初中物理测电阻方法探讨

测电阻作为电学基本实验之一，在初中物理阶段处于非常重要的地位.在欧姆定律部分，它既是教学的重点，也是难点.现就几种测电阻的方法与读者探讨，以引导学生从学法技巧中提升对欧姆定律的灵活应用，真正提升学生对所学知识的实际应用能力.

1等效替代法

等效替代法是最简单的一种方法.但由于初中阶段对等效替代思想提及不多，学生往往一开始不能理解，给教学带来一定障碍.

例1图1为测量未知电阻Rx的阻值的电路， R为电阻箱，S为单刀双掷开关，R0为定值电阻.主要步骤有：

A.按照电路图，正确连接实物.

B.先把开关S接（填a或b）点，读出电流表的示数为I.

C.再把开关S接（填a或b）点，调节电阻箱，使电流表的示数为.

D.读出电阻箱的示数R′.

（1）请补全实验步骤.

（2）待测电阻Rx的阻值为（选填R′或R0）.

本题比较简单，但学生答题的结果并不理想.在教学过程中笔者借助“曹冲称象”的故事来进行类比，取得了不错的效果：（1）曹冲应该先称象还是先称石头？引出应先把开关拨至a点，让电阻Rx接入电路；（2）曹冲向船中加石头到何时为止？引出如何等效，即当开关拨至b点，R接入电路后让电流表示数仍为I；（3）象的质量是多大？引出用R替代Rx，从而顺利得出结果.在这样的启发式提问的情况下，学生能再次通过教师的类比更深刻、更形象的理解等效替代法，同时学生也感受到类比法的作用.

2伏安法

伏安法是最重要的方法，在课程标准中它的要求是理解，也是中考的热点实验.从名称不难看出是利用电流表和电压表测出电流和电压，最终计算出电阻，它其实是欧姆定律的应用.实验重点考查学生设计电路、连接电路、分析数据、总结规律、方案评价、异常情况处理等能力.

例2在测定值电阻Rx的阻值实验中.电源电压保持不变，滑动变阻器R0上标有“20 Ω 1 A” ，器材均完好.

（1）某同学按图2连接电路，闭合开关S前， 应将滑动变阻器的滑片置于端.（选填“a”或“b”）.

（2）该同学实验操作正确，闭合开关后读得电压表示数为2 V、电流表示数为0.2 A，则Rx的阻值为，电源电压为V.

（3）他再次移动滑片，观察到电流表示数如图3所示，则此时滑动变阻器接入电路的阻值为Ω.

（4）该同学继续向左移动滑片，他发现电压表的示数将（选填“变大”“变小”或“不变”），当滑片移至某点时，电流表和电压表的示数均变为0，经检查是电压表的0～15 V量程断路了，若想利用该器材完成这组数据的测定，他的做法是：.

（5）该实验中滑动变阻器的主要作用是：.

第（1）、（5）小题属于基本的实验操作能力考查，比较简单.

第（2）小题的第1空、第（3）题、第（4）题的第1空属于欧姆定律的基本运用，难度也不大.

第（2）小题的第2空则需要学生能挖掘题目中“实验操作正确”所隐藏的条件，即开关闭合前应将滑动变阻器的滑片移至最大阻值端.再利用欧姆定律进行求解.

第（4）小题的第2空的解决相对要求较高.需要学生利用第（3）小题的结果推算出电流表示数为0.3 A时，电压表的示数已为3 V，再根据第（4）小题电压表示数将变大，判断出此时电压表的示数已经超过3 V，要完成数据的测量，电压表已不能直接测量Rx的电压，最后依据电源电压为6 V和串联电路中U=U1+U2，判断出此时滑动变阻器两端的电压小于3 V.所以将电压表改为测量滑动变阻器的电压，最终完成数据的测量.

3单表法

所谓单表法，是指在伏安法测电阻过程中一电表损坏，利用另一电表配以滑动变阻器或定值电阻（电阻箱）来测量电阻的方法，也可以理解为伏安法的延伸.

例3现要测量一个阻值约为几百欧的电阻.提供的器材有：电源、电压表、电阻箱R、开关S1和S2、导线.设计了如图4所示的电路图.

（1）实验过程如下：

①根据电路图，连接成如图5所示的实物电路.

②电路连接正确后，先闭合S1，再将S2拨到触点1时，电压表的读数为U1，则电源电压为.

③闭合S1，将S2拨到触点2，当电阻箱的阻值调为R0时，电压表的示数为U2，则待测电阻的阻值Rx=.

（2）如将上述器材中的电压表换成电流表（0～0.6 A），你认为（选填“能”或“不能”）较准确测出该待测电阻的阻值，原因是.

第1题中，当开关S2接1时，电压表测的是电源电压，接2时，电压表测Rx电压，则R分得的电压为U1-U2，通过R的电流为U1-U2R，根据串联电路电流相等的特点，求出Rx的阻值为U2U1-U2R.

第2题中考虑到Rx的阻值为数百欧，电流最大为零点零几安，读数时误差较大，甚至无法读取.

本题中由于缺少电流表，则电路中Rx和R通过的电流相等，设计成串联电路.利用测R的电压，计算R通过的电流来求得Rx通过的电流，最终利用欧姆定律完成阻值的测定.解答此类实验题的关键是要根据实验中缺少的电表来进行方案的设计、步骤的确定、表达式的推导.

例4利用下列器材测出Rx的电阻值.滑动变阻器（最大阻值为R0）、电流表、待测电阻Rx、电压保持不变的电源，开关若干.请画出实验的电路图，写出实验步骤，并最终给出Rx的表达式.

方案一步骤：

（1）将滑片移至最大阻值端，按图6连接电路；

（2）闭合开关，读出电流表的示数，记为I0；

（3）再用电流表测出通过Rx的电流，记为Ix.

表达式：Rx=I0IxR0.

方案二步骤：

（1）按图7连接电路，闭合开关；

（2）将滑片移至a端，记下电流表示数为Ia；

（3）再将滑片移至b端，记下电流表示数为Ib.

表达式：Rx=IbIa-IbR0.

方案一中将滑动变阻器当定值电阻使用，让它和Rx并联，使两者两端的电压相等.利用测R0电流算电压，最后再求Rx的阻值.方案二中让电路发生改变，利用电源电压保持不变的特点，求出Rx的阻值.两种方案看似不同，其实都利用了电压相等来进行推导，其本质的实验设计理念是相同的.

当然，本实验的方案远不止上述两种.还可以将Rx和R0串联，利用部分短路；或者利用多个开关，无需拆开电流表等等.在使用一个电表测电阻时，有的资料还归纳了“安阻法”、“伏阻法”“安安法”等许多方法，但笔者认为万变不离其中，最重要的是看缺少什么表，来确定设计的方案.

总之，对于初中学生而言，测电阻的实验方法不宜归纳太多，要扣住本质，引导学生从测量的原理出发，结合提供的器材和原理图，引导学生注重分析，讲究方法，在巧妙的变式下，让学生掌握真正的方法，做到触类旁通，在教学中会起到事半功倍的效果.