湖北省黄冈市中考物理专题复习伏安法测电阻教学设计.docx
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湖北省黄冈市中考物理专题复习伏安法测电阻教学设计
电学中的“伏安法”实验
一、考査功能：
试题对学生的能力考查主要涉及对实验原理的理解，实验探究中科学方法的运用，连接实物图，包括滑动变阻器、电流表及电压表的接法，电路故障，主要有断路及短路故障的分析，实验误差分析，实验设计能力，数据读取、分析与处理能力等。
二、考査重点和热点：
初中物理电学中的“伏安法”实验主要包括探究电流与电压的关系、电流与电阻的关系，伏安法测电阻的阻值，伏安法测灯泡的电阻，伏安法测灯泡的功率等几个重要实验．
三、考查难点：
1、对这部分知识系统的掌握，特别是几个重要实验的相同和不同点的比较；
2、学生分析问题、灵活解决问题、语言表达、论证问题等能力；
3、滑动变阻器在几个实验中的作用，电路故障分析，实验误差分析，实验设计能力等。
四、知识回顾：
电学中的“伏安法”实验
实验名称
电流与电压的关系
电流与电阻的关系
伏安法测电阻的阻值
伏安法测灯泡的电阻
伏安法测灯泡的功率
实验目的
研究电流与电压的定性和定量的关系
研究电流与电阻的定性和定量的关系
准确得到待测电阻的阻值
研究造成灯丝电阻不同的真实原因
测量小灯泡在不同电压下的实际功率和观察灯泡的发光情况
实验原理
I=U/R（欧姆定律）
I=U/R（欧姆定律）
P=UI
电路图
实验的设计
调节滑动变阻器使定值电阻两端的电压成整数倍的变化，得到三组对应的电压值和电流值。
分析电流与电压的关系。
成整数倍的换用不同的定值电阻，并保证电压不变，得到对应的三个电流值。
分析电流与电阻的关系。
调节滑动变阻器改变待测电阻两端的电压，得到多组对应的电压值和电流值，并算出对应的电阻，再取平均值以减小误差。
调节滑动变阻器改灯泡两端的电压（电压的变化要稍大些），得到多组对应的电压值和电流值，并算出对应的电阻，判断电阻不同的原因。
调节滑动变阻器使灯泡分别在额定电压、略高于额定电压、低于额定电压下工作。
分析实际电压与实际功率的关系，和亮度与实际功率的关系。
滑动变阻器的主要作用
改变定值电阻两端的电压
保证换了的电阻两端的电压不变
改变待测电阻两端的电压
改变灯泡两端的电压
改变灯泡两端的电压
多次测量的目的
以准确得到电流、电压、电阻之间定性和定量的关系
取平均值以减小误差。
灯丝电阻不同的原因是由于温度对电阻的影响
分析实际电压与实际功率的关系，和亮度与实际功率的关系
五、题型分析：
【典例1】探究电流与电压和电阻的关系
（成都中考）在探究“电流与电压、电阻的关系”的过程中，两小组同学提出了以下猜想：
小组1猜想：
电流可能跟电压成正比；
小组2猜想：
电流可能跟电阻成反比。
（1）小组1的做法是：
按如图所示连接电路，此时开关应处于____________（选填“断开”或“闭合”）状态。
保持定值电阻R=10Ω不变，闭合开关S后，调节滑动变阻器R′，得到多组数据。
在分析数据的基础上得出正确结论。
（2）小组2连接了如图所示的电路。
正确的实验步骤为：
①让5Ω电阻接入电路，闭合开关，调节滑动变阻器，使电压表的示数为1.5V，记录电流表示数；
②将5Ω电阻换成10Ω电阻，闭合开关后发现电压表示数大于1.5V，应将滑动变阻器的滑片向_________（选填“左”或“右”）移动，当观察到电压表示数为_________V时，记录电流表示数；
③将10Ω电阻换成15Ω电阻，闭合开关后发现：
当滑动变阻器的滑片移动到最右端时，电流表和电压表的示数如图所示。
出现上述情况的原因可能是（ ）
A.滑动变阻器最大阻值太大
B.滑动变阻器最大阻值太小
C.滑动变阻器断路
D.定值电阻短路
【思路分析】本题考查电流与电压、电阻关系的探究。
（1）在连接电路过程中，开关应处于断开状态，以便保护电路，避免因误接、错接而引起电路及电路元件的损坏。
（2）在探究电流与电阻的关系时，要保证电阻两端的电压不变，当将5Ω电阻换成10Ω电阻时，电压表示数大于1.5V，应将滑动变阻器的滑片向右移动，此时滑动变阻器接入电路的电阻变大，其两端电压变大，而电源电压保持不变，所以定值电阻两端的电压就会变小，直至电压表示数减小到1.5V为止。
当将10Ω电阻换成15Ω电阻时，滑动变阻器的滑片移动到最右端时，电压表的示数仍大于1.5V，说明滑动变阻器最大阻值太小，无法分得更多的电压。
答案：
（1）断开；
（2）②右；1.5；③B
【延伸探究】结合典例探究以下问题：
（1）小组1通过实验得出表中数据：
实验序号
R/Ω
U/V
I/A
1
10
3
0.3
2
10
2
0.2
3
10
1
0.1
分析后可以得出的结论是_____________________________。
（2）小组2改进实验，正确操作后，记下电流表的示数，得到电流I随电阻R变化的图像如图所示，由图像可得出的结论是_______________________________________________。
【思路分析】
（1）实验数据中，电阻R=10Ω不变，电压值变为原来的
时，电流值也变为原来的
；电压值变为原来的
时，电流值也变为原来的
，因此可以得出结论：
电阻一定时，电流跟它两端的电压成正比。
（2）由图像可知，在电压不变时，电流与电阻的乘积不变，结合数学知识，得出的结论是电压不变时，电流跟电阻成反比。
答案：
（1）电阻一定时，电流与电压成正比；
（2）电压一定时，电流跟电阻成反比
【典例2】“伏安法”测电阻
（自贡中考）某小组同学利用电压表和电流表测量电阻R1的阻值（约9Ω），电源选用两节干电池。
（1）按图甲电路，将图乙中电流表正确连入电路。
（2）该同学检查电路连接正确，合上开关，可是无论怎样移动滑片，电压表示数总为3V不变，你认为发生故障的原因可能是___________或_____________。
（3）清除故障后，小明将滑片P向左滑动时，电压表示数将_____（选填“增大”“减小”或“不变”），当P滑到某一位置时，两表读数如图丙所示，由此可知R1=________Ω。
你认为这个结果可靠吗?
________，理由是________________________________________________。
【思路分析】本题考查“伏安法”测电阻。
（1）由题意知，电源电压U=1.5V×2=3V，电路最大电流为
，因此电流表应选0～0.6A量程，把电流表串联接入电路。
（2）电压表示数为电源电压有两种可能，电压表所测元件断路，即R1断路；或电压表直接接在电源两端，即R2短路。
（3）电压表示数为R1两端电压U1。
当滑动变阻器的滑片P向左滑动时，R2接入电路中的阻值变小，电路中电流I变大，电压表示数U1=IR1变大。
电流表量程是0～0.6A，由图丙可知，电流表分度值是0.02A，电流表示数是0.2A；电压表量程是0～3V，由图丙知电压表分度值是0.1V，电压表示数是2V，被测电阻的阻值
。
不能将这一结果作为被测电阻的阻值，因为只进行了一次测量，误差较大，并且具有偶然性，实验结果不可靠，应进行多次测量，求平均值。
答案：
（1）如图所示：
（2）R1处断路；R2处短路；
（3）增大；10；不可靠；没有多次测量求平均值
【延伸探究】结合典例思考以下问题：
小明同学在实验中，将定值电阻换成小灯泡，通过调节滑动变阻器的滑片，得到三组电流、电压的对应值。
他发现，同一个灯泡计算出的三组电阻值差异较大，请你分析造成这种现象的原因是________________________________________。
【思路点拨】在不同的电压下，小灯泡的亮度不同，灯丝的温度不同，灯丝的电阻随温度的升高而增大，所以在不同的电压下灯丝的电阻不同。
答案：
灯丝的温度发生变化
【方法技巧】其他测量方法和伏安法的比较
解读：
测电阻的基本方法是“伏安法”，其他测量方法还有“安阻法”和“伏阻法”。
在“安阻法”中，用一只电流表和已知阻值的R0来替代电压表，R0与被测电阻Rx并联，根据并联电路电压规律，Rx的电压Ux=U0=I0R0，可推出Rx的表达式为
；在“伏阻法”中，用一只电压表和已知阻值的R0来替代电流表，R0与被测电阻Rx串联，根据串联电路电流规律，Rx的电流
，可推出Rx的表达式为
。
【典例3】测量小灯泡的电功率
（福州中考）如图甲所示是小刚“测小灯泡电功率”的实验电路。
其中电源电压为6V，小灯泡额定电压为2.5V，电阻约为10Ω。
滑动变阻器有A规格“10Ω 2A”、B规格“50Ω 1A”可选。
（1）本实验应该选择___________规格的滑动变阻器。
连接电路时，开关应__________。
（2）请用笔画线代替导线将图甲的实验电路连接完整。
（3）闭合开关后，小刚发现电流表和电压表有示数但都很小，且看不到小灯泡发光，其原因是_______________________。
（4）当变阻器滑片P移到某一位置时，电压表示数如图乙所示，为__________V。
要测小灯泡的额定功率，应将滑片P向________（选填“A”或“B”）端移动，使电压表示数为2.5V。
【思路分析】本题考查电功率的测量实验，包括电路的连接、电表的读数、滑动变阻器的使用。
（1）实验中要让小灯泡正常工作，小灯泡两端的电压应等于其额定电压2.5V，变阻器两端的电压6V-2.5V=3.5V，3.5V>2.5V，根据串联电路中电压跟电阻成正比的分压原理，滑动变阻器连入电路的电阻一定大于小灯泡的电阻（10Ω），故选B规格“50Ω 1A”。
连接电路时，为了防止最后一根导线连接好电路接通，在未检查电路情况下电流过大（如短路）而烧坏电路，开关应该断开。
（2）实验中电流表与小灯泡串联（已连接好），电压表应与小灯泡并联，因其额定电压为2.5V，故选择0～3V量程，将电压表3V接线柱与小灯泡右接线柱连接即可。
（3）由于在连接电路时滑动变阻器的滑片在其阻值最大端，闭合开关后还未调节滑动变阻器的滑片，此时连入电路的滑动变阻器阻值最大，电路中的电流最小。
小灯泡的亮度由其实际功率决定，若通过小灯泡的实际电流过小（或其两端电压过小），则其实际功率过小，看不到小灯泡发光。
（4）由题图可知电压表示数为1.8V，小于小灯泡的额定电压，要测量小灯泡的额定功率，可通过减小滑动变阻器两端电压来增大小灯泡两端电压，根据串联电路分压原理，减小滑动变阻器连入电路的电阻（滑片向A端移动）即可实现。
答案：
（1）B；断开；
（2）如图所示：
（3）滑动变阻器连入电路中的电阻太大，灯的实际功率很小。
（4）1.8；A
【易错警示】实验数据的处理：
伏安法测电阻和测电功率在数据处理方法上不同，测电阻最后要求测出三个电阻值的平均值，目的是减小实验误差；而测电功率时，在小于、等于、大于额定电压的情况下，求出三个电功率值的含义是不同的，不能用来求平均值。
只有在额定电压下求得的功率才为额定功率。
【延伸探究】结合典例探究以下问题：
（1）连接电路时，开关S应断开，防止因电路_________（选填“短路”或“开路”）而损坏仪器。
（2）连接完实验电路后，小刚闭合开关，发现灯泡不亮，电流表无示数，电压表有示数且接近于电源电压。
请你帮助小刚分析电路出现故障的原因：
_________________________________________。
【思路点拨】
（1）连接电路时，开关一定要断开，可以避免电路因为短路而被损坏，起到保护作用；
（2）在连接完实验电路后，小刚闭合开关，发现灯泡不亮，电流表无示数，电压表有示数且接近于电源电压，这说明灯泡处接线柱松动或者灯丝已经烧断，实质上是电压表串联在了电路中。
答案：
（1）短路；
（2）小灯泡断路
【方法平台】测量电功率的几种方法
电功率的测量是中考必考的内容，通过测量其他物理量去间接地测电功率，主要有以下几种情况：
（1）伏安法：
用电压表和电流表分别测出待测用电器两端的电压和对应的电流，用P=UI求出用电器的功率。
（2）电能表测用电器的电功率：
①使室内其他用电器均停止工作，只有待测用电器工作。
②记下电能表转盘转过一定转数n所用的时间t。
③计算用电器的实际功率
（n0为电能表铭牌标着的每消耗1kW·h电能转盘的转数）。
（3）伏阻法：
如果只有电压表，无电流表，需要用一个已知阻值的电阻R0和用电器串联，利用
计算（如图）。
（4）安阻法：
只有电流表，无电压表，需要用一个已知阻值的电阻R0和用电器并联，利用P=R0I0IR或P=R0I0（I-I0）计算（如图）。
【跟踪训练】
1．小刚利用图甲实物电路探究“导体中电流跟电阻的关系”。
提供的实验器材有：
电压恒为6V的电源、电流表、电压表、四个不同阻值的定值电阻、滑动变阻器、开关、导线若干。
（1）图甲中部分导线已连好，请用笔画线代替导线将电路连接完整。
次数
1
2
3
4
电阻/Ω
5
10
15
20
电流/A
0.40
/
0.13
0.10
（2）实验中通过调节滑动变阻器保持电阻R两端电压不变，这种方法是。
A．控制变量法B．转换法C．等效替代法
（3）实验数据如下表，第2次实验中电流表的示数如图乙所示，则电流表示数为A。
（4）分析表中数据可得出结论：
。
（5）结合表中数据可知，小刚选用的滑动变阻器的最大阻值至少是Ω。
2．在“探究电流与电压、电阻的关系”的实验中，实验室老师给同学们准备了以下器材：
“5Ω、10Ω、15Ω、20Ω”的定值电阻各1个，“15Ω1A”的滑动变阻器一个，电流表，电压表，电源，开关和导线若干。
（1）根据如图所示的实物图，在答题卡指定位置的虚线框内画出电路图。
（2）闭合开关前，滑动变阻器的滑片应置于（选填“左”或“右”）端。
（3）在“探究电流与电压的关系”时，记录的电流表与电压表的示数如下表所示，请在答题卡图示坐标纸上描点画出U-I图像，由此得出的实验结论是：
。
（4）在“探究电流与电阻的关系”的实验中，先将5电阻连入电路中，闭合开关，移动滑片，使电压表的示数为1.5V，读出电流表的示数；再分别改接10、15、20的电阻，重复上述实验。
当改接20的电阻进行实验时，发现无论怎样移动滑动变阻器滑片，电压表的示数始终无法达到1.5V。
经检查，电路连接无误，各元件均完好，请你找出一种可能的原因：
。
3.在测量电阻Rx的实验中，连接了如图所示的电路，测量步骤如下：
（1）只闭合开关S1，适当调节滑动变阻器R0，读出电压表示数，测量出两端的电压，记录为U1。
（2）断开开关S1，闭合开关S2，调节的阻值，使电压表示数达到U1。
（3）读出电阻箱的阻值，记录为R2，则Rx=。
4．（2015•巴中）如图所示，小明同学在“测未知电阻Rx”的实验中．
（1）连接电路时，开关应 ．请用笔画线代替导线，根据图甲将图乙所示的实物电路连接完整．
（2）闭合开关前，图乙中滑动变阻器的滑片P应位于 （填“A”或“B”）端．
（3）闭合开关后，发现电流表指针几乎不动，电压表示数约为电源电压，故障的原因是____________（选填“Rx短路”或“Rx断路”）．
（4）排除故障后，小明通过实验得到数据如下表所示，其中第1次实验的电流表示数如图丙所示，为 A，则所测电阻Rx的值是 Ω．
实验序号
1
2
3
电阻R/Ω
电压U/V
1.0
1.5
2.0
电流I/A
0.15
0.20
（5）若在实验中，电压表不能使用，滑动变阻器最大阻值为R0，当滑片置于最左端时，电流表示数为I1，滑片P置于最右端时，电流表示数为I2，则未知电阻的表达式：
Rx= ．
5．（2015•桂林）学校实验室新进了一批“2.5V0.75W”的小灯泡，小明想通过实验探究小灯泡的额定功率是否符合规格．实验员提供了以下器材：
待测
小灯泡、铭牌为“10Ω2A”、“50Ω1A”的滑动变阻器各一个、电流表、电压表、二节1.5V的干电池、开关、导线．
（1）请根据图甲所示的电路图，用笔画线代替导线把图乙所示的实物电路补充完整．
（2）按图连接实物电路图时，开关S应该 ；
（3）正确连接电路后，闭合开关S，小明在实验过程中发现小灯泡两端的电压调节范围小，原因是：
；应换用铭牌为 的滑动变阻器；
（4）小明更换器材后完成实验，应用实验数据作出“U﹣I”关系图象如图丙，由图可得小灯泡实测的额定功率为 W，该小灯泡 （选填“符合”或“不符合”）制造规格；
（5）由“U﹣I”关系图象可知，当小灯泡两端的电压为0.5V时，它的电阻是 Ω；进一步分析图象可得小灯泡的电阻随着它两端电压的升高而升高 （增大/减少/不变）．
6．小丽同学手里有一个标有“3.8V”字样小灯泡，她想知道小灯泡正常工作时的电阻，于是在学校实验室找来一些器材连接了如图甲所示的实验电路，电源电压恒定不变。
甲乙
（1）小丽测小灯泡电阻的实验原理是。
（2）请你用笔画线代替导线，将图甲中的实物连接完整（要求滑片向左移灯泡变亮），并在虚线框内画出电路图。
（3）闭合开关，移动滑动变阻器滑片，她发现灯泡始终不亮，电流表有示数，电压表无示数，其故障原因是。
（4）故障排除后，调节滑动变阻器使小灯泡正常发光，此时电流表的示数如
图乙所示，示数为0.38A，小灯泡正常工作时的电阻是Ω。
（5）完成上述实验后，小丽向老师要了一个已知阻值为R0的定值电阻和一个单刀双掷开关，借助部分现有的实验器材，设计了如图丙所示的实验电路，测出了小灯泡的额定功率，请你帮她完成下列实验步骤：
①连接好实验电路，闭合开关S1，将开关S2拨到触点（选填“1”或“2”），移动滑片，使电压表的示数为V；
②保持滑片位置不动，再将开关S2拨到触点（选填“1”或“2”），读出电压表的示数为U；
③小灯泡额定功率的表达式为P额=（用已知量和测量量表示）。
7.用伏安法测某电体电阻的实验：
（1）实验原理是。
（2）在连接电路的过程中，开关始终是的。
（填“断开”或“闭合”）
（3）画出实验的电路图。
（4）根据图甲所示实物连接情况，闭合开关前滑片P若在B端，线的M端应接滑动变阻器的端。
（填“A”或“B”，并在图中连接）
图甲图乙
（5）滑片P移动到某一位置时，电流表、电压表读数如图乙所示。
I=A，U=V，导体的电阻R=Ω。
（6）这种测法使得测量值（偏大，偏小）。
适合于测量阻值比较（大，小）的电阻。
8.用伏安法测电阻时，若不知Rx的大概值，为了选择正确的电路以减小误差，可以用如图所示的方法判断。
（）
A.若电流表的示数有显著变化，S应接a
B.若电压表的示数有显著变化，S应接a
C.开关S接a、b都一样
D.无法确定
9.孝感市某初中物理实验小组的同学想知道小灯泡的亮暗程度与什么因素有关。
于是他们找来额定电流小于是0.6A，额定电压是2.5V的灯L接在电源电压恒为6V的电路中，按照如下图所示的电路开始探究。
（1）请你用笔画线代替导线，根据上图所示的电路图，将实物图连接完整。
（2）上表为他们四次所测得的实验数据，丁玲同学在四次实验中观察到，灯的亮度是后一次都比前一次亮。
结合表中数据得出的结论是：
小灯泡越亮，它的实际功率越。
实验次数
1
2]
3
4
U/V
1.40
2.00
2.50
2.80
I/A
0.14
0.18
0.20
0.21
（3）根据实验数据，小灯泡的额定功率是W。
（4）明同学在计算小灯泡的电阻时，取了所求四次电阻的平均值，这种计算方法错误原因是忽略了对灯泡电阻的影响。
（5）但张飞同学按图正确连接好电路且闭合开关后，他无论怎样移动滑动变阻器，小灯泡均不亮，电流表无示数，而电压表有示数且等于电源电压，则电路中出现该故障的原因是.
10．（2015•扬州）在测定额定屯压为“2.5V”小灯泡电功率（正常发光时电阻约为8Ω）的实验中，电源为两节新干电池．
（1）连接电路时，开关应 ．请用笔画线将图乙电路连接完整，要求滑片P向左滑动时，接入电阻变小．
（2）电路连接后，闭合开关，移动滑片（未达到最小阻值），发现灯泡不亮，电流表有示数，电压表无示数，则故障可能是 ．
（3）排除故障后，为了测量小灯泡的额定功率，调节滑片使电压表的示数为 V，此时电流表的示数如图丙所示，则小灯泡额定功率是 W．
（4）若实验中电流表坏了，为了测量小灯泡的额定功率，小明选用一个R0=5Ω的电阻，设计了如图丁的电路及实验方案：
①调节滑片使电压表的示数为额定电压；
②保持滑片位置不变，只将电压表的a点接线改接到c点，测出R0两端的电压U0，通过计算得到小灯泡的额定功率．
指出他的设计方案中存在的两个问题：
问题一：
；
问题二：
．
《提分点19：
电学中的伏安法实验》【跟踪训练】答案与解析
1.【答案】
（1）如图所示；
（2）A；（3）0.20（0.2也算对）；（4）电压一定时，导体中的电流与电阻成反比；（5）40
2.【答案】
（1）如下左图所示：
（2）右；（3）如下右图所示；电阻一定时，导体中的电流跟导体两端的电压成正比；（4）滑动变阻器的最大阻值太小
3.【答案】
（1）Rx；
（2）电阻箱；（3）R2．
4.【答案】
（1）断开；见上图；
（2）B；（3）Rx断路；（4）0.1；10；（5）
R0．
【解析】
（1）连接电路时，开关应断开，由图甲所示电路图可知，定值电阻与滑动变阻器串联，电压表与定值电阻并联，电流表串联在电路中，根据电路图连接实物电路图，实物电路图如图所示．
（2）由图知，滑动变阻器的下面接了左边的A接线柱，所以闭合开关前，应将滑片移至最右即B端，使其阻值最大；
（3）若Rx被短路，电压表示数为电源电压，电流表应该有示数，若Rx断路，电压表的正负接线柱与电源正负极之间连接是连通的，电压表示数约为电源电压；电压表的电阻无限大，使得电路中的电流很小，电流表的指针几乎不偏转，
（4）由图丙可知，电流表的量程为0～0.6A，分度值为0.02A，示数为0.1A；
由I=可得，电阻的阻值：
R=
=
=10Ω；
（5）P移至最左端，滑动变阻器连入电阻为0，电路中只有Rx，
根据欧姆定律可得：
U=I1Rx；﹣﹣﹣﹣﹣①
P移至最右端，滑动变阻器全连入，R0和Rx串联，
根据欧姆定律可得：
U=I2（R0+Rx），﹣﹣﹣﹣②
电源电压不变，由①②得：
I1Rx=I2（R0+Rx），
解得：
Rx=
R0．
5.【答案】
（1）如图；
（2）断开；（3）滑动变阻器阻值太小；50Ω1A；（4）0.75；符合；（5）5；增大．
【解析】
（1）把电流表的负接线柱与滑动变阻器的B接线柱相连，滑动变阻器的C接线柱与灯泡的右接线柱相连，如图所示：
（2）在连接电路时开关应该处于断开状态；
（3）如果其它元件规格符合要求的情况下，滑动变阻器总阻值太小，根据串联电路的特点可知，滑动变阻器阻值太小时，滑动变阻器分得的电压小，使得小灯泡两端的电压调节范围小
，应换用铭牌为“50Ω1A”的滑动变阻器；
（4）根据图丙可知，灯泡两端电压为2.5V时，通过灯泡的电流
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