人教版九年级物理上册第十七章第3节《电阻的测量》电子教案.docx

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人教版九年级物理上册第十七章第3节《电阻的测量》电子教案

第17章欧姆定律

第3节电阻的测量

一、知识与技能

1.能够应用欧姆定律学习一种测量电阻的方法。

2.进一步掌握电压表、电流表的使用方法及规则。

3.通过使用滑动变阻器，进一步理解滑动变阻器在电路中的作用，加深对滑动变阻器的正确使用方法的理解。

1.通过学生对自己的设计、操作、结论的分析，培养学生实事求是的科学态度和周密、严谨的科学思维方法，养成良好的学习习惯。

2.在共同完成的操作及实验过程中，培养同学之间相互协作的团队精神。

二、过程与方法

1.通过教师与学生的双边活动，进一步培养学生的观察能力，以及对信息的综合分析能力。

2.通过学生根据实验课题选择仪器、设计实验、制订实验操作方案等，培养学生的实验能力。

三、情感态度与价值观

1.通过探究，使学生体验探究的过程，激发学生主动学习的兴趣。

2.通过演示实验，培养学生的观察能力，并使学生通过实验理解做功与内能变化的关系。

利用电流表、电压表测电阻。

自行设计科学的、完整的实验操作方案。

电流表、电压表、导线、小灯泡、电阻等。

师：

同学们上节课学习了欧姆定律，并已能用欧姆定律的公式做一些简单的计算，现在请同学们看这样的题目。

投影：

用电压表测出一段导体两端的电压是7.2V，用电流表测出通过这段导体的电流为0.4A，这段导体的电阻是多少。

（学生练习，两个学生板演）

解：

根据欧姆定律I＝U/R得，R＝U/I＝7.2V/0.4A＝18Ω

师：

欧姆定律I＝U/R可变形为R＝U/I，可不可以说导体的电阻R与导体两端电压成正比，与通过导体的电流成反比？

也就是说，加在导体两端的电压越高，导体的电阻R就会越大；通过导体的电流越大，导体的电阻就会越小？

生：

电阻是物质本身的性质，是由导体本身的因素决定的，和导体两端是否有电压，电压多高，以及导体中是否有电流，电流的大小都没有关系。

师：

肯定同学的回答。

强调：

对于变形公式R＝UI，不能单纯从数学的角度理解，不存在R与U成正比，R与I成反比的关系，但是R＝UI可以作为电阻的计算式，由一段导体两端的电压和通过导体的电流来计算这段导体的电阻。

知识点1

实验原理设计

师：

同学们面前的定值电阻是我们在实验室中做实验时常用到的，如果我们想知道这种定值电阻的电阻是多大，怎么办？

生：

用电压表测定值电阻两端的电压值，用电流表测出通过定值电阻的电流值，再根据R＝UI计算电阻。

师：

很好，请大家画出测量定值电阻的电压和电流的电路图，然后互相交流，看自己的想法有没有和别的同学不一样。

（请一位同学将自己设计的电路图画在黑板上。

教师巡视）

师：

为什么要在电路中接入变阻器呢？

生：

变阻器能改变电路中的电流。

师：

用电流表和电压表分别测出流过定值电阻的电流和定值电阻两端的电压就可以计算定值电阻的阻值。

为什么还要改变电路中的电流，改变电路中的电流有什么用呢？

引导学生分析：

前一个电路只能测一组电流值和电压值，而后一个电路中，利用滑动变阻器通过改变接入电路中电阻的大小改变电路中的电流。

由于定值电阻的阻值一般不变，这样根据欧姆定律的变形式U＝IR知，电流改变时，定值电阻两端的电压也会改变。

因此，就可以测出几组不同的电流值和对应的电压值。

生：

定值电阻的阻值是不变的，测出一组数据计算就可以了，为什么非要测几组不同的值，这样做有什么意义呢？

引导学生分析：

在实验中，多测几组不同的电流和相应电压的数据，就可以得到多个电阻值，从而可以通过求平均值的方法，去掉测量过程中可能出现的偶然误差，提高物理量的测量精确度。

“多次测量求平均值”，这是我们在物理实验中经常要用到的方法，因此电路中连入滑动变阻器是十分必要的。

师：

大家说，滑动变阻器的作用是什么？

生：

改变电路中的电流，从而改变定值电阻两端的电压（以进行多次测量）。

多次测量，减小测量误差。

师：

现在同学们可以根据自己的设想，选择实验器材，看准备的器材够不够，然后设计好实验步骤及实验数据表格，自己连接电路，暂时不要闭合开关，等检查确保无误后再闭合开关。

知识点2

实验过程设计（将上述实验中的定值电阻换成小灯泡做实验）

教师根据情况提醒学生：

（1）在连接电路的过程中开关要始终处于断开状态。

（2）接线前了解器材的规格，如电源的电压、电压表电流表的量程、分度值、滑动变阻器的最大阻值和允许通过的最大电流等。

（3）观察电流表、电压表的指针是否指在“0”刻线处，如果不在，要先请老师调零。

看清电流表、电压表的正负接线柱，连接时不能接反了。

（4）接线完成后，要检查电路。

组内的同学可以分工协作，分别画电路，设计实验步骤，设计实验记录表格。

（学生活动，教师巡视）

指导同学们完成各自独立的任务后，组内同学可以互相交流、检查，集中大家的智慧，改进实验电路连接，完善实验步骤。

师：

合上开关前，滑动变阻器滑片应该在什么位置上？

生：

滑片应该在滑动变阻器阻值最大的位置上。

师：

为什么要这样做？

生：

变阻器滑片先在阻值最大的位置上，当闭合开关时电路中的电流最小，可以保护电流表和其他电器。

师：

所以滑动变阻器还可以限制电路中的电流，起到保护电路的作用。

现在请大家来关注小灯泡。

小灯泡上标明的标定电压是多少？

这个电压叫额定电压，从小灯泡的额定电压你能想到什么问题？

生：

（学生读出小灯泡的额定电压值）额定电压是指小灯泡正常工作的电压，小灯泡两端的电压应该不超过小灯泡的额定电压，这样才不会损坏小灯泡。

师：

电压表测量的是小灯泡两端电压，小灯泡两端电压的最大值能根据灯泡的额定电压确定，电压表在量程选择上同学们有没有什么考虑？

生：

（学生讨论后回答）电压表能测量的最大值稍微大于小灯泡的额定电压就可以了。

师：

（肯定同学们的回答）根据小灯泡的额定电压，同学们对电源电压的选择有没有什么考虑呢？

生：

（学生讨论后回答）电源的电压应该大于小灯泡的额定电压，不然的话，小灯泡上的电压就可能达不到额定电压。

师：

在连接电路时，电压表的量程可以从两个方面去考虑，一看电源电压，二看实验的要求，这个实验电压表量程大于小灯泡的额定电压即可。

电压表的量程可以根据已知的电阻来估算电压表测量的最大电压，也可以先用大量程的电压表，如果实验中发现量程过大，可以再换用小量程的电压表。

如果没有什么问题，就请同学们按照我们刚才的讨论，调整你的电源电压及电压表的量程，将滑动变阻器的滑片放在滑动变阻器阻值最大的位置上。

注意滑动变阻器阻值最大的位置不是唯一确定，要根据你连接的接线柱的情况来定。

大家再仔细检查，调整，确保位置正确。

（互相检查电路连接）

师：

好了吗？

请大家合上开关，并迅速打开，进行试触，在合上开关的瞬间，一人观察电流表，一人观察电压表，看有什么情况。

可能情况：

电压表、电流表指针反偏。

电压表、电流表指针偏转角度过大或者过小，或者没有示数。

小灯泡不亮，但是电压表、电流表有示数。

小灯泡很亮，电压表、电流表指针大幅偏转。

组织学生讨论原因及解决办法。

学生阅读教材提出的注意事项，教师引导学生分析为什么要这样做。

（1）实验前想好要让电流变小，滑片如何移动，闭合开关前使电流最小。

目的是保护电路，不至于在操作过程中出现错误。

（2）小灯泡两端的额定电压是保证小灯泡正常发光的电压值，当小灯泡两端电压高于额定电压值时，流过小灯泡的电流就会比正常发光时的电流值大，这对小灯泡的使用寿命有很大的影响，严重时会烧坏小灯泡，因此从设备安全的角度考虑，测量时要使电压逐次降低，而不是升高。

知识点3

学生实验测量，教师巡回指导

知识点4

分析论证、交流

师：

通过大家的测量、计算，你有什么发现吗？

生：

小灯泡两端的电压值不同时，电路中的电流也不同，计算出的电阻值逐渐减小。

师：

这样的结果说明了什么问题？

生：

电压越小，小灯泡的电阻越小。

师：

前面我们学习电阻时，已经知道，导体的电阻是导体本身的一种性质，不随电压、电流变化，这里小灯泡的电阻为什么变了呢？

回忆导体的电阻与哪些因素有关。

教师指出：

由于测量时间过长，小灯泡亮得太久，或者电流大时，灯丝的温度也会升高，导致小灯泡的电阻发生变化。

师：

现在随着温度的变化，电阻变化较大，差值较大，能不能说，导体的电阻随着电流（电压）变化呢？

生：

不能，金属导体的电阻随着温度变化，温度升高，电阻值增大。

师：

那么，这个实验能不能求电阻的平均值呢？

生：

不能，因为灯丝的电阻本身就是个变化的量，不同的工作状态下的电阻不同，所以不能求平均值来减小误差。

师：

前面设计实验时，我们说，滑动变阻器的作用是改变电压、电流，多次测量减小误差，那么这个实验中滑动变阻器的作用是什么？

生：

保护电路；调节灯丝两端电压，测量在不同工作状态下的电阻值。

师：

如果是测量定值电阻的阻值，能不能求平均值？

滑动变阻器的作用又是什么呢？

生：

定值电阻的阻值不变，可以通过多次测量求平均值减小测量误差，滑动变阻器的作用是保护电路和调节定值电阻两端电压，多次测量，减小测量误差。

师：

同学们还记得前面探究欧姆定律时，有同学提出关于电压表接法的问题吗？

教师画电路图，请同学们根据已学的知识讨论这两种接法对电阻的测量结果有什么影响？

（提示电压表、电流表都有电阻，电压表电阻极大，电流表电阻极小）

教师引导学生分析。

甲图，由于电压表中也有微弱电流，所以电流表示数比电阻中的实际电流稍大，导致电阻的测量值比真实值偏小。

乙图，由于电流表两端也有较小的电压，所以电压表示数比电阻两端的实际电压稍大，导致电阻的测量值比真实值偏大。

同学们整理仪器，养成良好的习惯。

师生共同小结本节内容并板书。

（投影展示）

实验目的：

测量小灯泡的电阻

实验原理：

R＝U/I

实验电路：

实验器材：

小灯泡：

额定电压V。

电压表：

量程；电流表：

量程。

滑动变阻器：

最大阻值，允许通过的最大电流；电源：

V；开关、导线若干。

实验步骤：

1.按电路图连接实物电路。

连接电路时，开关应断开，大致估计电流表、电压表测量的最大电流值和最大电压值，选择合适的量程接入，如不能估计，则要选择量程较大的接线柱接入。

2.检查电路无误后，将滑动变阻器滑片调至滑动变阻器阻值最大的位置。

3.合上开关，并迅速断开开关（试触），在开关合上的瞬间观察电流表、电压表指针的变化，判断电表连接是否正确（有无接反），电流表、电压表量程连接是否合适（量程大，还是小）。

4.根据试触的情况，调整电流表、电压表接入电路的量程，确保电压表、电流表连接正确。

5.合上开关，移动滑动变阻器的滑片。

改变被测小灯泡两端的电压，测出通过小灯泡的电流和小灯泡两端的电压，分别记下5组对应的电流和电压的数值，将测量的电流和对应的电压值，填入数据表格对应的空格内。

注意：

在移动滑动变阻器的滑片测量时，应先将滑片移在使小灯泡两端的电压为额定电压的位置上，先测出额定电压对应的电流值，再使小灯泡两端的电压逐次降低，测出对应的电压和电流（弄清楚如何移动滑动变阻器滑片可以使其电阻值增大或减小）。

在读取电流表、电压表数值时，要先弄清楚电流表、电压表接入电路的量程以及该量程下每一大格、每一小格代表的数值。

读数时，眼睛正对刻线，确保读数正确。

6.根据欧姆定律I＝UR的变形公式R＝UI算出小灯泡的电阻并分析。

数据表格及记录：

分析与论证：

计算电阻，作出I－U图象。

评估与交流：

误差来源（读数、量程选择、接触电阻、温度等）。

电阻的测量

题目：

电阻的测量

实验原理：

根据欧姆定律I＝UR，推出R＝UI，计算灯泡电阻R

实验电路：

实验器材：

小灯泡：

额定电压V

电压表：

量程；电流表：

量程

滑动变阻器：

最大阻值，允许通过的最大电流；电源电压V；开关、导线若干

实验步骤：

略

完成本课时对应课后练习.

本节内容从设计实验电路、选择仪器、制订实验步骤、设计实验记录表格、完成实验报告等全部要求学生自己完成，特别是关注变阻器在电路中的作用、实验中需要注意的方面以及对实验结果的分析等，均对学生提出了较高的要求，是对学生探究学习的能力进行培养与再提高。

“测量小灯泡的电阻”是欧姆定律内容的延续，也是“电阻”内容的铺垫，本节主要内容是利用电压表、电流表（伏安法）测算出小灯泡的电阻，通过实验探究去发现钨丝电阻变化的规律，并最终找到影响钨丝变化的因素及它们之间的相互关系。

类型一测小灯泡的电阻

例1如图17-3-5所示,是一实验小组在“测量小灯泡的电阻”实验中连接的一个实物图,所用的小灯泡标有“2.5V”字样。

（1）在连接电路时,开关应处于断开（填“断开”或“闭合”）状态。

（2）测小灯泡电阻的原理是R=U/I。

（用公式表示）

（3）请指出电路连接中的不恰当之处:

①滑动变阻器接线柱接错;②电流表正、负接线柱接反。

（4）电路正常后,他们分别测出了小灯泡的几组电压和电流值,记录如下:

①小灯泡正常工作时的电阻大小约为10.4Ω。

（保留一位小数）

②通过分析实验数据可知,小灯泡的电阻是变化的,其原因是通过小灯泡的电流随着电压的增大而增大,温度升高,而小灯泡的电阻与温度有关,因而电阻是变化的。

解析:

（1）实物未连接好,并且不确定电路没有发生短路的情况下,开关必须是断开的,防止烧坏电路元件。

（2）伏安法测小灯泡电阻的原理是R=UI。

（3）由电路图可以看出,滑动变阻器上面两个接线柱同时接入了电路,滑动变阻器使用错误；电流表的正、负接线柱也接反了,应使电流正接线柱流入,负接线柱流出。

（4）①小灯泡正常工作时的电压为2.5V,此时通过小灯泡的电流为0.24A,则小灯泡正常工作时的电阻R=UI=2.5V0.24A≈10.4Ω。

②由实验数据可知,灯泡电压升高,灯丝电阻增大，其原因是小灯泡的电阻受温度影响,灯丝温度升高,灯丝电阻增大。

类型二电路故障分析

例2某同学做电学实验,电路如图17-3-6所示,开关闭合后,小灯泡发光,两电表均有示数,在实验过程中,突然电灯熄灭,电压表示数增大,电流表几乎为零。

请判断出现该现象的可能原因是（C）

A.小灯泡被短路

B.开关被断开

C.灯丝被烧断

D.滑动变阻器被烧断

解析:

A选项小灯泡被短路,电路中还有电流,电压表也被短路,示数为0,电流表有示数,不符合题意;B选项开关被断开,整个电路断路,电路中无电流,电表都无示数,小灯泡不亮,不符合题意;C选项灯丝被烧断,即小灯泡断路,电压表与电路串联,测量电源电压,示数为电源电压,电流表无示数,小灯泡不亮,符合题意;D选项滑动变阻器被烧断,整个电路断路,电路中无电流,电表都无示数,小灯泡不亮,不符合题意。

故选C。

1.在测量小灯泡电阻的实验中,小明设计了如图17-3-7所示的三个电路图,最合理的是（A）

A.甲B.乙

C.丙D.无法判断

2.如图17-3-8为李江同学测量小灯泡电阻而连接的电路,有关该实验的以下说法错误的是（D）

A.闭合开关前,应将滑动变阻器的滑片滑到最左端

B.实验过程中两电表都有可能需要换接较小的量程

C.所测小灯泡的电阻可能随电压表示数的不同而不同

D.在如图位置闭合开关后,向左移动滑动变阻器的滑片小灯泡变亮

解析:

由电路图知,滑片在最左端时滑动变阻器接入电路的阻值最大,因此闭合开关前,滑片应滑到最左端,A说法正确;由实物电路可知,两电表量程选择过大,读数误差较大,为减小实验误差应更换电表量程,故B说法正确;随小灯泡两端电压变化,小灯泡温度发生变化,小灯泡电阻受温度影响而变化,故C说法正确;由电路图可知,在如图位置闭合开关后,向左移动滑动变阻器的滑片,滑动变阻器接入电路的阻值变大,电路中电流变小,流过小灯泡的电流变小,小灯泡变暗,故D说法错误,故选D。

3.某同学用两节干电池串联起来做电源,做“伏安法”测电阻的实验,因不慎将电流表和电压表相互接错了,如图17-3-9所示,则开关闭合后（B）

A.电流表、电压表均被烧坏

B.电流表、电压表都不会被烧坏

C.只有电流表被烧坏

D.只有电压表被烧坏

解析:

电流表和电压表位置互换后,电压表串联接入电路,由于电压表电阻很大,因此电路中电流就很小,几乎没有电流通过电流表,所以电流表、电压表都不会被烧坏。

故选B。

4.在测量小灯泡电阻的实验中,小明按如图17-3-10所示的电路图连接好电路后,闭合开关,发现小灯泡不亮,电流表没有示数,图17-3-10电压表有示数。

电路中的故障可能是（B）

A.小灯泡发生短路

B.小灯泡发生断路

C.变阻器R发生短路

D.变阻器R发生断路

解析:

小灯泡短路,灯不亮,电压表示数为0,电流表有示数,不符合题意,故A错误;小灯泡发生断路,电压表的正负接线柱与电源正负极之间是连通的,电压表有示数。

电压表的电阻无限大,使得电路中的电流为0,电流表的示数为0,符合题意,故B正确;变阻器短路,电压表和电流表都有示数,不符合题意,故C错误;变阻器断路,电流表和电压表都无示数,不符合题意,故D错误。

5.在测量小灯泡电阻的实验中,正确连接电路并闭合开关后,电压表和电流表的示数如图17-3-11所示,则流过小灯泡的电流为0.5A,小灯泡的电阻为5Ω。

解析:

由题图可知,电压表选择的量程为0~3V,分度值为0.1V,电压表读数为2.5V,电流表选择的量程为0~0.6A,分度值为0.02A,电流表读数为0.5A,小灯泡的电阻R=UI=2.5V0.5A=5Ω。

6.如图17-3-12是“伏安法测电阻”的实验装置（待测电阻的阻值不小于10Ω）。

（1）请用笔画线代替导线补充完整图17-3-13中的实物电路连接（要求导线不能交叉,滑动变阻器滑片右移时电阻变大）。

（2）某次测量时电流表示数为0.2A,电压表示数如图17-3-13所示,则待测电阻阻值为11Ω。

（3）将上述实验中的电阻换成小灯泡,用同样的方法测小灯泡的电阻,数据记录如表所示,分析表中数据可知,小灯泡两端电压越低,小灯泡的电阻越小,原因是灯丝电阻受温度的影响。

答案：

（1）如图17-3-14所示

解析:

（1）电源是两节干电池,电压为3V,电压表应选取0~3V的量程。

电路中最大电流I=UR=3V10Ω=0.3A,电流表应选取0~0.6A的量程。

滑动变阻器接左下端接线柱,如图17-3-14所示。

（2）电压表使用的量程是0~3V,分度值为0.1V,读数为2.2V,由I=UR得,R=UI=2.2V0.2A=11Ω。

（3）分析表中的5组数据可知,电压变小时,电流随之变小,灯泡电阻就会变小,这是因为电流变小,灯泡亮度减弱,钨丝温度下降,钨丝受温度影响所致。

温度越低,钨丝电阻越小。