用几何画板研究测量电阻实验中的基本问题.pdf

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1、Vo1．32NO．467物理教学探讨第32卷总第467期fS5．2014．54JournalofPhysicsTeaching2014年第5期(上半月)用几何画板研究测量电阻实验中的基本问题王辉。殷正徐江苏省沭阳高级中学，江苏沭阳223600摘要：本文介绍笔者借助几何画板研究电阻的测量方法和滑动变阻器的选择方法，以求对高中物理教学起到帮助。关键词：几何画板；研究；电阻实验；滑动变阻器中图分类号：G633．7文献标识码：A文章编号：1003—6148(2014)5(S)一0054-2测量电阻实验是高中物理电学实验考核的当R<、／R时，6内即外接

2、法相对误差基础内容，以此为切人点衍生的实验题名目繁多。小，应选择外接法；但从多年高考实验题设置的考点来看，考察的根当R>、／R时，6内即内接法相对误差源仍是伏安法测电阻(测量电路)和滑动变阻器小，应选择内接法。电路的选择方法(供电电路)。如何选择测量电1．2几何画板绘制图形比较路、供电电路和滑动变阻器，为什么要这样选择，设电压表的内阻R=1000~，电流表的内阻OOOOO学生对此往往感到无从下手，笔者借助几何画板R=1Q，利用几何画板的绘图功。。能作m出吣6外和6对此进行研究，以方便教师教学，帮助学生理解。随变化的图像，如图3所示。设两图像的

3、交点1测量电路的选择为A，作AP上轴，垂足为P，利用几何画板的度T伏安法测电阻的基本原理是R=_U，由于电量功能，得到P的横坐标=x／R~m=31．6212。显』压表和电流表都有内阻，不管是采用电流表外接然，当R<时，应选择外接法，当R时，应选法(图1)还是电流表内接法(图2)都会导致电阻择内接法。的测量值存在误差，所以在实验时为了减少误差必须选择合适的接法冉设待测电阻的真实值为R，电压表的内阻为R，电流表的内阻为R。外接法测量的电阻实际是电阻R和电压表的并联电阻，故相对误差为：o1224P36486072图36及6与R关系图像：：2测量电路

4、的选择测量电路分为限流式和分压式两种．学生能=丽Rx×100％Rx×100％；够根据题意选择恰当的供电电路，难在确定供电电路后如何选择滑动变阻器。下面利用几何画板的内接法测量的电阻实际是电阻R和电流表绘图功能分别加以讨论。实际解题时还要考虑变的串联电阻，故相对误差为：阻器的额定电流。==鲁oo％。2．1分压式供电电路的电阻选择1．1公式计算比较如图4所示为分压式电路图，已知电源电动当R-、时，6内-6即为临界值，两种势E，内阻不计。变阻器总电阻为尺，闭合开关S接法误差基本相等：后．触头P由0滑到b过程中电路的电阻分配发第32卷总第467期物理

5、教学探讨Vo1．32NO．46720l4年第5期(上半月)JournalofPhysicsTeaching(S)5．2014．55．生变化，负载『乜l5Jl尺两端的电f／随之变化。为图像的线性度越好、电路越好控制。自然得出，当r便丁删节j测，应该选择阻值小的滑动变阻负载一定时，在保证电路安全的前提下滑动变阻器，nr是这一一点学生却很难理解。我们可以通过器的阻值应该越小越好。儿何Jtti板的动态绘图功能得到电压随滑动变2．2限流式供电电路的电阻选择阻“P问l5H值变化的图像．通过图像形象直应用限流式的难点也是电阻的选择，为什么选观地反映这种变化

6、．il：学生亲白感受一下选择小择滑动变阻器的阻值比负载阻值略大或差不多?电『5Il的优点于更换变阻器的时候一图像的fl“⋯会发变化，不利于对比，这里我们做·个变通通过改变负载R的阻值来比较一尺的像，可以得到同样的结论。图6测量电阻的电路图之2如图6所示，设电动势E=3V，内阻不计，滑动变阻器的阻值为=l00n，负载电阻阻值为尺根据闭合电路的欧姆定律可以得到，负载尺两端的电压U随滑动变阻器接人阻值尺变化的规图4测电阻的电路图之13220律：=利用几何画板的绘制函数功能，可似没电动势=3V，滑动变阻器的阻值为尺=U⋯l0()!．负载尺可以从0n变

7、化到500D。如图4，以得到尺图像，如图7所示。根欧姆定律，几『以得到负载上电f／随尺变化的舰律：：——一．『，81lJ：lt儿何板的绘制函尺(+尺r一R数功能，得到如罔5所示的像。图7几何回板绘制的图像2从图像上可以直观看出，当尺。比较大时，负载两端电压f／随尺的变化比较平稳，但的变()化范同太小；而当。比较小时，负载两端电压的变化范围比较大，但是随着尺的变化非常迅速，图5用几何回板会制的图像1不易涮节。所以在选择滑动变阻器时，不是滑动R，=500D时，f／与尺，的图像非常接近一变阻器的阻值越大或越小越好，而是应在两者之条线，说明比较平稳；

8、当R『F100Q时，冈像略间找一个平衡，使的变化范围比较大且变化相有弯曲，说明负载电乐c／随着R的变化不及R。=对平稳，如图7中R。=50D所对应的图像就满足500