第14章 歐姆定律（第2課時 實驗與計算）【復習目標】：1、會設計實驗定性探究影響電阻大小的因素和定量探究電流與電壓、電阻的關系。2、知道串聯(lián)電路中電流、電壓、電阻特點，并聯(lián)電路中電流、電壓特點。3、會運用歐姆定律求解電學計算題。4、會設計實驗用“伏安法”、“等效替代法”等測未知電阻的阻值，并對電路故障進行分析?！菊n前準備】：1、某照明燈額定電壓是36V，正常發(fā)光時燈絲電阻為24，則照明燈的額定電流是 A如果電源電壓是48V，為使照明燈正常發(fā)光，可以在電路中串聯(lián)一個阻值為 的電阻2、某中學物理課外興趣小組的同學想探究影響導體電阻大小的因素，猜想導體電阻的大小可能與導體的長度和橫截面積有關，于是他們找來了同種材料制成的各種長度和橫截面積的金屬絲，設計了如圖甲所示的電路（1）正確連接好電路后，閉合開關前滑動變阻器的滑片應置于（選填“左”或“右”端）；（2）請你根據(jù)電路圖，用筆劃線代替導線，把乙圖所示電路中未連接部分連接好（請勿更改現(xiàn)有導線）；（3）閉合開關，調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑片，使電壓表示數(shù)為2.0V，此時電流表的示數(shù)如圖丙所示，其大小為A，此時金屬絲的阻值大小為A，此時金屬絲的阻值大小為（結果保留小數(shù)點后兩位）；（4）經(jīng)過測量他們得到了下表所示的數(shù)據(jù)表一序號物理量1234長度L/cm20.0040.0060.0080.00橫截面積S/mm21.01.01.01.0電阻R/2.04.06.08.0表二序號物理量1234長度L/cm30.0020.0020.0020.00橫截面積S/mm21.02.03.04.0電阻R/2.02.00.00.5比較表一中數(shù)據(jù)，保持其他物理量不變時，電阻與長度成關系；比較表2中數(shù)據(jù)保持其他物理量不變時，電阻跟橫截面積成關系3、在“研究電流與電壓的關系”實驗中，滑動變阻器的作用是 ；在“研究電流與電阻的關系”實驗中，滑動變阻器的作用是 ；在“伏安法測電阻”實驗中，滑動變阻器的作用是 ；4、在探究了電阻中的電流跟兩端電壓的關系后，同學們又提出了電流與電阻有什么關系這一問題。請你和他們一起解決下列問題：（1）用筆畫線代替導線，將實驗電路連接完整。（2）在導線連接完成后，閉合開關前還應 。（3）閉合開關后，移動滑片時發(fā)現(xiàn)電流表沒有示數(shù)，電壓表有明顯的示數(shù)。則發(fā)生故障的原因可能是 。（4）排除故障后，同學們繼續(xù)進行實驗。一位同學在讀取完電流表示數(shù)后，直接拆下阻值為5的電阻改換成阻值為10的電阻。他認為這樣操作簡捷高效。那么，電壓表示數(shù)會怎樣變化： 。請你指出他在操作中的錯誤：_。（5）分析表中實驗數(shù)據(jù)，請你總結出電流與電阻的關系： 。電壓U=2V次 數(shù)123電阻R/51020電流I/A0.40.20.15、（2020鞍山）一段導體兩端電壓是4V，導體中的電流是0.5A，此導體的電阻是如果該導體兩端電壓增加到6V，導體中的電流是A如果導體兩端電壓降到0，導體的電阻是（設導體電阻不隨溫度變化而變化）答案：6 5【課堂學習】：一、“監(jiān)控課前學習”檢測。（另安排，4分鐘題量，1分鐘評分與評價；不要超過5分鐘）二、交流課前準備情況：（分小組交流，把遇到的問題記錄在下面）（510分鐘）三、在課前準備的基礎，讓我們再來深入研究一些問題。（約30分鐘）一、有關歐姆定律及串、并聯(lián)電路的計算。同學們要先明確這部分的主要考點：記住歐姆定律的內(nèi)容、表達式，并能熟練運用歐姆定律分析解決簡單的電路問題；知道串并聯(lián)電路中電流、電壓、電阻的關系，并會運用這些知識分析解決簡單的串、并聯(lián)問題；例與練1：如圖甲所示的電路中，R1為定值電阻，R2為滑動變阻器，電源電壓不變。閉合開關S后，滑片P從a端移動到b端，電流表示數(shù)I與電壓表示數(shù)U的變化關系如圖乙所示，則電源電壓為V，R1的阻值為W。答案：6 5指導：解該題的基本思路：認真審題，觀察電流表與電壓表的位置建立關于電源電壓相等的方程；求解其中一個量，再解決另一個量。例與練2：在如圖所示的電路中，電源電壓U=8V，且保持不變，Rl10，R240。試問：（1）若開關S1閉合，S2斷開，當滑片P滑到a端時，電流表的示數(shù)為0.2A，此時滑動變阻器R的電阻值為多大?（2）若開關S1、S2均閉合，當滑片P滑到b端時，電流表的示數(shù)是多少? 點評：電路圖的識別是初中物理電學學習的基礎，將復雜的電路圖改畫成簡單電路可使元件的串、并聯(lián)情況變得清晰，便于計算和解答。例與練3：（2020紹興）小敏看到超載車損壞公路的新聞報道，設計了一個稱量車重的模擬電路，將載重量轉化成電流表示數(shù)，如圖甲。電路由電源、稱重計（電流表，量程00.6A）、定值電阻R0、滑動變阻器R1、彈簧和開關組成。已知電源電壓8V，滑動變阻器R1長40cm、總電阻20，且電阻的大小與其接入的長度成正比，彈簧的長度與受到壓力之間的關系如圖乙，當沒有載物時，變阻器滑片指在上端，電流表示數(shù)是0.1A。 甲 乙（1）定值電阻R0多大？（2）彈簧的長度與受到的力的關系是:在彈性限度內(nèi)，；（3）最大載重時，該模擬電路的電流表示數(shù)多大？（4）小華覺得最大稱量時，該模擬電路的電流示數(shù)至少應該過滿量程的一半,則應選擇定值電阻：R2=20、R3=5和R4=1中哪個替換R0，替換后，最大稱量時，電流表示數(shù)多大？點評:簡單的串聯(lián)電路結合圖像的電學計算在近幾年各省市中考中比較常見的，此類題的特點是文字多、有電路圖、又有圖像，看上去比較煩。解決的方法是從文字和圖像中尋找條件帶入電路中進行計算。二、實驗：探究電流與電壓、電阻的關系例與練4：（2020綿陽）1在“探究電壓一定，電流與電阻的關系”實驗中，實驗室提供的實驗器材有：電源一個（兩端電壓恒為3V），電流表、電壓表各一個，開關一個，六個定值電阻（阻值分別為：4、6、8、10、14和25），三只滑動變阻器（規(guī)格分別為：“15 1A”和”20 0.3A”），導線若干實驗前電壓表和電流表已調(diào)零，實驗時用導線a、b、c、d、e、f和g按如圖下面左圖所示方式連接電路ABabcdefg0.050.100.150.200.250.100.200.300.400.50OI/AR-1/-1閉合開關前，應把滑動變阻器的滑片調(diào)到端（選填“A”或“B”）閉合開關，調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑片，結果電流表有示數(shù)，電壓表示數(shù)始終為零，則可能是導線出現(xiàn)斷路故障排除后先將25的定值電阻接入電路，閉合開關，移動滑動變阻器的滑片，使電壓表的示數(shù)為2V并記下相應的電流值；然后改接14的電阻，此時滑片應向端滑動（選填“A”或“B”）。為了用六個定值電阻分別進行實驗，他應該選擇的一個滑動變阻器規(guī)格是小張測出了六組數(shù)據(jù)并在老師的指導下，通過做I圖像，來分析電壓一定時電流與電阻的關系如右圖所示，小張已在坐標紙上描了六個點，請在圖中做出I圖像；并通過分析圖像，可以得出結論： ，有一個點異常的原因是 。三、實驗：伏安法測電阻伏安法是測量電阻的基本方法，它的原理是歐姆定律的變形式。用電流表測出通過待測電阻的電流I，用電壓表測出待測電阻兩端的電壓U，根據(jù)就可求出待測電阻的阻值。 測定值電阻的阻值。測量小燈泡的電阻例與練7：（點）（2020廈門）請按要求把下面實驗報告的空格部分補充完整。實驗用“伏安法”測電阻【實驗目的】用“伏安法”測定值電阻?！緦嶒炘怼浚ㄕ垖懗鱿嚓P公式）。【實驗器材】、電流表、待測電阻、滑動變阻器、開關、導線?！颈砀裨O計】請設計本實驗的數(shù)據(jù)表格。【拓展評估】不同實驗進行多次測量的目的不一定相同，如：測定值電阻時進行多次測量的目的是；探究電阻與哪些因素有關時進行多次測量的目的是。點評：實驗報告要求規(guī)范，填寫表頭也是?？嫉念}型，注意中文和英文以及單位的填寫。測量定值電阻需要減小實驗誤差，一般利用滑動變阻器改變電流和電壓，進行多次測量求出R的平均值。例與練7：（點）（2020萊蕪）2小亮同學在“測量小燈泡電阻”的實驗中，設計了如圖甲所示的電路圖。小燈泡上標有“3.8V 0.3A”字樣，電源電壓為6V。請完成下列回答：（1）連接電路時開關應。（2）圖乙是小亮未連接好的電路，請你用筆畫線代替導線，將實物圖補充完整。AVPLS A23 0.6 +V15 3 + 甲 乙猜想電流表和電壓表有無示數(shù)如果A成立如果D成立（3）小亮連接好電路，并按正確的順序操作，但閉合開關后小燈泡不亮，聰明的小亮猜想：A可能小燈泡短路 B可能電流表開路C可能是燈絲斷了 D可能滑動變阻器開路小亮根據(jù)圖中的電流表和電壓表是否有示數(shù)來驗證自己的猜想，請你幫小亮填好上表中的空格。（4）某次測量，電流表與電壓表的示數(shù)如圖所示，此時小燈泡的電阻為。 （5）小亮分別測出了幾組小燈泡的電壓和電流值。從數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)，燈泡的電阻是變化的，你認為影響其變化的主要因素是。（6）小亮還想利用這個電路圖測出這個小燈泡的額定功率，假如電壓表的015V量程已損壞，請你在上面的方框內(nèi)幫小亮設計出能完成這一實驗的電路圖。點評：測量小燈泡的電阻也進行了多次測量，不是取平均值減小誤差，主要看出電阻隨溫度變化的規(guī)律。四、實驗：等效法測電阻先將待測電阻和一已知電阻串聯(lián)（或并聯(lián)）在電路中，再接入電流表或電壓表，讀出此時電表的示數(shù)；用電阻箱代替待測電阻接入原來的電路，電路中其他部分保持不變，調(diào)節(jié)電阻箱，使電表示數(shù)與替換前示數(shù)相同，讀出此時電阻箱的讀數(shù)，即為待測電阻的值。 例與練8：（2020年南京）小明設計了一種測量未知電阻Rx的實驗方案，并選擇了合適的器材，測量電路如圖所示，電源電壓恒定，滑動變阻器最大阻值未知，在A、B兩點間接入的元件每次只能是電阻箱或未知電阻Rx 。（1）請你幫他完成相關實驗內(nèi)容：將_接入A、B兩點間；閉合開關，移動滑動變阻器滑片到某一合適位置時，記下_ ；斷開開關，取下A、B間的元件，將_ 接在A、B兩點間；閉合開關，調(diào)節(jié)_，使_；讀出_，即可知道Rx的阻值（2）小明測量電阻Rx的方法，在科學研究中經(jīng)常用到，下面四個研究實例中，采用這種研究方法的是_.A力是看不見的，可以通過力的作用效果認識它B根據(jù)磁鐵吸引大頭針多少判定磁鐵磁性的強弱C用總電阻表示同一段電路中串聯(lián)的兩個電阻D用磁感線的疏密程度表示磁場的強弱 五、其它非常規(guī)法測電阻。 若題目只給出了電壓表，無法直接測出電流值，此時可利用串聯(lián)電路電流相等，將待測電阻和電阻箱串聯(lián)，先測出已知阻值的電阻兩端電壓，計算出此時電路中的電流；再測出待測電阻兩端的電壓，利用公式計算出待測電阻的值。若題目只給出了電流表，無法直接測出電壓值，此時可利用并聯(lián)電路電壓相等，將待測電阻和電阻箱并聯(lián)，先測出流經(jīng)已知阻值的電阻的電流，計算出此時電路中的電壓；再測出流經(jīng)待測電阻的電流，利用公式計算出待測電阻的值。 例與練9：用“伏安法”測電阻，小華實驗時的電路如圖甲所示。（1）請用筆畫線代替導線，將實物電路連接完整（2）正確連接電路后，閉合開關前滑片應置于滑動變阻器的端（選填“左”或“右”）（3）測量時，當電壓表的示數(shù)為2.4V時，電流表的示數(shù)如圖乙所示，則I=A，根據(jù)實驗數(shù)據(jù)可得Rx=甲乙Rx012300.20.40.6A0.63（4）如果身邊只有一只電流表或電壓表，利用一已知阻值為R0的定值電阻、開關、導線、電源等器材也可以測出未知電阻Rx請仿照表中示例，設計測量Rx阻值的其他方法實驗電路圖測量的物理量及Rx的表達式示例AARxR0S（1）將電流表與R0串聯(lián)，測出通過R0的電流I0；（2）將電流表與Rx串聯(lián)，測出通過Rx的電流Ix。（3）Rx=你設計的方法 【當堂鞏固】：1、（2020泉州）如圖所示的電路中，電源電壓不變，R0為定值電阻，R為電阻箱。閉合開關S后，調(diào)節(jié)電阻箱R的阻值，得到電壓表示數(shù)U與電阻箱阻值R的變化關系如圖所示，則可求出電源電壓為V，R0的阻值為。R0RSV102030400U/V1284R/甲 乙AVSR0RR2、把一只標有“10 0.3A”的定值電阻和一只標有“30 0.6A”的滑動變阻器串聯(lián)接入電路，在保證兩電路元件安全的前提下，電路中允許通過的最大電流為 A，它們兩端允許加的最大電壓為 V。3、某物理科技小組設計了汽車有害尾氣排放檢測電路如甲圖所示，R為氣敏電阻，其阻值隨有害尾氣濃度變化的曲線如圖乙所示，R0為定值電阻，電源電壓恒定不變。當有害尾氣濃度增大時，氣敏電阻的阻值將，電壓表的示數(shù)將。（選填“變大”、“變小”或“不變”）4、如下圖所示，其中“”是電阻箱，電源電壓恒定但未知，現(xiàn)再給你一只電壓表，請你想法測出未知電阻Rx的大小。（1）請把電壓表畫在圖中的合理位置上。（2）實驗步驟：a._；b._；（3）Rx的表達式：Rx=_。（4）此實驗過程中運用的探究方法是_。5、某實驗小組利用如圖甲所示的電路探究電流跟電阻的關系。實驗用到三只阻值分別為5、10、20的定值電阻，蓄電池（電壓為6且保持不變）、電流表、電壓表、滑動變阻器、開關各一個，導線若干。R+-ABCDS I/AR/0.40.30.20.105101520 甲 乙（1）請將圖甲的實物電路連接完整（導線不允許交叉），并在方框內(nèi)畫出對應的電路圖；（2）實驗中將5電阻換成10電阻后，應將滑動變阻器的滑片P向端移動 （填“A”或“B”），移動滑片的目的是 。正確操作后，記下電流表的示數(shù)，得到電流I隨電阻R變化的圖象如圖乙所示，由圖象可得出的結論是 。（3）該實驗小組同學還想探究電流與電壓的關系，實驗中應該控制 不變?！菊n后作業(yè)】：1、如圖甲所示，閉合開關S后，兩相同電壓表的指針偏轉都如圖乙所示，則L1和L2兩燈的電阻之比為（ ）A1：4 B4：1 C1：5 D5：1VSAL1L22、小新有一個額定電壓是6V，正常發(fā)光時燈絲電阻為12的小燈泡，則該燈的額定電流是_A。如果電源電壓是9V，為了使該燈正常發(fā)光，他可以在電路中串聯(lián)一個阻值為_的電阻。3、如圖所示的電路，電源電壓不變，閉合開關S，燈L1和L2均發(fā)光。一段時間后，一盞燈突然熄滅，而電流表和電壓表的示數(shù)都不變，出現(xiàn)這一現(xiàn)象的原因可能是（ ）A燈L1短路 B燈L1斷路 C燈L2短路 D燈L2斷路4、如圖所示電路，R2=3，電源電壓為9V且保持不變。當S1、S2都斷開時，電流表示數(shù)為0.6A；當S1、S2都合上時，電流表的示數(shù)為1.25A。則R1的阻值是_，R3的阻值是_。5、如圖（甲）是“探究通過導體的電流與電壓、電阻的關系”的電路圖，其中R1是定值電阻。（甲）AVR1R2SP（乙）+（1）用筆畫線代替導線，補充圖（乙）中實驗器材的連接。要求：滑動變阻器滑片向左移動時電阻變小。（2）當探究電流與電壓的關系時，通過調(diào)節(jié)變阻器滑片P的位置來改變 _ 兩端的電壓三次改變滑片位置，測得三組電壓和電流值（見右表），發(fā)現(xiàn)每次電壓與電流的比值是_的（選填“相同”或“不同”），因此可得出電流與電壓關系的初步結論：當電阻一定時，_。實驗序號123電壓V2.02.42.8電流A0.400.480.56（3）要探究電流與電阻的關系，僅憑圖（乙）所示器材是不夠的你認為（除導線外）還應增加的器材是_6、2020濰坊）現(xiàn)有下列器材：二節(jié)干電池、一個單刀單擲開關S1、一個單刀雙擲開關S2、電壓表（03V、015V）、阻值為10的定值電阻R0導線若干利用這些器材測量滑動變阻器Rx的最大阻值，實驗電路圖如圖甲所示 abS1S2VR0Rx甲 乙丁V丙V315315（1）請你根據(jù)圖甲所示的電路圖，將圖乙中的實物圖連接完整（導線不交叉）（2）電路連好之后，按照下列步驟進行操作：移動滑動變阻器的滑片，使其連入電路的阻值最大，閉合開關S1，將開關S2撥至a處，記下電壓表的示數(shù)U1=V（如圖丙）；將開關S2撥至b處，記下電壓表的示數(shù)U2=V（如圖?。幌葦嚅_開關S1和S2，再撤去兩端的導線，然后整理器材（3）根據(jù)上述有關數(shù)據(jù)，求出滑動變阻的最大阻值為7、如圖所示的電路中，R2為60，電流表示數(shù)為0.2A，電源電壓為18V，求：（1）電阻R1的阻值；（2）通過R2的電流；（3）電路的總電阻。8、如圖甲所示的電路中，R2為滑動變阻器，R1、R3為定值電阻，電源兩端電壓保持恒定不變改變滑片P的位置，兩電壓表的示數(shù)與電流表的示數(shù)對應關系的圖像分別表示在圖乙所示的坐標系中。則：甲 乙AV2V1R3R2R1PabABCI/AU/V024369（1）當滑片移至a端時，對應的是圖乙中的點；（2）當滑片移至b端時，電路中的電流為A；（3）R1的限值為多少？（4）電源的電壓為多少？9、如圖所示的電路中，電阻R1的阻值為20，電源電壓不變。當S1、S2斷開，S3閉合時，電流表的示數(shù)為0.45A；S1斷開，S2、S3閉合時，電流表的示數(shù)為0.75A。求：（1）電源電壓為多少?（2）R2的阻值為多少?（3）S2、S3斷開，S1閉合時，加在電阻R1兩端的電壓 為多少?