7科學研究歐姆定律

第七講 科學研究歐姆定律 教學目教學目標標 會使用電流表 電壓表 變阻器 理解串聯(lián)和并聯(lián)電路 掌握歐姆定律 培養(yǎng)學生的歸納整理能力 應用物理知識解決實際問題的能力以及探究 創(chuàng)新的能 力 根據(jù)已有的知識猜測未知的知識 教學重點及相教學重點及相應應策略策略 19世紀的德國物理學家歐姆得出了歐姆定律 導體中的電流 跟導體兩端的電壓成正 比 跟導體的電阻成反比 公式 I U R 伏安法測電阻 利用電壓表和電流表測定電阻的方法叫伏安法測電阻 教學教學難難點及相點及相應應策略策略 重點是歐姆定律的應用 教學方法建教學方法建議議 在復習知識點時強調(diào)易錯點 舉一反三 相似的知識點可以對比法講解 課課堂精堂精講講例例題題搭配搭配課課堂堂訓練題訓練題課課后作后作業(yè)業(yè) A類 2 道 2 道 6 道 B類 3 道 3 道 10 道 選題選題程度及數(shù)量程度及數(shù)量 C類 1 道 1 道 6 道 內(nèi)容 導體中的電流 跟導體兩端的電壓成正比 跟導體的電阻成反比 表達式 I U R 應用 用電壓表 電流表測電阻 安全用電 重點點撥 I U R對應 同一導體或同一段電路 不同時刻 不同導體或不同段電路三者不能混用 應加角碼區(qū) 別 三者單位依次是 A V 同一導體 即R不變 則I與U 成正比 同一電源 即U不變 則I 與R成反比 是電阻的定義式 它表示導體的電阻由導體本身的長度 橫截面積 材料 溫 度等因素決定 R 是電阻的量度式 它表示導體的電阻可由 給出 即R U I U I 與U I的比值有關(guān) 但R與外加電壓U 和通過電流I等因素無關(guān) 說明 上面的知識點沒有詳細描述 可以在教學中以提問的方式給學生復習 1 歐姆定律可以用來解決哪些問題 第一 可以用來求導體中的電流大小 第二 可以計算導體兩端應該加多大電壓 歐姆定律 R S L 第三 可以用伏安法測定導體的電阻 2 解電學題的基本思路 認真審題 根據(jù)題意畫出電路圖 在電路圖上標出已知量和未知量 必要時加角碼 選擇合適的公式或規(guī)律進行求解 3 歐姆定律的理解 理解 電阻的大小與它兩端的電壓和通過它的電流沒有關(guān)系 電阻是導體本身的一種屬性 4 歐姆定律的作用 這三個物理量知道任意兩個就可以通過公式計算出第三個物理量 開關(guān)狀開關(guān)狀態(tài)態(tài)影響影響電電路情況路情況 典型例題典型例題1 用伏安法測電阻的實驗中 1 實驗原理是 實驗中用 改變待測電阻兩端的電壓 連接電路時 開關(guān)應 滑動變阻器的滑片應放在 2 圖7 1所示是某同學設計的電路圖 其中有三處明顯錯誤 它們是 3 若某次實驗中電流表和電壓表的示數(shù)如圖7 2所示 則電壓U 電流I 電阻R 圖7 1 圖7 2 解析 這是一道考查伏安法測電阻的題目 涉及儀器的使用 電路的連接等 1 實驗原理是歐姆定律 實驗中要多次測量 改變待測電阻兩端電壓用滑動變阻器 滑動變阻器滑片應放在阻值最大端 這 是為了保護電路 2 尋找錯誤應看儀器位置 連接是否正確 電壓表和電流表的正確使用常是重點 從圖中看三處錯誤分別是電流表與電阻并聯(lián)了 電壓表與電阻串聯(lián)了 電壓表接線柱接法錯誤 3 讀 數(shù)時應注意電流表 電壓表的量程 答案 1 歐姆定律 滑動變阻器 斷開 阻值最大端 2 電流表與待測電阻并聯(lián)了 電壓表與待測電阻串聯(lián)了 電壓表正 負接線柱接反了 3 2 5V 0 5A 5 點撥 1 定義 用電壓表和電流表分別測出電路中某一導體兩端的電壓和通過的電流就可以根據(jù)歐姆定 律算出這個導體的電阻 這種用電壓表電流表測電阻的方法叫伏安法 2 原理 I U R 3 電路圖 如圖7 3所示 4 步驟 根據(jù)電路圖連接實物 連接實物時 必須注意 開關(guān)應斷開 滑動變阻器 變阻 一上一下 阻值最大 滑片遠離接線柱 串聯(lián)在電路中 電流表 接線柱流入 接線柱流出 量程選擇 算最大電流I U Rx并聯(lián)在電路中 電壓表 接線柱流入 接線柱流出 量程選擇 看電源電壓 V A Rx R 圖7 3 檢查電路無誤后 閉合開關(guān)S 三次改變滑動變阻器的阻值 分別讀出電流表 電壓表的示數(shù) 填入表格 算出三次Rx的值 求出平均值 整理器材 方法提煉方法提煉 熟練伏安法測電阻的方法 1 在測量額定電壓為2 5V的小燈泡工作時的電阻實驗中 1 在連接電路時開關(guān)應 2 曉明同學連接完電路后 閉合開關(guān) 發(fā)現(xiàn)電壓表向右偏轉(zhuǎn) 而電流表指針向零刻度的左邊偏轉(zhuǎn) 造 成這一現(xiàn)象的原因是 3 曉明同學排除故障后連接成了如圖7 4所示的電路 閉合開關(guān) 發(fā)現(xiàn)燈泡較暗 為了讓小燈泡正常發(fā)光 應將滑動變阻器的滑片向 端 選填 左 或 右 移動 4 當小燈泡正常發(fā)光時 電流表指針如圖乙所示 則通過燈泡的電流是 A 小燈泡正常工作時的電阻是 結(jié)果保留一位小數(shù) 圖7 4 解析 在連接電路時 開關(guān)應斷開 防止在連接電路時短路燒壞電流表和電源 電流表指針向左偏轉(zhuǎn) 說明電流表的正負接線柱接反了 燈泡較暗 說明變阻器接入電路電阻過大 導致燈泡兩端的電壓過 小 因此應將滑動變阻器的滑片向左移動 從連接的電路可知 當燈泡正常發(fā)光時 電流表的示數(shù)為0 26A 根據(jù)歐姆定律導出式R U I知電阻為R 2 5V 0 26A 9 6 答案 1 斷開 2 電流表接線柱接反了 3 左 4 0 26 9 6 小小結(jié)結(jié) 在伏安法測量定值電阻時 需要多次測量求平均值 而在測量小燈泡的電阻時 則只能測量某一 電壓下的電阻 不能求平均值 并并聯(lián)電聯(lián)電路特點路特點 典型例題典型例題2 如圖7 5所示的電路中 電阻R1的阻值為10 閉合電鍵S 電流表A1的示數(shù)為0 3A 電流表A的示數(shù)為0 5A 求 1 通過電阻R2的電流 2 電源電壓 3 電阻R2的阻值 解析 并聯(lián)電路各支路電壓相等 電流A1測量的是R1這條支路的電流 運用歐姆定律的變形公式可以求出電壓 圖7 5 答案 0 2 A 6 3V 方法提煉方法提煉 并聯(lián)電路各支路電壓相等 2 如圖7 6所示 巳知電源電壓為6V 電阻R1為10 閉合開關(guān)S后 電流表示數(shù)為1A 通過R2的電流等于 A 圖7 6 解析 并聯(lián)電路 電流表測干路電流 答案 0 4 小小結(jié)結(jié) 并聯(lián)電路各支路電壓相等 干路電流等于各支路電流之和 滑滑動變動變阻器阻器變變化引起化引起電電表的表的變變化化 典型例題典型例題3 如圖7 7所示 電路中的甲 乙兩只燈泡都在發(fā)光 閉合開關(guān)S 把滑動變阻器 的滑片P向a端滑動時 設電源電壓不變 燈絲電阻保持不變 則 A 甲 乙兩燈都變亮 B 甲燈變亮 乙燈變暗 C 電壓表示數(shù)變大 D 電流表示數(shù)變大 解析 串聯(lián)電路各用電器是分壓的 電阻越小分擔的電壓越小電路中的電流就越大 燈泡就越亮 答案 A D 方法提煉方法提煉 串聯(lián)電路中電阻越小 電流越大 該電阻分擔的電壓也越小 3 如圖7 8所示的電路中 電源電壓恒定 當滑動變阻器的滑動觸頭P向D端移動時 電流表的示數(shù) 電壓表的示數(shù) 填 變大 變小 或 不變 圖7 7 圖7 8 解析 串聯(lián)電路電阻變大 電流變小 總電壓不變 答案 變小 不變 小小結(jié)結(jié) 串聯(lián)電路中電阻變小 電流變大 該電阻兩端的電壓變小 總電壓不變 電電表的使用表的使用規(guī)則規(guī)則 典型例題典型例題4 如圖7 9 L是燈泡 且兩燈均正常發(fā)光 處可以連接電流表 電壓表測量電路中的電流 電壓 以 下說法中正確的是 A a為電流表 b為電壓表 c為電流表 B a為電壓表 b為電壓表 c為電流表 C a為電流表 b為電流表 c為電壓表 D a為電流表 b為電流表 c為電流表 解析 電流變電阻比較小在電路中相當于空導線 電壓變電阻特別大在電路中相當于開路 答案 B 方法提煉方法提煉 電流變電阻比較小在電路中相當于空導線 電壓變電阻特別大在電路中相當于開路 4 小明同學為了探究串 并聯(lián)電路中電流 電壓的變化特點 他按照圖7 10所示電路圖連接實驗電路 實驗過程中 保持電源兩端電壓不變 閉合開關(guān)S 將滑 動變阻器的滑動觸頭從中點向右移動 由此引起三塊電表示數(shù)的變化情況是 A 若表1為電壓表 表2 表3為電流表 則表1示數(shù)不變 表2示數(shù)變大 表3示數(shù)變大 B 若表1為電壓表 表2 表3為電流表 則表1示數(shù)不變 表2示數(shù)變小 表3示數(shù)不變 C 若表1為電流表 表2 表3為電壓表 則表1 表2示數(shù)均不變 表3示數(shù)變小 D 若表1為電流表 表2 表3為電壓表 則表1 表2示數(shù)均變小 表3示數(shù)不變 解析 電流表電阻比較小 在電路中相當于導線 電壓表電阻特別大 在電路中相當于 開路 結(jié)合串并聯(lián)電路各物理量之間的關(guān)系即可解答 答案 B D 小小結(jié)結(jié) 電流表電阻比較小 在電路中相當于導線 電壓表電阻特別大 在電路中相當于開路 所以電流 表要串聯(lián)在電路中 電壓表要并聯(lián)在電路中 電壓電電壓電阻阻電電流之流之間間的關(guān)系的關(guān)系 典型例題典型例題5 小明同學利用如圖7 11所示的電路 探究保持電壓不變時 電流跟電阻的關(guān)系 得到的數(shù)據(jù)如下表 圖7 9 電阻R 5610152030 電流I A0 60 50 30 20 150 1 1 分析表中的數(shù)據(jù) 可以得出的結(jié)論是 2 滑動變阻器R 在此實驗中的主要作用是 解析 根據(jù)表中數(shù)據(jù)可知電阻與電流乘積是一定的 電阻越大電流越小 答案 1 電壓不變時 導體中的電流與電阻成反比 2 調(diào)整R 的阻值 使R兩端電壓保持不變 方法提煉方法提煉 電壓一定時 電流與電阻成反比 5 利用如圖7 12所示電路 在研究通過導體的電流跟電阻的 關(guān)系時 要保持導體兩端電壓不變 實驗中 不 斷改變Rx的阻值 調(diào)節(jié)滑動變阻器使伏特表示 數(shù)保持不變 得到了I與 R的關(guān)系圖像 如圖7 13所示 由圖像可以得出的結(jié)論是 此次實驗中 伏特表的示數(shù)始終保持 V不變 解析 觀察圖像電流與電阻乘積一定 成反比例關(guān)系 答案 電壓一定時 通過導體的電流與導體的電阻成反比 2 5 小小結(jié)結(jié) 電壓一定時 通過導體的電流與導體的電阻成反比 電阻一定時電流與電壓成正比 看圖提取信息 典型例題典型例題6 姚江對加在定值電阻R1 R2兩端的電壓U和通過電阻的電流I分別進行測量 并根據(jù)測量 數(shù)據(jù)繪制了圖線如圖7 14所示 如圖可知R1 R2 填 大于 小于 或 等于 圖7 14 解析 根據(jù)U I圖可以分別求出他們的電阻再進行比較 答案 大于 方法提煉方法提煉 電流一定時 電壓越大則電阻越大 電壓一定時電流越大電阻越小 圖7 11 圖7 11 圖7 11 圖7 12 圖7 13 6 某同學在探究 電流跟電壓 電阻的關(guān)系 時 根據(jù)收集到的數(shù)據(jù)畫出了如圖7 15所示的一個圖像 下列結(jié)論與圖像相符的是 A 電阻一定時 電流隨著電壓的增大而增大 B 電阻一定時 電壓隨著電流的增大而增大 C 電壓一定時 電流隨著電阻的增大而減小 D 電壓一定時 電阻隨著電流的增大而減小 解析 反比例函數(shù) 電壓一定時電流與電阻成反比 答案 C 小小結(jié)結(jié) 看圖識別電壓電阻電流之間的關(guān)系 A類試題 一 選擇題一 選擇題 1 關(guān)于公式R 下列說法正確的是 U I A 導體的電阻與導體兩端的電壓成正比 B 導體的電阻與通過導體的電流成反比 C 導體的電阻與導體兩端的電壓成正比 與通過導體的電流成反比 D 導體的電阻與導體兩端的電壓和通過導體的電流都無關(guān) 2 在 伏安法測電阻 的實驗中 滑動變阻器不能起到的作用是 A 改變電路中的電流 B 改變被測電阻兩端的電壓 C 改變被測電阻的阻值 D 保護電路 圖7 15 二 填空題二 填空題 3 如圖7 16所示 巳知電源電壓為6V 電阻R1為10 閉合開關(guān)S后 電流表示數(shù)為1A 通過R2的電流等于 A 圖7 16 圖7 17 4 如圖7 17所示 已知電阻R1 2 R2 R3 5 R2 開關(guān)都斷開時 通過A點的電流為0 2A 則開關(guān)都閉合時 通過A點的電流為 A 三 實驗探究題三 實驗探究題 5 現(xiàn)在手頭有一個阻值為40 的定值電阻 一個電壓約為35V的電源 一個量程只有0 0 6A的電 0 R 流表 一個最大阻值約為100 的滑動變阻器 請設計實驗 比較精確地測量一個阻值約為55 左右的 待測電阻的阻值 要求 X R 1 畫出電路圖 2 寫出實驗步驟及標明需要測量哪些物理量 3 用這些測量量 導出待測電阻的表達式 可以重復組合電路 四 計算四 計算 6 如圖7 18甲所示電路 滑動變阻器的最大阻值為R1 40 電源 電壓及燈L的電阻保持不變 當滑片滑到b端時 將S1 S2均閉合 電流表A1 A2的示數(shù)分別為如圖23 乙 丙所示 當S1 S2均斷開且滑片P置于變阻器的中點時 電流表A1的示數(shù)為0 4A 求 1 電源的電壓 2 R2的電阻 3 燈L的電阻 圖7 18 B類試題 一 選擇題 7 在圖7 19所示的電路圖中 所在位置是電壓表和電流表 請在其中填入字母V和A 使兩燈并聯(lián) 8 在圖7 20中所示的電路中 閉合開關(guān)S 當滑動變阻器的滑片P向右移動時 電壓表 電流表示數(shù)的變化情況 是 A 電流表和電壓表的示數(shù)都變大 B 電流表和電壓表的示數(shù)都變小 C 電流表的示數(shù)變小 電壓表的示數(shù)變大 D 電流表的示數(shù)變大 電壓表的示數(shù)變小 9 如圖7 21所示 當開關(guān)S閉合 甲 乙兩表是電壓表時 示數(shù)之比U甲 U乙 3 2 當開關(guān)S斷開 甲 乙兩表都是 電流表時 則兩表的示數(shù)之比I甲 I乙為 A 2 1 B 3 1 C 2 3 D 1 3 10 如圖7 22所示 電路中的電源電壓保持不變 當滑動變阻器的滑片由圖中位置向a點移動時 電表V1 V2 A的示數(shù)變 化正確的是 A V1減小 V2減小 A增大 B V1增大 V2減小 A增大 C V1增大 V2減小 A減小 D V1減小 V2增大 A減小 11 如圖7 23所示的電路 電源電壓不變 當開關(guān)S閉合后 移動滑片P 改變滑動變阻器接入電路的阻值 使電 壓表的示數(shù)從6V變化到2V 同時觀察到電流表的示數(shù)從0 5A變化到1A 定值電阻R0阻值和電源電壓 分別為 A 4 8V B 6 12V C 8 10V D 16 10V 二 填空題 12 把阻值分別為R1 R2的兩個定值電阻串聯(lián)在一個電壓不變的電源上時 R1兩端的電壓為U1 將它 們并聯(lián)在該電源上時 通過R1的電流I1 13 如圖7 24所示電路圖中 電源電壓不變 開關(guān)S閉合前 R2兩端電壓為U2 開關(guān)S閉合后 R2兩端電壓為U2 比較可知 U2 U2 填 大于 小于 或 等于 圖7 21 圖7 22圖7 23 圖7 19 圖7 20 圖7 24 三 實驗探究題 14 小陽同學利用電壓表和電流表測量電阻R1的阻值 約9 左右 電源選用兩節(jié)干電池 1 按圖7 25 甲 所示電路圖 將圖7 25 乙 中的電流表用筆畫線正確連入電路 2 該同學檢查電路連接正確 閉合開關(guān)后 可是無論怎樣移動滑動變阻器的滑片P 電流表無示數(shù) 電壓表示數(shù)總是3V不變 你認為發(fā)生故障的原因可能是 3 清除故障后 小陽將滑片P向左移動時 電壓表的示數(shù)將 填 增大 減小 或 不變 當滑片P滑到某一位置時 電流表和電壓表的示數(shù)如圖7 25 丙 所示 由此可知電流表的量程是 電流表的示數(shù)是 A 電壓表的示數(shù)是 V 電阻R1的阻值為 為了得到比較準確的電阻值 用現(xiàn)有的實驗器材 你認為應該怎樣減小實驗的誤差 圖7 25 15 實驗桌上有如下實驗器材 同種材料制成的長度相同 不同橫截面積 粗細均勻 的導體若干 符合 實驗要求的電源一個 滑動變阻器一個 電流表和電壓表各一只 開關(guān)一個 導線若干 科技小組的 同學們猜想 在電壓一定時 通過這些導體的電流可能與它們的橫截面積成正比 為了驗證以上猜想 請你從實驗桌上選擇適當器材 畫出實驗電路圖 并寫出實驗步驟 16 實驗桌上有如下器材 符合實驗要求的電源一個 電流表和電壓表各一只 滑動變阻器一個 單刀 單擲開關(guān)一個 各種阻值已知的定值電阻和導線若干 要求從實驗桌上選擇適當器材 在實驗過程中 不能拆改電流表的接線 請設計一個實驗證明 在電阻兩端電壓保持不變時 通過電阻的電流與該 電阻阻值成反比 請畫出實驗電路圖 并寫出實驗步驟 C類試題 一 填空題一 填空題 17 圖7 26為自制的握力計的原理示意圖 將滑動變阻器R1的金屬滑片與三股彈簧相連 彈簧的另一端通過 保護電阻R2接在電源的負極 手握測力計 當力在0 500N范圍變化時 可使R1接入電路的電阻值在5 15 范圍內(nèi)變化 已知R2 5 電源兩端電壓為 6 V 且恒定不變 彈簧電阻可以忽略 那么當握力達到最大值時 電流表的示數(shù)為 A 圖7 26 18 圖7 27表示一種自動測定油箱內(nèi)油面高度的裝置 R是滑動變阻器 它的金屬滑片是杠桿的一端 從油量 表 由電流表改裝而成 指針所指的刻度 就可以知道油箱內(nèi)油面的高度 1 當油箱向外輸油時 R接入電路的電阻 油量 表的示數(shù) 填 變大 變小 或 不變 2 若圖中電源電壓為24V 電流表的量程為0 0 6A 滑動變 阻器的最大阻值為80 為了保證電流表不超量程 保護電阻R 的最小阻值應為 圖7 27 二 實驗探究題 19 在如圖7 28所示電路中 連接一根導線 用筆畫線代替 使得閉合開關(guān)后 滑動變阻器滑片向左移動時小燈泡 變亮 圖7 28 20 如圖7 29 甲 所示 是用伏安法測定未知電阻RX的實驗電路實物圖 1 小文同學連接好實驗電路 檢查連接無誤后閉合開關(guān) 發(fā)現(xiàn)電流表無示數(shù) 而電壓表的示數(shù)接近 電源電壓 請你判斷電路中出現(xiàn)的故障可能是以下情況中的 A 滑動變阻器短路 B 待測電阻RX斷路 C 待測電阻RX短路 D 電流表接線柱斷路 2 排除故障后 閉合開關(guān)S1 調(diào)節(jié)滑動變阻器觀察到電表的讀數(shù)如圖22 乙 所示 則I A RX 甲 乙 圖7 29 3 若在圖7 29 甲 的實驗器材中缺少電壓表和滑動變阻器 但有一只已知阻值為R0的電阻和開關(guān)S2 請在右邊方框中設計另一種測定未知電阻RX的實驗電路圖 并寫出待測電阻的表達式RX 用I0表示通過R0的電流 IX表示通過RX的電流 I表示總電流 21 小麗和小華在做 用電流表和電壓表測電阻 的實驗 1 請你幫助他們在實物連接圖7 30中 用筆畫線代替導線將實物圖連線補充完整 2 當小麗完成電路連接后準備閉合開關(guān)時 同伴小華提醒她電路還有一處不妥當 你認為是 3 在某次測量中電流表示數(shù)如圖7 31所示 則 A 4 在實驗過程中 小麗突然發(fā)現(xiàn)電流表沒有示數(shù) 而電壓表有示數(shù) 且接近于電源電壓 則故障 可能是 5 小麗還準備探究 電阻并聯(lián)時總電阻與各支路電阻的關(guān)系 她選擇使用符合實驗要求的電源 一個 10 定值電阻一個 電阻箱 一個 電流表和電壓表各一只 電鍵一個 導線若干 請你利用以上器材 在下面的方框中為她設計一個實驗電路圖 圖7 30 圖7 31 6 小華將實驗數(shù)據(jù)填入表中 分析表中數(shù)據(jù) 得出 小華還發(fā)現(xiàn) 并聯(lián)總電阻 21 111 RRR 并 比各支路電阻都要小 你通過分析還能發(fā)現(xiàn) 實驗次數(shù)12345 R1 1010101010 R2 110100100010000 R并 0 915 009 099 909 99 三 計算 22 如圖7 32是一種測定風作用力的儀器示意圖 質(zhì)量m 0 8kg金屬球用質(zhì)量很輕的細金屬絲OP 電阻忽略不 計 懸于O點 AB為一根水平放置的電阻絲 它與金屬絲始終保持良好接觸 是電路保護電 0 10 R 阻 已知AB 10cm 且單位長電阻 OA 5cm 無風時細金屬絲自然下垂在A點 與電阻絲2 cm 接觸 這時電流表示數(shù)為0 5A