初中物理全套讲义 第十三讲 探究电路.docx

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初中物理全套讲义第十三讲探究电路

第十三讲欧姆定律

▲知识网络

▲课改热点

探究电路是中考的重点与热点。

近几年实验区已将本章的考核重点由重单纯知识点的考核转移到联系学生生活实际，用所学的电学知识解决生活中的简单实际问题及实验考核。

试题一方面考查学生对知识点的应用，另一方面更加注重实验能力的检测，本章的重点实验围绕电阻进行。

对实验能力的考查已经拓展到：

（1）观察分析实验现象，处理实验资料和数据，归纳总结实验结论的一般过程

（2）能够使学生的发散性思维和独创性思维得到充分发挥的实验设计：

（3）能真实再现学生实验全过程的实验报告撰写以及实验报告的分析说明；（4）将形象生动的物理实验与高度抽象的数理推导相结合，考查学生的形象思维和抽象思维能力。

今后中考，电流表、电压表、滑动变阻器的使用和后面的内容综合起来，考查学生综合分析、判断能力将是今后的热点

探究复习新思路

▲考点串讲

1、电阻

（1）概念：

物理学中把导体对电流的阻碍作用叫做电阻。

物理学中用符号R表示。

在同一个电压下，通过导体的电流越大，说明该导体对电流的阻碍作用越小，通过导体的电流越小，说明该导体对电流的阻碍作用越大。

不同导体对电流的阻碍作用不同，即导体的电阻不同。

电阻的单位是欧姆，符号表示为Ω。

1Ω的定义是：

当导体两端的电压为1V，导体中的电流为1A，则导体的电阻为1Ω。

电阻是导体本身的一种性质，同种导体在温度不变时，导体的电阻大小与接入电路或未接入电路无关，与外部电压和通过的电流大小无关。

（2）决定导体电阻大小的因素：

导体的材料、长度、横截面积、温度等。

当导体的长度、横截面积相同时，材料不同，导体的电阻不同。

由课本“信息窗”可知，银的电阻率最小，其次是铜，第三是铝，由此可知，电线芯要用铜或铝制作，而不用铁做的原因了。

同种材料的导体，当导体的横截面积相同时，导体的长度越长，电阻越大。

同种材料的导体，当导体的长度相同时，导体的横截面积越小，电阻越大。

导体的电阻与温度有关，对大多数导体而言，温度升高时电阻增大。

2、滑动变阻器：

（1）构造：

如图13-1所示，滑动变阻器是用电阻率较大的电阻线涂上绝缘漆后，绕在绝缘体上（瓷筒或胶木筒）制成的。

电阻线的一段与接线柱A相连，另一段与接线柱B相连。

筒上方有一金属棒架在绝缘体上，金属棒的两端各有一个接线柱C和D。

套在金属棒上的金属滑片可在棒上滑动，并与线圈紧密接触，线圈上能接触滑片的地方，绝缘漆已被刮去。

（2）原理：

滑动变阻器在使用时，是靠移动滑片来改变连入电路中电阻线的长度，来改变连入电路中的电流、电压的大小。

　（3）滑动变阻器的连接：

在连接滑动变阻器时，在上面金属杆上的两个接线柱中，任选一个，再在下面电阻线两端的两个接线柱A和B中选取一个，为便于记忆可称为“一上一下”，一旦电阻线两端的两个接线柱中选接了其中一个，那么金属杆两端的两个接线中任意选接一个，其效果是相同的．如图13-2是四种正确的连接方式，图13-3是两种错误的连接方式。

判断电路中滑动变阻器的阻值的变化时，一要判断滑动变阻器的电阻线哪部分被接入电路；二要看准滑动变阻器的滑片的移动方向。

（4）滑动变阻器铭牌上，都标有最大电阻值和允许通过的最大电流。

在使用滑动变阻器时，通过它的电流不能超过它的最大电流，否则滑动变阻器可能被烧坏。

如某滑动变阻器的铭牌上标有“200Ω5A”，表示该滑动变阻器的最大电阻是200Ω，允许通过的最大电流是5A。

3、变阻箱：

电阻箱是一种能够表示出电阻值的变阻器。

实验室用的是旋转式的电阻箱，通过调节四个旋盘改变接入电路中的电阻值；从旋盘上可直接读出阻值的大小（如图13-4）。

4、电流跟电压、电阻的关系：

（1）电流跟电压的关系：

保持电阻不变的情况下，导体中的电流跟导体两端的电压成正比。

在这一结论中，保持导体的电阻不变是前提条件。

在这一条件下，导体中的电流与导体两端的电压成正比，这句话的意思是：

导体中的电流随电压的变化而变化，没有电压就没有电流。

表一：

保持电阻不变，探究电流与电压的关系

实验次序

电压U=_____V

电阻R/Ω

电流I/A

1

2

3

（2）电流跟电阻的关系：

保持导体两端电压不变的情况下，导体中的电流跟导体的电阻成反比。

在这一结论中，保持导体两端电压不变是前提条件，为实现这一条件，可通过调节滑动变阻器的滑片来完成。

如果说成“电阻与电流成反比”是错误的，因为导体的电阻是导体本身的一种性质，它的大小与导体两端的电压及导体中的电流的大小无关。

表二：

保持电压不变，探究电流与电阻的关系

实验次序

电阻R=_____Ω

电压U/V

电流I/A

1

2

3

　（3）探究电流与电压、电流与电阻关系的电路如图13-5：

该实验的探究方法采用了控制变量的思路。

利用控制变量法分别控制电路中的电阻、电压不变，得出实验数据，利用数据分析分别得出电流与电压、电流与电阻关系（数据分析表格见表一、表二）。

5、欧姆定律：

（1）内容：

导体中的电流与导体两端的电压成正比，与导体的电阻成反比。

。

（2）表达式：

I=U/R

（3）单位：

公式中I、U、R的单位分别是安培、伏特、欧姆。

（4）使用欧姆定律时要注意：

定律中的“导体中的电流”、“导体两端的电压”、“导体的电阻”指的是同一个导体或同一断电路上对应的物理量，即“同一性”；

定律中的三个物理量的“同时性”，即定律中的三个物理量是导体（或电路）上同一时间的对应数值。

（5）欧姆定律的应用：

利用欧姆定律表达式及其变形公式进行计算时步骤如下

首先明确电流发生变化的原因（开关的通断引起的，还是滑动变阻器的滑片位置变化引起的或是其它原因）；

明确电路的性质（电路是串联还是并联，电表测量的是哪一部分电路中的哪些物理量）；

明确电路中的变化量和不变量，根据欧姆定律及电路中的电流、电压、电阻关系，列式进行求解。

6、伏安法测电阻。

（1）实验目的：

会用电压表、电流表测电阻的阻值。

进一步熟悉电压表、电流表、滑动变阻器的使用方法。

（2）实验原理：

测出被测电阻两端的电压和通过它的电流，根据欧姆定律计算电阻的阻值。

（3）实验电路如图13-6所示。

（4）实验器材：

电源、滑动变阻器、电压表、电流表、待测电阻、开关、导线。

（5）实验时注意事项。

按电路图连接实物图过程中，开关处于断开状态，滑动变阻器的滑片滑到阻值最大处；

电流表、电压表的量程要选择正确，接线柱要连接正确；

要进行多次实验，求出每次测出的电阻值，求出待测电阻的平均值，作为待测电阻的阻值；

实验结束，整理好器材。

（6）实验需要的数据表格。

实验

次数

电压表示数/V

电流表示数/A

待测电阻值/Ω

电阻平均值/Ω

1

2

3

7、串、并联电路中电阻的关系：

（1）串联电路的总电阻等于各串联的电阻之和。

串联电路的总电阻大于每一个串联导体的电阻，这是因为几个导体串联，相当于增加了导体的长度。

R串=R1+R2+…+R3

（2）并联电路的总电阻的倒数等于各并联电阻的倒数和。

并联电路的总电阻小于每一个并联导体的电阻，这是因为几个导体并联，相当于增加了导体的横截面积。

1/R并=1/R1+/R2+…+1/Rn

8、家庭电路：

（1）家庭电路的组成和电路的连接方法。

家庭电路的组成：

进户线、电能表、闸刀开关、熔断器、用电器、插座开关。

在连接时要注意安装顺序：

进户线

电能表

闸刀开关熔断器灯座、开关、插座。

用户线包括火线和零线，它们之间的电压为220V，可以用测电笔来判断，如果测电笔中的氖管发光，所测的是火线，不发光的是零线。

电能表用于测量用户在一定时间内消耗的电能，要安装在家庭电路的干路上。

闸刀开关用于控制整个家庭电路的通断。

安装在家庭电路的干路上。

熔断器装在插入式保险盒中或闸刀开关的下方。

保险丝是用电阻率较大，熔点低的铅、锑合金制成的，它的作用是当电路中有较大的电流时，保险丝产生较多的热量，使它的温度达到熔点，从而熔断，自动切断电路，起到保险的作用。

开关和插座供照明用，开关和插座串联后的一根接线要接在火线上，螺丝口灯座的螺旋套只准接在零线上，因为零线连着大地，与大地间的电压为零，这样装卸灯泡的人们不慎摸到灯泡上的螺旋套也不会发生触电事故。

插座：

给家用电器供电。

有两孔插座和三孔插座。

两孔插座的两个孔一个与火线相连，另一个与零线相连；三孔插座的下面两个孔分别与火线、零线相连，上面的孔接地，这样当三脚插头插在三孔插座上时，用电器的外壳就和大地连在一起，防止用电器的外壳带电，发生触电事故。

（2）安全用电：

家庭电路中的触电事故都是由于人体直接或间接与火线连通造成的，这时有220V的电压加在人体上，就会有较大电流通过人体而造成触电伤亡事故。

安全电压：

不高于36V的电压

安全用电的原则：

不接触低压带电体；不靠近高压带电体；

▲典例探究

题型1电阻是导体本身的特性及决定电阻大小的因素。

[典例1]关于导体的电阻对电流有阻碍作用的说法中，正确的是　　　　　　　　　（　　　）

A.导体的电阻取决于通过它的电流的大小

B.导体中有电流，导体才有电阻

C.导体的电阻只与导体的材料、长度有关

D.导体的电阻是导体本身的一种性质，与通过它的电流大小无关

解析从上述四个答案中不难看出，本题考察的是导体电阻的性质，及影响导体电阻的因素。

导体电阻是导体本身的一种性质，它的大小只与导体的材料、长度、横截面积、温度有关，与电压、电流的大小无关。

本题选D

友情提醒该题是一道对电阻理解的考察题。

解答这一类题的关键是仔细读题，比较导体电阻的大小是必须考虑全面，不要有遗漏。

拓展（2005年四川省德阳课改区）导体的电阻大小与下列哪个因素无关（）

A.导体的长度　　B.导体的横截面积　　

C.导体的材料　　D.导体两端的电压

题型2滑动变阻器的作用。

[典例2]如图13-7所示，是滑动变阻器的示意图，为了使滑片P向B端滑动时连入的电阻变大，那么它串联入电路时应连接的接线柱为（　　）　　　　

A.Ｂ和Ｃ

B.Ｂ和Ｄ

C.Ａ和Ｄ

D.Ａ和Ｂ

解析　由图13-7可以看出，滑片P向B端移动时连入电阻变大，则滑动变阻器连入电路的电阻线应为AP部分，而将AP部分连入电路，首先将接线柱A接入电路，上边的接线柱C和D均可。

故答案为C

技巧点拨解这类题时可遵循以下思路：

滑片P移动连入电路电阻线长度的变化电阻的变化

拓展（2005年四川省德阳课改区）如图13-8所示，电源电压保持不变，当闭合开关后，滑动变阻器的滑片P向右移动的过程中（）

A.电流表示数变大，电压表示数不变；

B.电流表示数变小，电压表示数不变；

C.两表示数均变大；

D.两表示数均变小；

题型3电流与电压、电阻的关系。

[典例3]某同学用图13-9所示的电路来研究通过导体的电流与电阻的关系，其中R为定值电阻。

他第一次实验用的定值电阻为R1。

闭合开关后，记下电流表的示数I1，他第二次实验反将定值电阻的阻值换为2R1，闭合开关后，记下电流表的示数为I2，结果发现I2

，但I2≠I1/2，由此他认为电流与电阻不成反比。

他的结论是____________（填“正确”或“错误”），其原因是_______________________。

解析电流与电阻成正比是有前提条件的，必须保证电阻两端电压不变。

题目中电阻由R1变为2R1时，由于滑动变阻器与电阻串联，变阻器的电阻不变，所以电阻的电压发生了变化，而他在解答过程中，忽略了电阻两端电压的变化，所以得出的结论是错误的。

答案错误；电阻两端的电压保持不变。

方法探究物理学中研究电流与电压、电阻的关系时，采用了控制变量的研究方法，利用控制变量分别控制电路中的电阻、电压得出实验数据，利用数据分析：

在电阻一定的情况下，导体中的电流与电压的关系以及在电压一定的情况下，导体中的电流与电阻的关系。

因此同学们在做此类题目时，一定要理解控制变量的思想，防止出现错误。

在初中物理中，我们在探究影响蒸发的因素、影响摩擦力的因素、影响液体压强的因素等知识点时，都采用了这种方法。

拓展（2004年南宁市）阅读下文，并回答短文后的问题。

在“探究电阻上的电流跟电压的关系”的过程中，一些同学做出了以下猜想。

猜想A：

加在电阻两端的电压越大，通过的电流越小；

猜想B：

加在电阻两端的电压越大，通过的电流越大；

猜想C：

加在电阻两端的电压越大，通过的电流不变；

为了验证上述猜想是否正确，小明用定值电阻和一个电压恒定的电源，及有关的实验器材，设计了电路，按实验要求分别测出了有关的物理量。

（1）为了完成该实验，需要的测量仪表是________、___________。

（2）请你在下面画出验证上述猜想的实验电路图。

（3）表中是小明在实验中测出的数据，其中R为定值电阻，阻值分别为20Ω、10Ω、5Ω，U是电阻两端的电压，I是通过电阻R的电流

实验序号

R/Ω

U/V

I/A

1

R=20Ω

1

0.05

2

2

0.1

3

3

0.15

4

R=10Ω

1

0.1

5

2

0.2

6

3

0.3

7

R=5Ω

1

0.2

8

2

0.4

9

3

0.6

通过分析比较实验序号__________的数据，可知猜想________是正确的（填“A”、“B”或“C”）

（4）通过分析比较以上数据，你还发现了___________________________________。

答案

（1）电流表、电压表

（2）略

（3）1、2、3或4、5、6或7、8、9；B

（4）电压相同时，电阻越大，电流越小。

题型4伏安法测电阻。

[典例4]（2005年泰州）做测定电阻阻值的实验.

（1

）小明根据图13-10所示的电路图，将图13-11中的实验器材连接成实验电路.同小组的小亮在检查时认为，从实验目的来看，实验电路上有一根导线连接错了，建议小明改接.①请你在接错的那根线上打“×”；②另画一根导线，使电路连接正确；③如果不改接这根导线，对实验的影响是：

__________________

（2）小明将电路改接正确后，合上开关，调节变阻器的滑片到某位置时，电压表和电流表的指示如图13-12所示，则电压表的读数是V，电流表的读数是A，被测电阻Rx的阻值是Ω。

（3）小明和小亮为他俩在全班首先获得测量结果而高兴，准备整理实验器材结束实验.你认为他们的实验真的结束了吗？

你会给他们提出什么建议呢？

①写出你的建议：

_________________。

②你提出这个建议的目的是：

_____________。

解析

（1）①如图

②将电压表的正接线柱与变阻器的C（或“D”）接线柱或被测电阻右边的接线柱相连

③电压表不能测被测电阻两端的电压。

（2）1.80.247.5

（3）应改变RX两端电压再进行几次（或“两次”、“三次”）实验；或“再测两组数据”、“三组以上数据”

求电阻的平均值（或“多次测量取平均值”）减小误差；或简答为“减小误差”

友情提醒伏安法测电阻是初中电学重点实验之一，它重点考察了学生对电流表、电压表、滑动变阻器的使用。

在实验中，电流表、电压表要注意量程的选择、正负接线柱的连接，保证读取数据准确无误、电流“正进负出”；滑动变阻器的连接要注意在连接实物图时，它的电阻要滑到最大阻值处，并且接线柱要连接正确，确保在实验过程中实验器材不被烧坏，滑动变阻器起到应有的作用。

另外在该实验中要注意减小电阻值误差的方法是多次测量求平均值，同学们不要忘记。

拓展（2005年南通市课改区）有一个阻值看不清的电阻器Rx，要测出它的电阻值．

（1）小明按图13-13的电路图连接好电路，检查无误后闭合开关S，观察到电压表的示数为1.6V，电流表的示数如图13-14所示，则通过电阻器Rx的电流为_____A，Rx的电阻为____Ω．

图13-14

（2）实验中，为了减小误差，小明还需进行的操作是__________________________________

（3）图13-15是小虎做这个实验连接的实物图，请你指出其中的三个错误或不妥之处。

①________________________________________。

②________________________________________。

③________________________________________。

答案

（1）0.32；5；

（2）移动滑片，至少再测出两组电流和电压的值；（3）①电压表的量程选择偏大；②把滑动变阻器的电阻线两端接入电路，无法改变接入电路的电阻；③电流表的正负接线柱接反．

题型5欧姆定律。

[典例5]在图13-16所示的电路中，电阻R1的阻值为10欧。

闭合电键S，电流表A1的示数为0.3安，电流表A的示数为0.5安。

求：

（1）通过电阻R2的电流。

（2）电源电压。

（3）电阻R2的阻值。

解析

（1）Ｉ2=Ｉ-Ｉ1=0.5A-0.3A=0.2A；

（2）Ｕ=Ｕ2=Ｕ1=Ｉ1Ｒ2=0.3A×10Ω=3V；

（3）Ｒ=Ｕ2/Ｉ2=3V/0.2A=15Ω

技巧点拨本题可利用并联电路中电流关系和欧姆定律直接利用公式求解。

在串联电路中，因为电流相等，故对每个电阻而言，电压与该电阻的阻值的比值是一个定值，即：

Ｕ1：

Ｕ2：

…：

Ｕn=Ｒ1：

Ｒ2：

…：

Ｒn。

在并联电路中，因为每个并联的电阻两端的电压相等，故电阻的电流与该电阻的阻值的成绩相等，即：

Ｉ1Ｒ1=Ｉ2Ｒ2=Ｉ3Ｒ3。

拓展（2005年南京）如图13-17所示电路，电源电压保持不变，电阻R1=5Ω，R2=15Ω．

（1）若开关Sl、S2都断开时，电流表示数为O.2A，则电源电压是V；

（2）若开关Sl、S2都闭合时，电流表示数为O.9A，则通过电阻R3的电流是A．

答案4；0.1

题型6家庭用电。

[典例6]（2005年辽宁课改区）关于安全用电，下列说法正确的是[]多选

A.只要站在绝缘的木凳上修电灯，就不会触电B.高压电线落到地上，一定不要靠近它

C.发现有人触电，应首先把触电的人拉开

D.连接照明电路时，开关应与火线相连

解析本题重点考察安全用电的常识。

答案　BD

误点警示

拓展（2005年海淀区）我们的学习和生活都离不开电，在日常生活中树立安全用电意识十分重要。

图13-18各种做法中，符合安全原则的是（）

答案D

题型7家庭电路故障判断。

[典例7]（2004年山西）安装家庭电路时，为检测电路安装是否正确，在接通电源前将火线上的保险丝取下，换成一个额定电压为220V的白炽灯泡，同时断开所有用电器的开关，接通电源后发现灯泡正常发光，由此可以判定　　　　　　　（　　）

A.电路安装正确

B.电路安装不正确，某处有短路

C.电路安装不正确，某处有断路

D.条件不足，无法判断

　　解析本题既考察了额定功率的知识点，又为同学们提供了一种判断家庭电路短路的方法。

既然灯泡能正常发光，说明灯泡两端的电压为220V，从而说明了当把灯泡换为保险丝，保险丝把火线和零线接通，电路中发生了短路。

故本题答案为B　

　　　友情提醒　　家庭电路中常见故障一是发生了断路；二是发生了短路。

造成断路的原因是电路接触不良或某处发生了断线，查找的方法有：

用测电笔检查，火线是否有电，若火线无电，说明火线断了；若火线、零线都有电，说明零线断了。

灯泡的灯丝是否已断等。

短路就是电路中某处火线和零线直接接触。

拓展（2004年北京海淀）图13-19甲所示是某同学连接好的测量小灯泡电阻的电路。

闭合开关，灯E1不亮，两电表示数均为零。

该同学用图13-19乙检测灯E2检测电路。

E2的两根接线分别接在B、N两点，仅E2亮，两电表示数均为零;分别接在A、C两点，E1、E2均亮，电流表示数为零，电压表示数不为零;分别接在M、N两点，E1、E2均不亮，两电表示数均为零。

由以上检测中观察到的现象判断出电路故障可能是（）

A.滑动变阻器短路

B.从M经开关至N间有短路

C.导线CD断路，电流表短路

D.滑动变阻器断路，电流表短路

答案D

展示课改新题型

真题1（2004年黄冈课改区）下面是你某次与另两位同学合作完成的实验：

实验目的：

测定一段金属丝电阻（约100

左右）。

实验器材：

电源（3V）；定值电阻3个R01（0.1

）、R02（10

）、R03（1000

）;电流表1个（只有0－0.6A量程能使用）；单刀开关2个；若干导线。

（1）甲同学设计了如图13-20的实验电路图，得到一致认同。

乙同学按图13-20完成了实物连线如图13-21，但有一处连线错误，请你把错误的导线打上“×”。

（2）在选用定值电阻R0时引起争议，甲认为选R01（0.1

），乙认为选R03（1000

），你认为应选用　　　　　　，其理由是：

①　　　　　　　　　　　　　　　　　　。

②　　　　　　　　　　　　　　　　　。

研析

（1）电流表负极与S2的连线错误；

（2）R02，理由是：

①当选R01时，如开关S1闭合，开关S2无论闭合与断开，整个电路的电阻非常小，电路中电流很大，烧坏电流表，②当选R03时，闭合开关S1，断开开关S2，电路中的电阻很大，电流很小，电流表无法读取数值

评介本题重点考查了根据电路图连接实物图和怎样选择实验器材减小误差及保护器材的能力。

在使用电压表、电流表测量时，不只是要保护器材，防止器材被烧毁，还要尽可能的在选择量程时，使仪表的指针指在中线处，以便方便读数，减小误差。

真题2（2005年辽宁课改区）铅笔芯的主要成分是石墨。

软硬程度不同的铅笔其用途是不同的，例如作画用6B软铅笔，写字用软硬道中的HB铅笔，制图用6H硬铅笔。

铅笔芯是导体，那么铅笔芯的电阻大小与其软硬度有什么关系呢？

请你设计一个实验方案对这个问题进行探究。

（1）写出主要实验步骤及所要测量的物理量（用字母表示）。

（2）分析测得的物理量，说明铅笔芯电阻大小与铅笔芯软硬度的对应关系。

研析

（1）用导线将电源、开关和电流表，依次与长度和横截面积都相同的软铅笔芯、软硬适中的铅笔芯和硬铅笔芯连成电路；闭合开关，分别读出电流表的示数I1、I2、I3。

（2）若I1=I2=I3，则铅笔芯的电阻大小与软硬度无关；若I1>I2>I3，则长度、横截面积都相同时，铅笔芯的硬度越大，电阻越大；若I1

评介本题考查了控制变量的思想。

真题3（2005年海淀区课改区）有一种半导体材料的电阻值随着温度的变化而明显改变，用这种材料制作的电阻称为热敏电阻。

图13-22是某热敏电阻的阻值随温度变化的图像，小马同学用该热敏电阻和电压表设计了一只测量范围为0～100℃的水温表，图13-23是这个水温表的原理图，图中的电压表量程为0～3V；定值电阻R0的阻值为lOOΩ。

当水温达到100℃时，要求电压表的示数达到最大值。

（1）根据图像回答该热敏电阻在100℃时的电阻值为多大?

（2）小马同学将电压表的刻度盘改画为指示温度的刻度盘，如果每1O℃画一条刻度线，这个刻度盘的刻度