資源簡介

第十四講 歐姆定律
知識與技能：掌握歐姆定律的概念，能夠利用歐姆定律進行簡單的計算；
習慣與方法：學會用控制變量法來研究電流、電壓、電阻的關系，培養對數據進行處理的習慣；
思維與素養：體驗歐姆在研究電流、電壓、電阻關系的過程，通過三分鐘小老師提升思維。
喬治·西蒙·歐姆
喬治·西蒙·歐姆生于德國埃爾蘭根城，歐姆是一個很有天才和科學抱負的人，他長期擔任中學教師始終堅持不懈地進行科學研究，自己動手制作儀器。
歐姆定律發現初期，許多物理學家不能正確理解和評價這一發現，并遭到懷疑尖銳的批評。研究成果被忽視，經濟極其困難，使歐姆精神抑郁。直到1841年英國皇家學會授予他最高榮譽的科普利金牌，才引起德國科學界的重視。
人們為紀念他，將測量電阻的物理量單位以歐姆的姓氏命名。
知識點一、歐姆定律
思考與討論：觀察所示電路，閉合開關，當滑動變阻器滑片P向左或向右移動時，電流表、電壓表的示數將怎樣變化？為什么會有這種變化？
1.探究電流和電壓的關系
【提出問題】電流和電壓有什么定量關系？
【假設和猜想】電流和電壓可能_______________。
提示：電壓越大，電流越大。
【實驗方法】控制變量法。
【設計實驗】保持用電器的_______不變，改變用電器的___________，觀察___________的變化。
【數據記錄】
電壓/V 2 3 4 5 6
電流/A 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6
【數據處理】把實驗測得的數據在圖像中描點，連成圖像。
【得出結論】在電阻一定的情況下，導體中的電流跟導體兩端的電壓_____________。
對這一關系的理解，應注意：
①這里的導體中的電流和導體兩端的電壓是針對同一導體而言的，不能說一個導體中的電流跟另一個導體兩端的電壓成正比。
②不能反過來說，電阻一定時，電壓跟電流成正比。這里存在一個因果關系，電壓是因，電流是果，因為導體兩端有了電壓，導體中才有電流，不是因為導體中先有了電流才加了電壓，因果關系不能顛倒。
2.探究電流和電阻的關系
【提出問題】電流和電阻有什么定量關系？
【假設和猜想】電流和電阻可能_______________。（提示：電阻越大，電流越小）
【實驗方法】控制變量法。
【設計實驗】保持用電器的___________不變，更換不同的___________，觀察___________的變化。每次更換電阻后，要_________________，使_________________________。
【數據記錄】
電阻/Ω 5 10 15 20 25
電流/A 0.6 0.3 0.2 0.15 0.12
【數據處理】把實驗測得的數據在圖像中描點，連成圖像。
【得出結論】在電壓不變的情況下，導體中的電流跟導體的電阻__________________。
對這一關系的理解要注意：
①電流和電阻也是針對同一導體而言，誰的電阻就影響誰的電流，不能說一個導體的電流與另一個導體的電阻成反比。
②同樣不能說導體的電阻與通過它的電流成反比。因為，電阻是導體本身的一個性質，它的大小由導體本身來決定，與導體中通過的電流無關。
3.實驗分析☆☆
(1)在研究電流與電壓、電阻關系時，分別利用控制變量法控制了哪些物理量？
(2)實驗中，滑動變阻器的作用是什么？
①___________________；
②在研究電流與電壓關系時，______________________________________；
③在研究電流與電阻關系時，______________________________________。
(3)在實驗中，若出現電流表無實數、電壓表約等于電源電壓的現象，原因是_______________
______________；若出現電壓表無實數、電流表約等于電源電壓的現象，原因是__________
_______________________________________________________________________________。
(4)若實驗中，無論如何移動滑片，兩個電表的示數都不變，原因是_________________________
_____________________________________________________________________________。
(5)在研究電流與電阻的關系時，小強將電阻由5Ω換到10Ω，再換到15Ω，做完3次試驗后，再接上20Ω的電阻時，發現無論如何調節滑動變阻器，電壓表的示數都無法達到原來的控制電壓，原因是什么？_____________。要解決這個問題，需要__________________________。
(6)小白在做探究電流和電壓的關系的實驗時，粗心地把電壓表和電流表換了位置，他在閉合開關后會看到電壓表_____________，電流表_____________。
(7)小文使用小燈泡做了這兩個實驗，發現畫出的圖像和別的同學都不一樣，他實驗失敗的原因在于______________________________________________。
4.歐姆定律
歐姆通過實驗總結了電流和電壓、電阻的關系，得出：一段導體中的電流，跟這段導體兩端的電壓成正比，跟這段導體的電阻成反比。這個規律叫歐姆定律。
公式之間的關系：I= U/R。 R一定時，I跟U成正比；U一定時，I跟R成反比。
變形公式 : U=IR；R=U/I。 注意：變形公式只能用于計算，不能用于說理。
互動討論：為什么不能說電壓與電流成正比、電阻與電流成反比？
知識點二、伏安法測電阻
實驗原理：根據歐姆定律I=U/R可推出 R=U/I 。
實驗器材：干電池兩節（或學生電源一只）、待測電阻一只、開關一只、電流表一只、電壓表一只、滑動變阻器一只、導線若干 。
實驗思路和方法：①用電壓表測出導體兩端電壓U。
②用電流表測出通過導體的電流I，就可算出被測導體的電阻。這種測量方法叫 。
③為了減小實驗的誤差，需測出多組數據，用多次測量求平均值的方法求出導體的電阻值。
實驗電路圖 ：根據實驗思路，可設計伏安法測導體電阻的實驗電路圖如下
實驗步驟 ：根據電路圖連接實物圖
①開關處于打開狀態。
②注意電壓表、電流表的正負接線柱，并用試觸法選擇電壓表、電流表的量程。
③滑動變阻器連接柱連接應“一上一下”。
④閉合開關前滑動變阻器滑片P處于阻值最大位置。
實驗數據記錄
（5）計算與結論。
反思與交流：
在實驗開始時，為什么要將接在電路中的滑動變阻器的阻值調到最大？
滑動變阻器在本實驗中的作用是什么？
3、能否繪出U-I圖像？如果是測小燈泡的電阻圖像是直線嗎？為什么？
精熟講授① 在探究“通過電阻的電流與電阻阻值大小的關系”實驗過程中，應通過觀察
下列哪個元件來移動滑動變阻器滑片(　　)
A．變阻器滑片 B．電壓表示數
C．電流表示數 D．電阻
高效演練1-1為了研究電流、電壓、電阻三個量的關系，所采取的研究方法正確的是(　　)
A．先使其中的兩個量保持不變，研究另一個量的變化規律
B．先使其中的一個量保持不變，研究另兩個量的變化規律
C．同時研究三個量的相互關系
D．以上三種方法都可以
高效演練1-2 下列是某同學根據探究電流與電壓關系的實驗的數據畫出的圖像，其中正確
的是(　　)
精熟講授② 利用如圖電路研究“電流與電阻的關系”，其中電流表量程為“0～0.6A”，電壓表量程為“0～3V”，滑動變阻器的規格為“50Ω　1A”。依次將阻值為5Ω、10Ω、20Ω的定值電阻接入AB之間完成實驗，獲得數據如表。
請回答∶
（1）完成第一組實驗后，斷開開關，拆下 5Ω 的電阻，改接 10Ω 的電阻。繼續操作有以下 四步∶①閉合開關;②將滑動變阻器的滑片移到最右端;③記錄電流表示數;④將滑動變阻 器的滑片移到適當位置。從安全和規范角度考慮，正確的順序是______________；
（2）上述操作④中判斷滑片已處于適當位置的依據是 ________________________________。
（3）依據表中數據作出了下列圖像，其中正確的是______。
（4）要完成本次實驗，電源最多只能將_____節干電池串聯。
高效演練2-1 某科技小組設計的汽車有害尾氣排放檢測電路如圖甲所示，R為氣敏電阻，其阻值隨有害尾氣濃度 β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 ，電壓表的示數將 。
精熟講授① 如圖所示的電路中，電源電壓恒為30V，電阻R1為15Ω。同時閉合開關S1、S2時，電流表的示數為2.5A。求∶
（1）通過電阻R1的電流。
（2）電阻R2的阻值。
高效演練1-1 如圖所示的電路中，A、B兩端的電壓是 6V，燈L1的電阻是8Ω，通過的電流是0.2A，求∶
（1）通過燈L2的電流。
（2）燈L1兩端的電壓。
（3）燈L2兩端的電壓和燈 L2的電阻。
精熟講授② 如圖所示電路，當滑動變阻器滑片P向a端滑動的過程中，電流表、電壓表示數變化情況是（ ）
A.電流表示數變大
B.電流表示數變小
C.電壓表示數變大
D.電壓表示數變小
高效演練2-1 下列是科學興趣小組設計的四個測量身高的電路圖，身高儀都由電壓表改裝而成。能實現身高越高身高儀示數越大且刻度均勻的電路是（ ）
精熟講授① 為了防止酒駕事故的出現，酒精測試儀已被廣泛應用。交警使用的某型號酒精測試儀的工作原理如圖所示，電源電壓恒為8V，傳感器電阻R2的電阻值隨酒精氣體濃度的增大而減小；當酒精氣體的濃度為0時，R2的電阻為60Ω。使用前要通過調零旋鈕(即滑動變阻器R1的滑片)對酒精測試儀進行調零，此時電壓表的示數為6V。
（1）電壓表的示數為 6V時，電流表的示數為多少？
（2）電壓表的示數為 6V 時，滑動變阻器 R1的電阻值為多少？
（3）調零后，R1的電阻保持不變。某駕駛員對著酒精測試儀吹氣10s，若電流表的示數達到0.2A， 表明駕駛員酒駕，此時電壓表的示數為多少？
高效演練1-1 圖甲是探究“通過導體的電流與電阻關系”的電路圖(電源電壓保持不變)，電源電壓為6V，滑動變阻器(50Ω 1A)，電流表量程為0～0.6A。圖乙是依據五次實驗的數據描點繪制的I－R圖像，以下說法不正確的是(　　)
A．利用五個電阻均能完成探究，定值電阻控制電壓
范圍可以為2～3V
B．當R由10Ω換為15Ω時，需將滑動變阻器接入電
路的阻值調得更大
C．分析圖像可得結論：電壓一定時，電流與電阻成反比
D．若電源電壓可調，完成本次實驗的電源電壓最大為15V
精熟講授② 在某一溫度下，兩個電路元件A和 B中的電流與其兩端電壓的關系如圖所示。則由圖可知，元件A 的電阻為______; 將 A 和 B并聯后接在電壓為 2.0V的電源兩端，則通過A和B的總電流是______。
高效演練2-1如圖電路，電源電壓不變，R，為定值電阻，閉合開關 S，小楚將滑動變阻器 R，的滑片P從a端移動到b端的過程中，電壓表和電流表的示數變化情況如圖所示，滑動變阻器 R2的最大阻值是 Ω;滑動變阻器的滑片P在中點時，電流表的示數為 。
小明在做“伏安法測電阻”實驗時，不小心摔壞了電流表，而實驗室又沒有多余的電流表，問小明怎么才能測出未知電阻的阻值？提供已知阻值的一個定值電阻請你幫助小明完成電路圖設計。
提醒：用電壓表和定值電阻來代替電流表。

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