建議：“當(dāng)把電流表內(nèi)接和外接時(shí)，兩種方法測(cè)得的結(jié)果一樣嗎？”讓學(xué)生選擇對(duì)比實(shí)驗(yàn)，有的實(shí)驗(yàn)組用內(nèi)接法，有的實(shí)驗(yàn)組用外接法，實(shí)驗(yàn)完后對(duì)比實(shí)驗(yàn)結(jié)果，討論使用在什么情況下使用內(nèi)接法結(jié)果更準(zhǔn)確一些，什么情況下使用外接法結(jié)果更準(zhǔn)確一些，最后得出結(jié)論。
在教學(xué)過(guò)程中，鼓勵(lì)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中使用不同的方法，通過(guò)對(duì)比實(shí)驗(yàn)來(lái)研究哪種方法能達(dá)到最佳的實(shí)驗(yàn)效果。這樣提高了學(xué)生的興趣，學(xué)生的積極性、主動(dòng)性得到充分體現(xiàn)。
4.3從學(xué)生容易出錯(cuò)的角度設(shè)計(jì)活動(dòng)
方法：教師針對(duì)教材中某些“不許”、“不能”、“注意”等內(nèi)容提出質(zhì)疑要求解釋為什么學(xué)生實(shí)驗(yàn)得出結(jié)論
如在學(xué)習(xí)電流表時(shí)，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(duì)這一警示對(duì)學(xué)生提出質(zhì)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(dǎo)學(xué)生用試觸法把電流表接到兩節(jié)干電池的兩端。這樣學(xué)生通過(guò)觀察電流表的指針擺動(dòng)，會(huì)得出：“當(dāng)把電流表直接接到電源兩極時(shí)，通過(guò)電流表的電流會(huì)很大”的結(jié)論。這樣會(huì)損壞電流表，甚至?xí)鸹馂?zāi)。
通過(guò)這一設(shè)計(jì)，培養(yǎng)學(xué)生對(duì)物理有因果認(rèn)識(shí)的興趣，還能養(yǎng)成學(xué)生批判地吸收教科書上知識(shí)的習(xí)慣，培養(yǎng)學(xué)生的發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，并積極探索解決的精神，更能培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維能力。
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為適應(yīng)新世紀(jì)的科技發(fā)展和國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)需要，培養(yǎng)和造就具有良好科學(xué)素質(zhì)的新型人才，已成為當(dāng)今世界各國(guó)面向新世紀(jì)的基礎(chǔ)教育改革的一個(gè)重要目標(biāo)?，F(xiàn)代物理教學(xué)改革的一個(gè)重要特征是，從強(qiáng)調(diào)知識(shí)內(nèi)容向獲取知識(shí)的科學(xué)過(guò)程的轉(zhuǎn)變。與之相對(duì)應(yīng)的，在物理教學(xué)中不僅要求學(xué)生對(duì)信息和結(jié)果進(jìn)行存儲(chǔ)處理，更要充分利用科學(xué)過(guò)程對(duì)信息的感知、獲取、分析和處理的信息做出判斷和評(píng)價(jià)。因此，實(shí)驗(yàn)對(duì)教師教學(xué)及學(xué)生學(xué)習(xí)有不可或缺的作用。物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)是物理課程的重要組成部分，它既是物理教學(xué)的重要基礎(chǔ)，又是物理教學(xué)的重要內(nèi)容、方法和手段。在素質(zhì)教育蓬勃發(fā)展的今天，物理課程實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ呐囵B(yǎng)已成為人們關(guān)注和研究的焦點(diǎn)。
2.目前實(shí)驗(yàn)教學(xué)存在的問(wèn)題
在目前的教學(xué)中，實(shí)驗(yàn)講解及多媒體演示往往代替實(shí)驗(yàn)操作，盡管仿真實(shí)驗(yàn)很形象逼真，但不能取代真實(shí)的實(shí)驗(yàn)，不進(jìn)行分組實(shí)驗(yàn)，不親自動(dòng)手操作，學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作能力就得不到鍛煉。以電學(xué)實(shí)驗(yàn)為例，多媒體演示實(shí)驗(yàn)過(guò)程中不會(huì)出現(xiàn)電路故障，不會(huì)有突況，學(xué)生認(rèn)為實(shí)驗(yàn)就是這么順利，不會(huì)隨機(jī)應(yīng)變，不會(huì)思考解決實(shí)驗(yàn)過(guò)程可能遇到的問(wèn)題。比如連接電路時(shí)如果有一根導(dǎo)線是壞的、電流表是壞的該如何排除，電表指針?lè)聪蚱D(zhuǎn)、指針偏轉(zhuǎn)角度較小、滑動(dòng)變阻器滑片滑動(dòng)指針不動(dòng)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(shí)驗(yàn)是不行的。學(xué)生不進(jìn)行實(shí)際操作，就會(huì)嚴(yán)重削弱學(xué)生的動(dòng)手能力、分析問(wèn)題及解決問(wèn)題的能力，對(duì)學(xué)生以后的學(xué)習(xí)產(chǎn)生不好的影響。教師在實(shí)施教學(xué)的過(guò)程中應(yīng)該精心設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生多做實(shí)驗(yàn)，切實(shí)指導(dǎo)學(xué)生實(shí)驗(yàn)，充分發(fā)揮實(shí)驗(yàn)的作用，提高學(xué)生的物理學(xué)習(xí)素質(zhì)，讓實(shí)驗(yàn)服務(wù)于教學(xué)。
實(shí)驗(yàn)教學(xué)的課前準(zhǔn)備費(fèi)時(shí)費(fèi)力，一個(gè)幾分鐘可以做完的實(shí)驗(yàn)得花幾小時(shí)，甚至幾天的準(zhǔn)備時(shí)間，對(duì)于教師而言，既要備課，又要準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)，工作量加大，因此就不做實(shí)驗(yàn)。這種做法使學(xué)生遠(yuǎn)離實(shí)驗(yàn)，不能親自動(dòng)手實(shí)踐操作。會(huì)讓學(xué)生動(dòng)手能力嚴(yán)重削弱，同時(shí)學(xué)生不能用實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證自己的觀點(diǎn)，從而對(duì)結(jié)論產(chǎn)生懷疑，最終造成學(xué)生記憶錯(cuò)誤觀點(diǎn)的嚴(yán)重影響。
3.以電阻測(cè)量實(shí)驗(yàn)為例
電阻測(cè)量實(shí)驗(yàn)是物理電路實(shí)驗(yàn)的重點(diǎn)，物理電阻測(cè)量實(shí)驗(yàn)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(guān)系。電阻測(cè)量實(shí)驗(yàn)方法一般有幾種：多用電表測(cè)量法、伏安法、半偏法、比值法等，這里以伏安法為例。伏安法測(cè)電阻的原理為歐姆定律。理論上講，只要測(cè)出電阻兩端的電壓、電流，求出其比值即可得到待測(cè)電阻的阻值。在實(shí)際學(xué)習(xí)中，由于測(cè)量過(guò)程中所用的電表的內(nèi)阻不可忽視，就產(chǎn)生兩種接線方法：電流表內(nèi)接法和電流表外接法。對(duì)于這兩種電表接法，一直是學(xué)生學(xué)習(xí)的難點(diǎn)，如果只是進(jìn)行講解，沒(méi)有進(jìn)行分組實(shí)驗(yàn)，在測(cè)試中看著電路圖，連接電路，學(xué)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(xué)生分析連接好的電路，說(shuō)明此時(shí)的電路采用的是哪一種接線方法時(shí)，部分學(xué)生茫然。鑒于此種情況，如果老師帶著學(xué)生進(jìn)行了分組實(shí)驗(yàn)，就會(huì)發(fā)現(xiàn)，大部分學(xué)生都能理解電流表的接線方法，并且對(duì)電路的連接、電路圖的規(guī)劃的理解都有很大幫助。
離開實(shí)驗(yàn)本身，單純?cè)诤诎迳现v解，照本宣讀，不過(guò)是紙上談兵，不能調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。通過(guò)實(shí)驗(yàn)操作，發(fā)揮學(xué)生對(duì)物體的敏感性較高的特點(diǎn)，可以對(duì)學(xué)生理解相關(guān)物理知識(shí)的程度進(jìn)行強(qiáng)化。用實(shí)驗(yàn)手段探究物理規(guī)律、發(fā)現(xiàn)變化、聯(lián)系，并從中學(xué)習(xí)科學(xué)的研究方法，培養(yǎng)創(chuàng)造意識(shí)，訓(xùn)練科學(xué)方法，對(duì)學(xué)生未來(lái)的發(fā)展有不可替代的作用。在操作實(shí)驗(yàn)的訓(xùn)練過(guò)程中，教師引導(dǎo)學(xué)生觀察、思考并解決在實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的問(wèn)題，感受突況對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生的影響，克服各種不利條件，最終得到正確的結(jié)論。通過(guò)解決突況提高學(xué)生的成就感，體會(huì)學(xué)習(xí)帶來(lái)的樂(lè)趣，加大學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的掌握力度。
1. 電流表的內(nèi)接與外接.由于電流表、電壓表內(nèi)阻的影響，不管采用電流表內(nèi)接還是外接，都將引起實(shí)驗(yàn)誤差.內(nèi)接的實(shí)驗(yàn)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(dāng)RARx時(shí)，電壓表的分流作用可以忽略不計(jì)，此時(shí)測(cè)量值很接近真實(shí)值，可見測(cè)量小電阻時(shí)宜采用電流表外接法.
2. 滑動(dòng)變阻器的連接方式.在用滑動(dòng)變阻器作為控制電路時(shí)，限流電路一般選用最大阻值和待測(cè)電阻阻值相差不多或大幾倍（在2-5倍最好）的滑動(dòng)變阻器，這樣既便于調(diào)節(jié)，又使得待測(cè)電阻兩端電壓的變化范圍比較大，過(guò)小不能有效的控制電流，過(guò)大則會(huì)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(cè)電阻阻值（在0.1-0.5倍之間為好）的滑動(dòng)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(diǎn)：（1）待測(cè)電阻兩端電壓要求變化范圍較大，或要求從零連續(xù)可調(diào)時(shí)，應(yīng)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(cè)電阻的額定電流時(shí)，則應(yīng)選擇分壓電路；（3）如果滑動(dòng)變阻器的最大阻值比待測(cè)電阻小的多，為了能使待測(cè)電阻兩端電壓有較大變化，則應(yīng)選擇分壓電路；（4）如果滑動(dòng)變阻器的阻值與待測(cè)電阻的阻值相差不多，兩種電路都可以對(duì)待測(cè)電阻的電壓和電流進(jìn)行有效、方便的控制，則可以任選其中一種控制電路，此時(shí)應(yīng)優(yōu)先選用限流電路，因?yàn)橄蘖魇浇臃偣β瘦^小.
3. 電表量程選擇.電表量程選擇應(yīng)同時(shí)兼顧安全性和準(zhǔn)確性原則.通過(guò)電源、電表、滑動(dòng)變阻器、用電器的電流不能超過(guò)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?yàn)橹羔樒D(zhuǎn)角度越大，測(cè)量誤差越小，一般要使指針偏轉(zhuǎn)在滿偏角度的1/3以上.
4. 實(shí)物連線.依據(jù)電路原理圖進(jìn)行實(shí)物連線時(shí)，應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：（1）連接電表應(yīng)注意量程選擇正確，正負(fù)接線柱不要接錯(cuò)；（2）各導(dǎo)線都應(yīng)接在接線柱上，不應(yīng)在導(dǎo)線中間出現(xiàn)交叉；（3）對(duì)于滑動(dòng)變阻器的連接，要搞清楚接入電路的是哪一部分，在接線時(shí)要特別注意不能將線接到滑動(dòng)觸頭上；（4）用鉛筆畫線，以便改錯(cuò).連線方式一般先從電源正極開始，到開關(guān)，再到滑動(dòng)變阻器等，安順序?qū)⒏陕分幸?lián)的元件依次串聯(lián)起來(lái)，然后將要并聯(lián)的元件再并聯(lián)到電路中去.
一、練習(xí)使用多用電表
高中階段主要考查多用電表測(cè)電阻，其原理是閉合電路的歐姆定律，由于刻度不均勻，測(cè)電阻時(shí)不估讀，指針在中央附近時(shí)誤差較小.
【例1】 某同學(xué)測(cè)量一只未知阻值的電阻.他先用多用電表進(jìn)行測(cè)量，按照正確的步驟操作后，測(cè)量的結(jié)果如圖①所示.請(qǐng)你讀出其阻值大小為_______Ω.為了使測(cè)量的結(jié)果更準(zhǔn)確，該同學(xué)應(yīng)將選擇開關(guān)打到__________（填“×100”或“×1”）擋，進(jìn)行________檔調(diào)零后重新測(cè)量.
解析：多用電表所測(cè)電阻值為示數(shù)乘以倍率，即100Ω×10=1000Ω；由于指針偏轉(zhuǎn)角度很小，應(yīng)當(dāng)換大倍率的檔位，即將選擇開關(guān)打到×100擋；用多用電表測(cè)電阻前應(yīng)進(jìn)行歐姆檔調(diào)零，換檔必須重新進(jìn)行歐姆檔調(diào)零后才能重新測(cè)量.
【點(diǎn)評(píng)】本題考查了多用電表測(cè)電阻操作的兩個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)，一是讀數(shù)；二是換檔與調(diào)零.
二、伏安法測(cè)電阻
伏安法測(cè)電阻的原理是歐姆定律R=，有很多電學(xué)實(shí)驗(yàn)題可以轉(zhuǎn)化為伏安法測(cè)電阻，如測(cè)金屬絲的電阻率、描繪電阻的伏安特性曲線、測(cè)小燈泡的電功率等.
【例2】某物理興趣小組要精確測(cè)量一只電流表G（量程為1mA、內(nèi)阻約為100Ω） 的內(nèi)阻.實(shí)驗(yàn)室中可供選擇的器材有：
電流表A1：量程為3mA，內(nèi)阻約為200Ω；
電流表A2：量程為0.6A，內(nèi)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(dòng)變阻器R3：最大電阻20Ω，額定電流1.5A；
直流電源E：電動(dòng)勢(shì)1.5V，內(nèi)阻0.5Ω；
開關(guān)，導(dǎo)線若干.
（1）在方框中畫出你設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)電路圖并注明所選儀器的代號(hào).
（2）接照你設(shè)計(jì)的電路進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，測(cè)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(nèi)阻的表達(dá)式為rg= .
解析：本題從給出的條件看仍是伏安法測(cè)電阻，伏安法電阻分電流表內(nèi)接和外接兩種情況，控制電路滑動(dòng)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(gè)電路原理圖就是我們進(jìn)行伏安法測(cè)電阻設(shè)計(jì)電路的思維起點(diǎn)，由于測(cè)電流表內(nèi)阻約為100，而滑動(dòng)變阻器的最大阻值為20，小于待測(cè)電阻阻值，控制電路中滑動(dòng)變壓器采用分壓式連接，這部分好分析.
待測(cè)電流表的電流自身顯示，難點(diǎn)是如何測(cè)其兩端電壓，只給出了電流表且內(nèi)阻準(zhǔn)確值不知.電流表和電壓表本質(zhì)是一樣，都是由電流表頭改裝而成，內(nèi)阻已知的電流表可做電壓表用，內(nèi)阻已知的電壓表可做電壓表用.這樣內(nèi)阻不確定的電流表只能跟待測(cè)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(cè)待測(cè)電流表并聯(lián)，測(cè)其兩端電壓，如圖⑤所示
由上圖可知，通過(guò)定值電阻的電流為電流表示數(shù)減去待測(cè)電流表的示數(shù)，這樣就可計(jì)算出定值電阻兩端電壓，即待測(cè)電流表兩端電壓.由于待測(cè)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(cè)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(shè)計(jì)的測(cè)量電流表內(nèi)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(nèi)阻為Rg=R2.
【點(diǎn)評(píng)】本題測(cè)電流表內(nèi)阻，比較新穎，但本質(zhì)仍是伏安法測(cè)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(zhì)相同.內(nèi)阻已知的電流表可作電壓表用；內(nèi)阻已知的電壓表可作電流表用.
三、測(cè)電源的電動(dòng)勢(shì)的內(nèi)阻
測(cè)電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)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(dòng)勢(shì)，斜率的絕對(duì)值在數(shù)值上等于電源的內(nèi)阻.
【例3】（2012屆汕頭市模擬）某研究性學(xué)習(xí)小組利用圖甲所示電路測(cè)量電池組的電動(dòng)勢(shì)E和內(nèi)阻r.根據(jù)實(shí)驗(yàn)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(cè)量電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻，需要得到電源的路端電壓和通過(guò)電源的電流，實(shí)驗(yàn)原理圖如圖8所示.
在本實(shí)驗(yàn)中沒(méi)有電壓表，但是可以用電阻箱和電流表串聯(lián)充當(dāng)電壓表，測(cè)量電源的路端電壓，通過(guò)電流表的電流也是通過(guò)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(shí)驗(yàn)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(dòng)勢(shì)的大小，即E=2.4（或2.5）V，圖象縱軸截距的絕對(duì)值為電池組的內(nèi)阻r=1 Ω.
【點(diǎn)評(píng)】要明確圖線截距和斜率的物理意義，應(yīng)寫出縱軸和橫軸所表示物理量的函數(shù)表達(dá)式.本題由于沒(méi)有考慮電流表內(nèi)阻，故所測(cè)電池組內(nèi)阻值比真實(shí)值偏大.
近幾年高考實(shí)驗(yàn)試題的設(shè)計(jì)本著源于教材而不拘泥于教材的原則，力圖通過(guò)筆試的形式來(lái)考查學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?，同時(shí)也希望通過(guò)考查一些簡(jiǎn)單的設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)來(lái)鑒別學(xué)生獨(dú)立解決新問(wèn)題的能力和知識(shí)的遷移能力.因此教材中的實(shí)驗(yàn)原理和方法是處理實(shí)驗(yàn)問(wèn)題的思維起點(diǎn)，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行轉(zhuǎn)化和遷移便可將實(shí)驗(yàn)題迎刃而解.因此備考物理實(shí)驗(yàn)題，一是要切實(shí)做好課本上的學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)，二是要弄懂實(shí)驗(yàn)原理、掌握實(shí)驗(yàn)方法.
一、伏安法測(cè)電阻實(shí)驗(yàn)教學(xué)的教學(xué)目標(biāo)
本課程的知識(shí)目標(biāo)在于：第一，對(duì)伏安法測(cè)電阻的原理加以理解；第二，了解伏安法測(cè)電阻的內(nèi)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(shí)際操作中可以做出正確的選擇.能力目標(biāo)定位：通過(guò)課程學(xué)習(xí)提高學(xué)生分析問(wèn)題的能力，培養(yǎng)他們細(xì)心操作與認(rèn)真觀察的學(xué)習(xí)習(xí)慣.教學(xué)重點(diǎn)是伏安法測(cè)量電阻的誤差分析.教學(xué)方法采用引導(dǎo)法、講解法、分析法以及問(wèn)題探索式教學(xué)方法.
二、教學(xué)設(shè)計(jì)
1．復(fù)習(xí)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(cè)量方法.本節(jié)課學(xué)習(xí)一種新的測(cè)量電阻的方法，即伏安法測(cè)量電阻.首先展示定值電阻與小燈泡等實(shí)驗(yàn)用品，提出問(wèn)題：測(cè)量電阻需要知道的物理量為燈泡兩端的電壓以及通過(guò)燈泡的電流，測(cè)量工具為電壓表與電流表，并引出實(shí)驗(yàn)原理，即歐姆定律，引導(dǎo)學(xué)生求出實(shí)驗(yàn)的依據(jù)原理，即R=U/I，使得實(shí)驗(yàn)更有針對(duì)性.
2．實(shí)驗(yàn)過(guò)程
（1）設(shè)計(jì)電路
通過(guò)復(fù)習(xí)舊知識(shí)可以得出，通常測(cè)量電阻的基本原理即為歐姆定律，引導(dǎo)學(xué)生嘗試將測(cè)量定值電阻與小燈泡電阻的實(shí)驗(yàn)電路圖畫出來(lái).教師對(duì)學(xué)生所設(shè)計(jì)的電路圖要進(jìn)行巡視輔導(dǎo)與檢查，并引導(dǎo)他們對(duì)自己所設(shè)計(jì)的電路圖進(jìn)行討論，討論其合理性，是否可以將燈泡的電阻值測(cè)量出來(lái).提出問(wèn)題：假如小燈泡的工作狀態(tài)不同，如何測(cè)量其電阻值，并且說(shuō)出電路圖的改進(jìn)方法，即需要把一個(gè)滑動(dòng)變阻器串聯(lián)在電路中，從而燈泡兩端的電壓以及通過(guò)燈泡的電流值就會(huì)發(fā)生改變，最終可以測(cè)量出不同工作狀態(tài)下小燈泡的電阻值.要求學(xué)生將改進(jìn)后的實(shí)驗(yàn)電路圖畫出來(lái).因?yàn)殡妷罕硪卜Q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(shí)現(xiàn)電阻值測(cè)量的方法也就伏安法.
（2）實(shí)驗(yàn)步驟
第一步，先按照電路圖擺放好實(shí)驗(yàn)器材.
第二步，根據(jù)電路圖將電路正確連接起來(lái).在連接實(shí)驗(yàn)電路過(guò)程中需要注意幾點(diǎn)：首先，連接電路的過(guò)程中要斷開開關(guān)；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(dòng)變阻器的連接方法為“一上一下”，滑片在閉合開關(guān)前要處于阻值最大的位置，并思考線路中滑動(dòng)變阻器的實(shí)際作用.
第三步，對(duì)定值電阻的阻值進(jìn)行測(cè)量，經(jīng)過(guò)檢查后將開關(guān)閉合，緩慢移動(dòng)變阻器的滑片，將三組數(shù)據(jù)分別記錄下來(lái)：U（V）、I（A）以及R（Ω），最后算出R的平均值，經(jīng)過(guò)多次測(cè)量算出平均值將誤差降至最低.需要注意的是，因?yàn)樵诓煌墓ぷ鳡顟B(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(cè)量取平均數(shù)的方法來(lái)減少測(cè)量誤差.采用多次測(cè)量取平均數(shù)的方法需要一個(gè)前提條件，即測(cè)量電阻在同一狀態(tài)下的電阻值.
第四步，測(cè)量小燈泡的電阻.在測(cè)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(cè)量各種狀態(tài)下小燈泡的電壓值與電流值，并且在實(shí)驗(yàn)時(shí)可以將手放在燈泡下，感受小燈泡處于不同狀態(tài)時(shí)的溫度：燈絲的溫度越高，電阻的值也就越大.
第五步，計(jì)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(shí)驗(yàn)過(guò)程中教師要注意巡視輔導(dǎo)，注意學(xué)生的實(shí)驗(yàn)細(xì)節(jié)，如學(xué)生連接電路的方法是否正確，為了便于分析實(shí)驗(yàn)結(jié)論，還要注意在允許的范圍內(nèi)將三組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的差距盡量拉大，還要注意不要由于電流過(guò)大損壞實(shí)驗(yàn)器材.
（3）分析與論證
一、 定值電阻的測(cè)量
實(shí)驗(yàn)原理R＝U/I
實(shí)驗(yàn)器材直流電源、電流表、電壓表、開關(guān)、待測(cè)電阻、滑動(dòng)變阻器、導(dǎo)線
設(shè)計(jì)電路圖
實(shí)驗(yàn)步驟
1.按照電路圖1連接實(shí)物電路.
2.移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片，改變滑動(dòng)變阻器的阻值，記錄多組電流值和電壓值.
3.對(duì)多次實(shí)驗(yàn)測(cè)得的電阻求導(dǎo)體電阻的平均值.
注意事項(xiàng)
1.設(shè)計(jì)好實(shí)驗(yàn)電路，畫出正確的電路圖，是伏安法測(cè)電阻實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵.
2.選擇實(shí)驗(yàn)器材時(shí)，應(yīng)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(cè)電阻和滑動(dòng)變阻器允許通過(guò)的最大電流必須統(tǒng)一考慮.
如待測(cè)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(huì)損壞儀表.但通過(guò)計(jì)算可知，即使滑動(dòng)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(shí)驗(yàn)室中常用的電流表是不能較為準(zhǔn)確測(cè)量的，因此所用的電源電壓必須加大或?qū)⒋郎y(cè)電阻的阻值減小，同時(shí)將兩電表的量程作相應(yīng)的改變.又如待測(cè)電阻約為5Ω，電源電壓用12V，電壓表的量程選用0～15V，由計(jì)算知，待測(cè)電阻和滑動(dòng)變阻器中的最大電流約為2.4A，因此電流表的量程應(yīng)選用0～3A.必須注意該最大電流是否超過(guò)待測(cè)電阻和滑動(dòng)變阻器允許通過(guò)的最大電流.
3. 根據(jù)電路圖，正確地連接電路是做好實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ).連接電路時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：
（1）在連接電路過(guò)程中，開關(guān)S要始終處于斷開狀態(tài)；
（2）滑動(dòng)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(rèn)清其正、負(fù)接線柱.
4.實(shí)驗(yàn)時(shí)，每次讀數(shù)后開關(guān)要及時(shí)斷開.因?yàn)閷?dǎo)體電阻的大小除由導(dǎo)體本身因素決定外，還與溫度有關(guān).當(dāng)電流通過(guò)導(dǎo)體時(shí)，導(dǎo)體因發(fā)熱而電阻變大，長(zhǎng)時(shí)間通電時(shí)，前、后測(cè)得的電阻值偏差較大.所以，每次讀數(shù)后應(yīng)及時(shí)斷開開關(guān)，這樣測(cè)得的電阻值較為準(zhǔn)確.
5.伏安法測(cè)電阻的原理是歐姆定律，根據(jù)變形公式R=U/I可知，要測(cè)電阻Rx的值，只要用電壓表測(cè)出Rx兩端的電壓，用電流表測(cè)出通過(guò)Rx的電流，用滑動(dòng)變阻器來(lái)改變Rx兩端的電壓和通過(guò)Rx的電流，得到三組數(shù)據(jù)后計(jì)算出Rx的平均值即可.
誤差分析雖然伏安法測(cè)電阻在原理上非常簡(jiǎn)單，但實(shí)際使用時(shí)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(cè)電阻時(shí)同學(xué)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(cè)稱外接法，這時(shí)電壓表直接測(cè)得電阻兩端的電壓U，但由于電壓表的分流作用，電流表測(cè)出的電流I是電阻與電壓表并聯(lián)部分的總電流，比通過(guò)電阻R的電流要大一些，因此，采用外接法測(cè)電阻時(shí)，測(cè)量值為R＝U/I，真實(shí)值為R＝U/（I－IV），所以計(jì)算出的電阻R要比導(dǎo)體電阻的真實(shí)值小些.實(shí)驗(yàn)時(shí)如果知道被測(cè)電阻較小時(shí)，采用圖1的電路測(cè)量待測(cè)電阻的阻值，測(cè)量誤差較小.
實(shí)驗(yàn)中有的同學(xué)采用圖2所示的電路，圖中電流表接在電壓表的內(nèi)側(cè)稱為內(nèi)接法，此時(shí)用電流表測(cè)得待測(cè)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(cè)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(nèi)接法測(cè)電阻時(shí)，測(cè)量值為R＝U/I，真實(shí)值為R＝（U－UA）/I，所以計(jì)算出的電阻比待測(cè)電阻的真實(shí)值要大一些.當(dāng)被測(cè)電阻值較大時(shí)，我們采用圖2的電路圖測(cè)量待測(cè)電阻的阻值誤差會(huì)小些，
同學(xué)們?nèi)裟荏w會(huì)到兩種電路測(cè)出的阻值與真實(shí)值存在差異的原因，不僅更能理解伏安法測(cè)電阻的意義，而且還幫助我們能根據(jù)待測(cè)電阻值的大小選擇合適的測(cè)量電路，最大程度減小實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生的誤差.
二、結(jié)合實(shí)際拓展測(cè)量
伏安法測(cè)定值電阻的阻值時(shí)，最大的優(yōu)勢(shì)在于實(shí)驗(yàn)中能直接通過(guò)電表讀出電流值、電壓值，能夠通過(guò)多次測(cè)量求平均值減小誤差.但是，實(shí)際條件下測(cè)電阻的實(shí)驗(yàn)中往往會(huì)遇到缺少電表的情況，那么你將如何設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)測(cè)導(dǎo)體的電阻呢？
我們可以在已掌握伏安法測(cè)電阻的基礎(chǔ)上，結(jié)合題目中的條件和已給器材進(jìn)行分析，可測(cè)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(cè)出的量，推算出缺少的物理量，完成這次測(cè)量.
如給定的是電流表，則要想辦法讓電流表也能充當(dāng)電壓表的作用，即選擇一個(gè)定值電阻，將待測(cè)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(guò)計(jì)算定值電阻兩端的電壓得到待測(cè)電阻兩端的電壓，再次接線測(cè)出該電路中待測(cè)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(guò)串聯(lián)的方法，把電壓表和定值電阻并聯(lián)看成電流表，計(jì)算出電路中的電流，再通過(guò)二次接線測(cè)得待測(cè)電阻兩端的電壓，如圖4所示.這兩種方法實(shí)際上是伏安法測(cè)電阻原理的延伸，起到了既能牢固掌握知識(shí)點(diǎn)又能培養(yǎng)、提高分析能力及創(chuàng)新能力的雙重作用.
三、應(yīng)用知識(shí)服務(wù)生活
學(xué)習(xí)知識(shí)的最終目的是服務(wù)生產(chǎn)服務(wù)生活，課本中還安排了小燈泡電阻的測(cè)量實(shí)驗(yàn)如圖5，要注意的是測(cè)量小燈泡電阻與測(cè)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(shí)驗(yàn)中選定相同規(guī)格的燈泡，測(cè)出不同電壓時(shí)燈泡的電阻，通過(guò)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(guān)，根據(jù)這個(gè)特點(diǎn)，人們?cè)O(shè)計(jì)了調(diào)光燈，方便了人們的生活.顯然，在用伏安法測(cè)燈泡電阻的實(shí)驗(yàn)中，燈泡的電阻隨溫度的升高而增加，其影響較強(qiáng).因此，實(shí)驗(yàn)中不能用多次測(cè)量求平均的方法減小誤差.
四、典型例題
在伏安法測(cè)電阻的實(shí)驗(yàn)中，要弄懂實(shí)驗(yàn)原理，學(xué)會(huì)正確使用物理儀器，掌握計(jì)數(shù)、讀數(shù)和處理實(shí)驗(yàn)結(jié)果的技巧.如電流表、電壓表的連接特點(diǎn)及“＋”、“-”極的接線位置，讀數(shù)前注意看接線柱以判斷量程，滑動(dòng)變阻器的接線方法，阻值改變導(dǎo)致電路中電表示數(shù)變化等.
例1請(qǐng)你利用圖6所示的器材，測(cè)量小燈泡燈絲的電阻.
（1）把圖6中的實(shí)物電路用筆畫線代替導(dǎo)線連接完整.
（2）請(qǐng)根據(jù)實(shí)物電路在虛線框內(nèi)畫出電路圖.
（3）在閉合開關(guān)前，滑動(dòng)變阻器連入電路的阻值應(yīng)最______，即滑片應(yīng)位于_____端.
（4）閉合開關(guān)后，發(fā)現(xiàn)小燈泡不亮，電壓表有示數(shù)，電流表無(wú)示數(shù)，則電路中可能出現(xiàn)的故障是（）.
A.滑動(dòng)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(guān)，移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片，當(dāng)電壓表的示數(shù)為1.8V時(shí)，電流表的示數(shù)如圖7所示，此時(shí)電流為_______A，燈絲的電阻是_______Ω.
解析 這道題是對(duì)伏安法測(cè)電阻實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ目疾?其中，在問(wèn)題（1）（2）中，考查了實(shí)驗(yàn)電路的連接和電路圖的畫法，是實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ).在問(wèn)題（3）中，閉合開關(guān)前，滑動(dòng)變阻器連入的阻值應(yīng)該最大，這樣做的目的是為了保護(hù)電路，防止電路中電流過(guò)大，燒壞儀器，是伏安法測(cè)電阻實(shí)驗(yàn)中的作用之一.此圖中，滑動(dòng)變阻器的最大阻值端應(yīng)該是A（左）端，考查了滑動(dòng)變阻器的制造原理.在（4）中，閉合開關(guān)，發(fā)現(xiàn)小燈泡不亮，又因?yàn)殡妷罕碛惺緮?shù)，電流表無(wú)示數(shù)，則故障應(yīng)該是小燈泡處出現(xiàn)了斷路.問(wèn)題（5）中是對(duì)電表讀數(shù)和基本計(jì)算的考查，電壓表示數(shù)為1.8V，電流表示數(shù)應(yīng)為0.3A，則根據(jù)公式R=U/I計(jì)算，燈泡電阻應(yīng)該為6Ω.
點(diǎn)評(píng)實(shí)驗(yàn)基本技能是實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)，也是中考考查的重點(diǎn)，如電路連接、電表讀數(shù)、滑動(dòng)變阻器的正確用法等問(wèn)題.在平時(shí)的實(shí)驗(yàn)中，對(duì)這些基本知識(shí)應(yīng)熟練掌握.
例2在用伏安法測(cè)未知電阻R的實(shí)驗(yàn)中，電源電壓為3V，R的值約為3Ω．滑動(dòng)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(cè)量時(shí)，滑動(dòng)變阻器應(yīng)選______；電流表應(yīng)選_____量程；電壓表應(yīng)選_____量程．
本文僅以電流表外接時(shí)的情況為例來(lái)說(shuō)明一些問(wèn)題。
教參原文如下：根據(jù)閉合電路歐姆定律，兩次測(cè)量的方程為：
應(yīng)該說(shuō)這種理論推導(dǎo)方法通俗易懂，絕大多數(shù)學(xué)生還是能夠接受的。第一，在給學(xué)生講解時(shí)，應(yīng)該讓學(xué)生明確該實(shí)驗(yàn)的系統(tǒng)誤差是怎樣產(chǎn)生的：由于電流表有內(nèi)阻，產(chǎn)生分壓使得電壓表的讀數(shù)比路端電壓的真實(shí)值小的結(jié)果，所以路端電壓要進(jìn)行修正。第二，為了進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)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(lái)引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行分析呢？
圖像法：我們可以先作出用電流表外接時(shí)的電源的U-I實(shí)驗(yàn)圖像，如圖所示中的實(shí)線1。根據(jù)上述觀點(diǎn)，由于電流
等效電源法：在用電流表外接法測(cè)量電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻時(shí)，對(duì)于實(shí)驗(yàn)者來(lái)說(shuō)，他認(rèn)為電壓表測(cè)量的就是真實(shí)的路端電壓，但是我們應(yīng)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(gè)整體――等效電源（如圖所示的虛線
中學(xué)課本中還提到了用電阻箱和電流表測(cè)電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻的問(wèn)題，其系統(tǒng)誤差的分析完全可以等同于本文所說(shuō)的電流表外接情況。
至于電流表內(nèi)接時(shí)的情況以及用電阻箱和電壓表測(cè)電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻的問(wèn)題我們也同樣可以用以上的三種方法來(lái)處理。簡(jiǎn)單地說(shuō)，因?yàn)檫@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(dāng)用圖像法進(jìn)行分析時(shí)要對(duì)電流的測(cè)量值進(jìn)行修正，而當(dāng)用等效電源法進(jìn)行分析時(shí)要將電壓表和電源看作一個(gè)整體，“等效電源”是由電源和電.
作為一名職業(yè)中學(xué)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(shí)傳授給學(xué)生，尤其重要的是如何教會(huì)他們學(xué)習(xí)知識(shí)的方法。在這種思想的引導(dǎo)下，在傳授知識(shí)的同時(shí)，思考如何培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)時(shí)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(chǔ)教學(xué)中發(fā)現(xiàn)，電工的整個(gè)內(nèi)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(cè)電阻時(shí)的兩種方法：電流表內(nèi)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(nèi)容。學(xué)生們?cè)趯W(xué)習(xí)這些關(guān)系緊密的知識(shí)概念時(shí)，總會(huì)互相混淆，腦子里一團(tuán)亂麻。因此要掌握、理解并能很清晰地分析其差別就要使學(xué)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(xué)中注重訓(xùn)練學(xué)生的求異思維，才能使他們養(yǎng)成好的分析思維習(xí)慣和形成求異的分析能力。
例如，學(xué)習(xí)“伏安法測(cè)電阻”。這節(jié)內(nèi)容是電工基礎(chǔ)中重要的一部分。學(xué)生們尤其容易混淆兩種方法：電流表內(nèi)接和電流表外接。那么如何使學(xué)生能清楚區(qū)分呢？我認(rèn)為通過(guò)實(shí)驗(yàn)分析兩種測(cè)量方法產(chǎn)生的測(cè)量誤差來(lái)說(shuō)明是最好的方法。能使學(xué)生們認(rèn)識(shí)到平常中的不平常，相同中的不同，使學(xué)生很好地掌握伏安法測(cè)量電阻時(shí)，什么情況采用電流表內(nèi)接，什么情況用電流表外接。在實(shí)際教學(xué)中，我是這樣做的：
實(shí)驗(yàn)前，準(zhǔn)備好一個(gè)電阻Rx，一個(gè)電壓表，一個(gè)電流表，以及電源和一些導(dǎo)線。
首先我選用這個(gè)阻值已知的電阻作為待測(cè)電阻Rx，并且Rx遠(yuǎn)小于電壓表的內(nèi)電阻Rv，實(shí)驗(yàn)時(shí)分別用電流表內(nèi)接和電流表外接兩種方法測(cè)量Rx的阻值；再將測(cè)量值與電阻的已知值進(jìn)行比較，得出結(jié)果，最后指導(dǎo)學(xué)生分析測(cè)量的誤差。
其次選用第一個(gè)阻值已知的電阻（Rx遠(yuǎn)小于電壓表的內(nèi)電阻Rv）進(jìn)行測(cè)量時(shí)，采用電流表外接的測(cè)量電路誤差??；在選擇第二個(gè)阻值已知的電阻（Rx遠(yuǎn)大于電流表的內(nèi)電阻RA）進(jìn)行測(cè)量時(shí)，采用電流表內(nèi)接的測(cè)量電路測(cè)量誤差小。通過(guò)測(cè)量誤差的分析比較，容易得出這樣的結(jié)論：當(dāng)Rx＜Rv時(shí)，應(yīng)采用電流表外接的測(cè)量電路；當(dāng)Rx＞RA時(shí)，應(yīng)采用電流表內(nèi)接的測(cè)量電路。選用阻值已知的電阻作待測(cè)電阻Rx，并且Rx遠(yuǎn)大于電流表的內(nèi)電阻RA，分別用電流表內(nèi)接和電流表外接兩種測(cè)量電路測(cè)量Rx的阻值；再將測(cè)量值與電阻的已知值進(jìn)行比較，最后同樣指導(dǎo)學(xué)生分析測(cè)量的誤差。
在老師的引導(dǎo)下，讓同學(xué)們分析比較測(cè)量誤差：在選擇第一個(gè)阻值已知的電阻（Rx遠(yuǎn)小于電壓表的內(nèi)電阻Rv）進(jìn)行測(cè)量時(shí)，采用電流表外接的測(cè)量電路誤差小；在選擇第二個(gè)阻值已知的電阻（Rx遠(yuǎn)大于電流表的內(nèi)電阻RA）進(jìn)行測(cè)量時(shí)，采用電流表內(nèi)接的測(cè)量電路測(cè)量誤差小。通過(guò)測(cè)量誤差的分析比較，容易得出這樣的結(jié)論：當(dāng)Rx＜Rv時(shí)，應(yīng)采用電流表外接的測(cè)量電路；當(dāng)Rx＞RA時(shí)，應(yīng)采用電流表內(nèi)接的測(cè)量電路。
通過(guò)實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生們很直觀地了解比較兩種方法的相同和不同點(diǎn)，記憶更加深刻。一方面可以讓學(xué)生熟練掌握歐姆定律及其應(yīng)用，更重要的是，學(xué)生在教師這種“有意識(shí)”的訓(xùn)練過(guò)程中，逐步形成求異思維。
再比如在學(xué)習(xí)純電阻、純電感、純電容電路的阻抗、感抗和容抗時(shí)，因?yàn)槭窍蛄?，?duì)于公式的記憶應(yīng)該沒(méi)有問(wèn)題，但是同學(xué)們很容易將電感兩端電壓和電流的關(guān)系，電容兩端電壓和電流的關(guān)系混淆起來(lái)。為了在教學(xué)中不使它們混淆，可以用表的形式比較其相同及不同點(diǎn)。
注意給學(xué)生強(qiáng)調(diào)：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(xué)生牢固記憶掌握。
這樣，學(xué)生們不僅能很好地掌握伏安法測(cè)電阻方法以及區(qū)分電感電容兩端電壓電流關(guān)系，更重要的是在教師無(wú)意識(shí)的訓(xùn)練過(guò)程中，逐漸形成了“”的思維方法。