学生学案第十五章探究电路.docx

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学生学案第十五章探究电路

第十五章探究电路

第1节电阻和变阻器

（1）

【学习目标】

1、认识电阻是导体对电流的阻碍作用，知道电阻的符号、单位及换算关系。

2、体验用实验探究影响电阻大小的因素的实验过程。

知道电阻是导体本身的一种性质，与导体两端的电压和通过的电流无关。

【知识聚焦】

一、电阻

1．电阻定义

水流在水管中流动会受到阻力，血液在血管中流动也会受到阻力。

同样，电流在导体中定向移动也会受到阻力．我们把导体对电流的阻碍作用叫做电阻。

（1）在物理学中，用电阻表示导体对电流阻碍的大小，导体电阻越大，对电流的阻碍越大，所以在电压不变的情况下，通常可以用电流的强弱判断导体电阻的大小。

（2）电阻的产生是由导体本身的性质决定的，例如：

金属导体中．自由电子的定向移动要受到带正电的原子核的阻碍；在酸、碱、盐的水溶液中，正负离子的定向移动也受到阻碍，也称做电阻；通常绝缘体电阻非常大，电流几乎不能通过，电阻较小的称为导体，如各种金属；半导体的导电能力介于导体和绝缘体之间，大小易受外界条件影响，在集成电路方面有很多应用．

2．电阻符号

国际上通常用字母R表示电阻，电路图中用符号

表示电阻．

3．电阻单位

在国际单位制中，电阻单位是欧姆，简称欧，符号是Ω，常用电阻单位还有千欧（kΩ），兆欧（MΩ）．它们之间的换算关系是：

1MΩ＝103kΩ，1kΩ=103Ω

注意：

平时对一些常见导体阻值大小应有所了解，如人体电阻约1000～5000Ω，实验中常用的铜导线电阻小于百分之几欧。

通常可以忽略。

二、电阻大小与哪些因素有关

1．实验探究

A．提出问题：

电阻大小与哪些因素有关?

B．猜想假设：

由于电阻的产生是由导体本身的性质决定的，那么电阻可能与导体的材料有关，可能与导体的粗细有关，可能与导体的长短有关，也可能与温度有关。

C．实验方法：

如果要探究导体电阻与长度的关系，就可以使其他各个因素：

材料、粗细、温度等全部相同，只比较长短不同的导体电阻是否相同，这种方法就是控制变量法。

注意：

在使用控制变量法时，首先要明确研究的问题与哪些因素有关，搞清研究的对象是哪个物理量．然后研究这个物理量（研究对象）跟某一物理量的单一关系时，要使其他物理量保持不变，最后把各个关系综合起来。

结论：

（1）横截面积、长度相同的不同材料的电阻不同。

材料对电阻的影响用电阻率来反应。

（2）同种材料、横截面积相同的不同长度的电阻不同。

而且是长度越长，电阻越大，即粗细相同的同种材料的导体，电阻R与长度l成正比。

（3）同种材料、长度相同的不同横截面积的电阻不同。

横截面积越大，电阻越小，即长度、材料都相同的导体电阻R与横截面积S成反比。

导体电阻与导体的材料、长度和截面积都有关。

进一步研究还会得出电阻还与温度有关。

对于大多数导体，温度升高时，电阻增大，像一般白炽灯泡，正常发光时的电阻比开灯的瞬间，电阻会增大10倍以上，但也有少数导体，其电阻随温度的升高而减小．

说明：

一般金属导体温度升高几度或十几度，电阻值的变化不超过百分之几欧，通常我们可忽略温度对电阻的影响，在初中阶段，如果不加以说明，温度变化对电阻值的影响不计。

2．电阻的性质

电阻是导体本身的一种属性，一个导体，它的长度、横截面积、材料确定，温度也确定时，它的电阻是一定的，不管这个导体是否连入电路，是否有电流通过，也不管它两端的电压是否改变，导体对电流的阻碍作用（即电阻）总是客观存在的（无电流通过时，这种阻碍作用仅仅是没有体现出来而已）．

【达标检测】

1．0.3kΩ=___________Ω=_____________MΩ

2．甲、乙、丙用相同材料制成的均匀合金丝，甲、乙粗细相同但甲较长，乙、丙长度相同但丙较粗，则电阻值最大的是_________，最小的是______________。

3．某电阻线长5m，阻值为2Ω，若将其剪掉一半长度，再拉长至原来长度后的电阻值（）

A．2ΩB．1ΩC．大于1Ω而小于2ΩD．大于2Ω

4．给一卷与小灯泡组成串联电路的电阻丝加热，灯泡发光变暗了，这说明_________。

5.人在皮肤干燥时电阻约为几千欧至几十千欧，10kΩ=________Ω；我们平常说的绝缘体，其电阻一般应在1MΩ以上，1MΩ=________Ω。

6.如图所示，在M、N之间接入粗铅笔芯，若保持N位置不变，当M向左移动时，电流表的示数，这是因为____________________。

7.把一段电阻线（粗细均匀）对折后使用，则电阻（）．

A．不变B．变为原来的1/2C．变为原来的1/4D．变为原来的2倍

8.下列各组材料中，都是导体的是（）

A.铅笔芯、人体、大地B.铁、陶瓷、塑料C.人体、橡胶、铜D.橡胶、塑料、陶瓷

9.关于导体的电阻以下说法中正确的是（）

A.材料相同的两根电阻线，细的电阻肯定大B.粗细一样的两根电阻线，长的电阻一定大

C.长度一样，粗细一样的铜导线和铝导线其电阻不相等D.长度一样的电阻线，电阻大小是相等的

10.如图所示，是四根高压输电线上的一个装置，它的作用是将四根导线并联起来了。

由此可知，装置应该属于_______（填“导体”或“绝缘体”），利用这个装置把四根导线固定起来，相当于增大了___________，从而减小了输电导线的_______，这样就能大大减少输电线上电能的损失。

【实验探究】

【例1】（2011湖北孝感）在探究影响导体电阻大小的因素时，小兵、小红两位同学作出了如下猜想：

①导体的电阻与导体的长度有关②导体的电阻与导体的横截面积有关③导体的电阻与导体的材料有关。

实验室提供了4根电阻丝，规格、材料如下表：

编号

材料

长度/m

横截面积/mm2

A

镍铬合金

0.5

0.5

B

镍铬合金

1.0

0.5

C

镍铬合金

0.5

1.0

D

锰铜合金

0.5

0.5

为了验证上述猜想，他们设计了如下图所示的实验电路。

（1）为了验证上述猜想①，应该选用编号为______两根电阻丝进行实验；如果选用编号为A、C两根电阻丝进行实验，是为了验证猜想_______（填序号）；如果选用编号为A、D两根电阻丝进行实验，是为了验证猜想_____（填序号）。

分别将A和D两电阻丝接入电路中M、N两点间时，电流表示数不相同，由此，初步得到的结论是：

长度和横截面积相同时，________________________________。

（2）有同学认为：

可以根据灯泡亮度的变化来判断接入的电阻丝的变化情况。

老师指出：

此实验中这种方法不可取。

这是因为电源电压一定时，所选电阻丝的阻值相差太小，灯泡亮度变化________（选填“明显”或“不明显”）。

（3）在最近几年，我国城乡许多地区进行了输电线路的改造，将原来细的铝质输电线换成较粗的铝质输电线，这样就________了输电线的电阻，从而可以_______输电线上的电能损失（选填“增大”或“减小”）。

【例2】某同学在温度一定的情况下做“探究影响导体电阻大小的因素”的实验，下表给出了实验中所用到的导体情况。

导体代号

A

B

C

D

E

F

长度/m

1.0

0.5

1.5

1.0

1.5

1.5

横截面积/mm2

1.2

0.8

1.0

0.6

0.8

1.0

材料

锰铜

钨

镍铬

锰铜

钨

锰铜

（1）选择B、E导体进行对比，是为了探究导体电阻大小与___________的关系。

（2）为探究导体电阻大小与横截面积关系，应选择的两个导体是D和_____（选代号）

（3）以上探究方案在研究物理问题时经常用到，被称为________法，试再举学过的一例_________________________________________。

第1节　电阻和变阻器

（2）

【学习目标】

1.通过实验明确滑动变阻器的原理。

2.知道滑动变阻器的结构及电路符号。

会使用滑动变阻器改变电路中的电流。

会画用滑动变阻器改变电流的电路图，会连接实物图。

3.通过实验明确滑动变阻器在电路中的使用方法。

【重难点】通过实验、对比、探究等方法，学会利用滑动变阻器改变电流。

【知识聚焦】

1.影响电阻大小的因素是横截面积、长度、材料、温度。

2.当截面积、材料、温度不变时，电阻与电阻线长度的关系是：

R=

；

——电阻率

3.认识滑动变阻器

（1）滑动变阻器的原理：

通过改变电路中电阻线的长度来改变电路中电阻的大小，进而改变电路中的电流大小。

（2）认识滑动变阻器的主要构造，结构示意图如图，它在电路图中用符号表示。

（3）一个滑动变阻器的名牌上标有“100Ω，1A”字样。

其中100Ω表示的是电阻值。

1A表示的是允许通过的额定电流。

变阻器的正确使用口诀：

串入电路，调流控压；一上一下，关键在下；同上同下，没有变化；接入电路，拨到最大。

4.电阻箱

A．定义：

电阻箱是一种能够表示出阻值的变阻器．

B．结构：

两个接线柱、四个旋盘．

C．使用：

使用时，把两个接线柱接入电路，调节四个旋盘就能得到0～9999Ω之间的任意整数阻值．

D．读数方法：

各旋盘对应的小三角指示点的示数乘以面板上标记倍数，然后加在—起，就是电阻箱接入电路中的阻值．如图1所示的电阻箱的连入阻值时：

R＝3×1000Ω+2×100Ω+0×10Ω+4×1Ω＝3204Ω

电阻箱也有规定的最大阻值和允许通过的最大电流值

。

【达标检测】

1．如图所示，请将滑动变阻器接入电路M、N间，

（1）若将D、B分别与M、N相接，则滑片P向右移动时，变阻器连入电路部分电阻值将______，电流表的读数将，（填变大、变小或不变）灯泡的亮度将。

（2）若要求滑片P向右移动时，电流表的读数变小，应将与M、N连接。

2．如图所示是一种调节收音机音量兼开关的调节器，它实际上是一个旋钮型变阻器．若接线片A、B巳接入了电路，则顺时针转动旋钮触片时，收音机的音量将变。

3．小明家的屋顶上有一水池，他设计了一种自动测量水池内水位高低的装置，如图7所示，R是滑动变阻器，它的金属滑片是杠杆的一端，从水位表（由电流表改装而成）指针所指的刻度，就可知道水池内水位的高低．下列说法中错误的是（）

A、改装电流表的刻度盘时，电流表读数大的刻度应改为水位高的数字

B、AB应是金属杆

C、AB与浮标的连接可用软绳

D、R/在电路中起保护作用

2．如右图连接AD两个接线柱，滑片P移至_________段时，阻值最大；当P向C端滑动时，联入电路中的电阻线长度变________，电阻变_________。

3．如右图所示，要使滑动变阻器的滑片P向右移动时，电阻变大，应选择的是（）

A．A、CB．B、DC．A、BD．C、D

4．要改变某段导体电阻的大小，下列方法中无效的是（）

A．改变导体两端的电压B．改变导体的材料

C．改变导体的横截面积D．改变导体的长度

5．如图所示，用铅笔制成的滑动变阻器来改变电路中的电流及灯泡的亮度，当左端的铜环向右滑动时，下列判断正确的是（）

A．电流表示数变大，电压表示数变小，灯变亮

B．电流表示数变小，电压表示数变小，灯变暗

C．电流表示数变小，电压表示数变大，灯变亮

D．电流表示数变大，电压表示数变小，灯变暗

6．如图（甲）为调光台灯，（乙）为一简单调光台灯的电路图，将电路图的M、N两点之间接入一个滑动变阻器，使得滑片P向左移动时，灯泡的亮度减小，则下列方法中正确的是（）

A.A接M，B接NB.C接M，D接N

C.A接M，D接ND.B接M，C接N

7.有几位同学拿来一个滑动变阻器，看到铭牌上标有“20Ω1A”的字样，这几位同学讨论时说出了以下几种对铭牌意义的理解，你认为正确的是（）

A.电阻的最小值是20Ω，允许通过的最大电流是1A

B.电阻的最小值是20Ω，允许通过的最小电流是1A

C.电阻的最大值是20Ω，允许通过的最大电流是1A

D.电阻的最大值是20Ω，允许通过的最小电流是1A

8.如图所示是有四个接线柱的滑动变阻器，当AD端接入电路时，滑片P向右移动时，接入电路中的阻值将__________（选填“增大”、“减小”或“不变”）；当AB端接入电路时，滑片P向左移动，接入电路中的阻值将__________（选填“增大”、“减小”或“不变”）。

9.下图是小灯泡和滑动变阻器连入电路的四种不同情况，能利用滑动变阻器调节小灯泡从亮到灭的正确电路是（）。

10.一个滑动变阻器铭牌上标有“50Ω1．5A”的字样它的意义是。

11在下图所示的滑动变阻器的四种接法中，当滑片P向左滑动时，电阻变大的是）．

12.某班同学做“用滑动变阻器改变电流”的实验，电路如图所示。

（1）连接实物时，开关应当，滑片P应移动最端（选填“左”或“右”）；

（2）开始实验后，甲同学发现无论怎样移动滑片P，灯的亮度都不发生变化，而且一直很暗，这可能是；乙同学发现无论怎样移动滑片P，灯一直很亮，这可能是；丙同学缓慢移动滑片P时，看到灯忽然亮又忽然不亮，这可能是。

13．小明同学在科技活动中，了解到有一种热敏电阻，其电阻R随温度t变化的图象如图甲所示．请回答：

（1）热敏电阻的阻值随温度的升高而　　（选填“增大”或“减小”）．

（2）小明想利用热敏电阻制成温度报警器．实验室中现有两只外形完全相同的电阻R1和R2，其中一只为热敏电阻，另一只为定值电阻（阻值不随温度的变化而变化）．为了辨别它们，小明设计了如图乙所示的电路．

①接下来小明应进行的操作步骤是？

②如何判断哪只是热敏电阻？

14．图6—44中电源电压不变，R2为定值电阻，开关S闭合后，以下说法正确的是（）

A、滑片P向右移动，电流表A示数变小，电压表V示数变小

B、滑片P向右移动，电流表A示数变大，电压表V示数变大

C、滑片P向左移动，电流表A示数变小，电压表V示数变大

D、滑片P向左移动，电流表A示数变大，电压表V示数变小

15.如图6—43所示的是李强和杨华两位同学做“用滑动变阻器改变电流”实验的实物电路连接图、其中：

小灯泡标有“2、5V、0.3A”字样，滑动变阻器标有“20Ω1A”字样，则：

（1）滑动变阻器的铭牌“20Ω1A”的含义是_______________________________________________、

（2）正当李强同学准备闭合开关进行实验时，杨华同学发现了该实验电路连接有错误，他及时地阻止了李强的操作、请你指出该电路连接中的错误或不恰当的地方、

______________________________________________

______________________________________________

______________________________________________

第2节　科学探究：

欧姆定律

（1）

【学习目标】

1．通过实验探究电流跟电压、电阻的关系，让学生经历科学探究的全过程。

2．尝试采用图像法来分析实验数据。

3．通过实验探究，进一步熟悉科学探究中被广泛采用的一种方法——“变量控制法”。

【重难点】通过实验探究电流跟电压和电阻的定量关系，分析归纳出欧姆定律。

通过实验探究电流跟电压、电阻的关系。

易错点：

实验探究电流跟电压和电阻的定量关系，分析归纳出欧姆定律。

前面我们学习了三个物理量——电流、电压、电阻。

知道电压是产生电流的原因，而电阻对电流有阻碍作用。

你认为电流大小与电压、电阻的大小有没有关系？

如果有关，可能存在什么关系？

【知识聚焦】

一、电流与哪些因素有关

（1）猜想与假设：

同学们猜想电流与哪些因素有关？

（2）制定计划与设计实验：

①本实验采用什么研究方法？

，研究电流与电压关系时，应控制不变，改变，观察是否变化。

研究电流与电阻关系时，应控制不变，改变，观察是否变化。

探究点1：

探究电流大小跟电压的关系。

①设计实验

②按照图14-8提供的实验器材，请你选用需要的器材，设计电路，画出电路图，填在方框中。

③进行实验与收集数据：

保持电阻不变，将导体两端电压每次调高2V，记录电流。

表一保持电阻不变时，研究电流随电压的变化。

实验次序

电阻

电压U/V

电流I/A

1

R=Ω

2

3

结论：

（1）在坐标上描绘出三个点，然后连成平滑的直线。

（2）电阻不变时，通过导体的电流与导体两端电压成。

探究点2：

探究电流大小跟电阻的关系。

①设计实验

②按照图14-8提供的实验器材，请你选用需要的器材，设计电路，画出电路图，填在方框中。

表二保持电压不变时，研究电流随电阻的变化

实验次序

电压

电阻R/Ω

电流I/A

1

U=V

2

3

③进行实验与收集数据：

保持电压不变（每次都将电阻两端电压调成5v），将导体电阻从15Ω开始，每次递减5Ω，记录电流。

结论：

（1）在坐标上描绘出三个点，然后连成平滑的曲线。

（2）电压不变时，通过导体的电流与导体本身电阻成反比。

注意事项：

1.连接电路时，开关必须断开；

2.实验前，将滑动变阻器的滑片滑到最大值，使电路中的电流较小，保护电路；

3.电表用法选择适当的量程，注意正、负接线柱。

4.更换元件时，先断开开关，再更换元件，变阻器滑片实验前仍然滑到阻值最大处；

欧姆定律的公式是：

R=U/I。

单位分别是电流A，电压V，电阻Ω。

【探究3】在研究电流跟电压、电阻

之间关系的实验中，通过改变电路中的电压的电阻，分别得了如下两组数据：

分析表1所列数据可以得到的结论是：

在电阻一定时。

分析表2所列数据可以得到的结论是：

。

【例1】（09潍坊）小明同学利用如图所示的电路，探究保持电压不变时，电流跟电阻的关系，得到的数据如下表。

（1）分析表中的数据，可以得出的结论是：

。

（2）滑动变阻器R′在此实验中的主要作用是：

。

【达标检测】

1．将一只灯泡接在家庭照明电路上，它正常发光时的电阻是1000Ω，通过灯泡的电流______mA.

2．一个定值电阻的阻值是300Ω，接在电压为15V的电源上，则通过该电阻的电流是____mA。

若使通过该电阻的电流为0.15A，则电阻两端的电压是______V。

3．几位同学学习了欧姆定律后，根据I=U/R，导出了R=U/I.于是他们提出了以下几种看法，你认为正确的是（）

A.导体电阻的大小跟通过导体中的电流成反比B.导体电阻的大小跟加在导体两端的电压成正比

C.导体电阻的大小跟通过导体中的电流和加在导体两端的电压无关D.导体两端不加电压时，导体的电阻为零

4.在某电阻两端加3V的电压时，通过的电流是0.5A；若在电阻两端加15V的电压时，通过的电流是_____A,电阻是____。

当两端的电压为零时，电阻为_____

5.在电流和电阻的关系中，下列说法中正确的是（）．

A．电流跟电阻成反比B．在电压不变的情况下，导体中的电流跟导体的电阻成反比

C．通过导体的电流跟导体的电阻成反比D．电压一定时，某段导体的电阻跟通过这段导体的电流成反比．

6、导体两端电压为3V时，通过它的电流是0.6A，如果使导体两端电压增加到6V，那么该导体的电阻是（）．A．1.8B．5C．10D．15

7．在图14—11所示的电路中，电源电压为3V，开关闭合后，电流表和电压表的读数分别是0．1A和2V，则通过R2的电流是＿＿A，Rl的电阻是Ω。

8．有一根镍铬合金线，两端的电压为6Ｖ时，通过合金线的电流为0.3A，若两端电压减小一半，则合金线的电流是____安；如果合金线两端不加电压，则合金线的电流为______安，合金线的电阻是______欧。

第2节　科学探究：

欧姆定律

（2）

【学习目标】

1．理解欧姆定律的内容和使用条件能运用欧姆定律进行简单的计算

2．通过计算，学会解答电学计算题的一般方法，培养逻辑思维能力，培养解答电学问题的良好习惯

【重难点】会运用欧姆定律分析解决简单的电路问题。

欧姆定律的使用条件。

【复习回顾】

1.在电阻一定时，导体中的电流跟它两端的电压成比；

2.在电压一定时，通过导体的电流与导体的电阻成比。

3．

（1）欧姆定律的内容是什么？

欧姆定律的适应范围是什么？

（2）欧姆定律可用公式表示为：

，变形公式是

（3）利用欧姆定律的公式计算时，必须注意各物理量的单位，即电流的单位是　　，电压的单位是　　　，电阻的单位是　　　。

探究点一：

欧姆定律

小组成员相互合作，仔细分析表一和表二，看看你有哪些发现？

表一：

R＝10Ω

电阻R两端的电压U/V

１

２

３

４

通过电阻R的电流I／A

0.1

0.2

0.3

0.4

表二：

U＝10V（电阻R两端的电压值）

电阻R的阻值R/Ω

10

20

40

80

通过电阻R的电流I／A

1

0.5

0.25

0.125

电流、电压、电阻它们三者之间的关系是：

导体中的电流跟加在这段导体两端的电压成正比，跟这段导体的电阻成反比，这就是德国物理学家欧姆在19世纪初期总结归纳出的欧姆定律。

用公式表示为I=U/R。

欧姆定律公式表明：

导体的电阻在数值上等于导体两端的电压跟导体电流的比值，绝对不能认为导体的电阻跟导体两端的电压成正比，与导体的电流成反比。

在电流、电压、电阻这三者中，电流是结果，电压是电流变化的外部原因，电阻是电流变化的内部原因。

电阻会影响电流的大小，但是，电流却不能影响电阻的大小。

探究点二：

怎样正确理解欧姆定律

1、公式变形：

由欧姆定律的公式I＝U/R,可推导出U=，它表示导体两端的电压等于通过它的电流与其电阻的乘积。

还可推导出R=U/I，它表示导体的电阻在数值上等于加在导体两端的电压与通过导体的电流的比值。

2、适用范围：

欧姆定律适用于从电源正极到负极之间的整个电路或其中某一部分电路，并且是纯电阻电路（可简单理解为电路中没有电动机或电解装置，电能全部转化成热能）。

3、使用欧姆定律时，还要注意电流、电压、电阻三个物理量必须是同一段电路上的物理量。

因此应用欧姆定律必须对电路进行分段处理后才使用，一般一个用电器分为一段，用下标1、2、----区别；两个以上用电器分为总段，用下标总来区别。

探究点三：

运用欧姆定律进行简单的计算

1.一段导体两端电压是4伏，导体中的电流是1安，若导体两端电压是2伏，则导体中的电流是安。

2某电路两端电压一定，电路两端接入10欧的电阻时，通过这导体的电流是1.2安，若改接24欧电阻时，则通过电路的电流是    安。

【达标检测】

1．关于欧姆定律I＝U/R的表达式，下列说法正确的是（）

A、导体的电阻越大，通过导体的电流越小

B、导体中的电流与导体的电阻成反比

C、导体中的电流与电压成正比

D、对同一导体来说，其两端电压增大到原来的3倍，则导体中的电流也增大到原来的3倍

2．一盏电灯的灯丝电阻为