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第五章 復習課
素養目標
1.通過實驗探究電流跟電壓和電阻的關系,體會探究獲取物理規律的艱辛與快樂。
2.理解歐姆定律,并能進行簡單的計算。
3.利用歐姆定律設計并進行實驗,測算電阻的大小,進一步練習使用電流表、電壓表、滑動變阻器。
4.通過實驗探究和理論推導,得出串、并聯電路總電阻跟分電阻的關系,體會兩種方法在科學探究中的意義,樹立理論與實踐相統一的思想。
5.會利用串聯、并聯電路的有關知識,分析和計算簡單的電路問題。
◎重點:歐姆定律實驗,測電阻實驗
【思維導圖】
【單元達標】
達標點1探究電流與電壓、電阻的關系
例1　小華同學在探究“電流與電阻關系”的實驗時,電阻R 有5 Ω、10 Ω、20 Ω三種規格,滑動變阻器有型號一“20 Ω　2 A”和型號二“50 Ω　1 A”兩種規格,電源電壓保持6 V 不變,他設計的電路圖如圖甲所示。
(1)根據電路圖,用筆連線將圖乙的實物圖連接完整。
(2)小華完成第一次實驗后,做第二次實驗時將電阻由5 Ω更換為10 Ω,閉合開關,應調節滑動變阻器的滑片P 向 (選填“A”或“B”)端移動,直到 為止。按照同樣的方法,完成了第三次實驗,三次實驗的數據如表所示。整個實驗過程中應選擇型號 的滑動變阻器。
次數 第一次 第二次 第三次
電阻R/Ω 5 10 20
電流I/A 0.4 0.2 0.1
(3)根據實驗數據,小華得到如下實驗結論: 。
(4)利用這個電路還能完成的實驗有: (寫出一條即可)。
思路導引　在探究電流跟電壓、電阻的關系時用到控制變量法,在探究電流跟電壓的關系時,要保持電阻不變,只改變定值電阻兩端電壓,這里是通過改變滑動變阻器接入電路中的阻值來改變定值電阻兩端的電壓;在探究電流跟電阻的關系,要保持電壓不變,只改變電阻的大小,這里是通過改變滑動變阻器接入電路中的阻值,來保持被更換定值電阻兩端的電壓不變。在探究電流跟電壓和電阻的關系時,測量多組實驗數據的目的是尋找普遍性的規律,避免得出的結論具有偶然性和片面性。
達標檢測
1.某實驗小組要探究電流與電壓、電阻的關系:
【設計實驗】
小組制定實驗計劃,選用合適的電源、滑動變阻器、電流表、電壓表、內裝三個定值電阻(R1=5 Ω、R2=10 Ω、R3=15 Ω)的電阻盒等器材,并設計好電路圖(如圖甲所示)。
　
(1)考慮到電流的大小與兩個因素有關,該實驗需要采用的研究方法是 。
(2)該實驗中,滑動變阻器的作用是 、 。
【進行實驗和收集數據】
(3)實驗小組按照電路圖連接好電路并檢查無誤后閉合開關,發現電壓表無示數,電流表有示數但未超出量程,則產生故障的原因可能是定值電阻 (選填“斷路”或“被短路”)。
(4)移動滑動變阻器的滑片,實驗小組測得多組數據并分別錄入表格中,其中,換用R3 做實驗時少錄入一個電流值,電流表指針位置如圖乙所示,該電流記作 A。
電壓U/V 1 2 3 ……
R1電流I1/A 0.2 0.4 0.6
R2電流I2/A 0.1 0.2 0.3
R3電流I3/A 0.06 0.2
【分析和論證】
(5)比較表中任何一行測得的數據,可以得出的結論是: 。
(6)比較表中任何一列測得的數據,可以得出的結論是: 。
【評估】
在評估環節,有組員提出了“能否采用圖像法進行數據分析”的意見。除此以外,你還能從哪兩個方面對該實驗進行評估 。
【答案】達標點一
例1　
(1)答:
(2)B　電壓表的示數為2 V　二
(3)電壓一定時,通過導體的電流跟導體的電阻成反比
(4)探究電流和電壓的關系
解析　(1)電壓表應與電阻并聯,根據題意,乙圖的實物圖連接如圖所示。(2)小華完成第一次實驗后,做第二次實驗時將電阻由5 Ω更換為10 Ω,定值電阻所分得的電壓增大,故電壓表的示數變大,為保持電壓表的示數不變,需要移動滑片使定值電阻的電壓減小,所以將變阻器滑片向右移動,滑動變阻器連入電路的電阻增大,電路中總電阻變大,電流變小,由U=IR 可知,定值電阻的電壓減小,所以應調節滑動變阻器的滑片P 向B 端移動,直到電壓表示數為2 V為止。由表可知,R'===40 Ω,所以整個實驗過程中應選擇型號二“50 Ω　1 A”的滑動變阻器。(3)根據實驗數據,小華得到如下實驗結論:電壓一定時,通過導體的電流跟導體的電阻成反比。(4)利用這個電路還能完成的實驗有:探究電流和電壓的關系(測量導體的電阻)。
達標檢測
1.【設計實驗】
(1)控制變量法
(2)保護電路　改變電阻兩端電壓
【進行實驗和收集數據】
(3)被短路
(4)0.12
【分析和論證】
(5)電阻一定時,通過導體的電流與導體兩端的電壓成正比
(6)電壓一定時,通過導體的電流與導體的電阻成反比
【評估】
本小組得出的實驗結論與其他小組的是否一致;本實驗的誤差可能來自哪些因素(合理即可)
達標點2電阻的測量
例2　用如圖甲所示的電路測量定值電阻Rx 的阻值。
　
(1)請用筆畫線代替導線將圖甲中的實物連接完整(要求滑片P 向左移動的過程中電流表示數變小)。
(2)正確連接電路后,閉合開關之前,應將滑動變阻器的滑片P 置于 (選填“A”或“B”)端。
(3)實驗時,閉合開關,發現電流表和電壓表示數都為0。用一根導線在電路中先后連接接線柱G 與F、F 與E 時,電壓表和電流表示數仍為0,連接接線柱E 與D 時,電壓表和電流表指針明顯偏轉,則電路的故障是 。
(4)排除故障后繼續實驗,當電壓表示數為2 V 時,電流表示數如圖乙所示,則定值電阻Rx= Ω。
(5)如果沒有電壓表,電源電壓未知,可以用最大阻值為R0 的滑動變阻器和如圖丙所示電路,來測量電阻Rx 的阻值。閉合開關后,滑動變阻器滑片在最左端時,電流表示數為I1,滑動變阻器滑片在最右端時,電流表示數為I2,則電阻Rx= (用題中所給物理量的符號表示)。
思路導引　伏安法測電阻的原理是R=,用電壓表測出被測電阻兩端的電壓,用電流表測出通過被測電阻的電流,為多測幾組實驗數據,在電路中需通過改變滑動變阻器接入電路中電阻值的大小,來改變被測電阻兩端的電壓和通過被測電阻的電流,把計算出的幾次電阻值的平均值作為被測電阻的阻值,這樣做的目的是減小實驗中的誤差。
達標檢測
2.在做“測量小燈泡的電阻”實驗中。
(1)小華同學連接的實物電路如圖甲所示,閉合開關,移動滑動變阻器的滑片P,發現小燈泡不亮,經檢查,發現有一根導線連接錯誤。請你在連接錯誤的導線上打“×”,并用筆畫線代替導線將圖甲的電路連接正確,連線不能交叉。
(2)連接電路時,開關必須 (選填“斷開”或“閉合”)。電路連接完整后,閉合開關前,應將滑動變阻器的滑片P 移到 (選填“A”或“B”)端。
(3)正確連接電路后閉合開關,移動滑片P,當電流表的示數為0.2 A 時,電壓表指針位置如圖乙所示,則電壓表示數為 V,小燈泡的阻值為 Ω。
【答案】達標點二
例2
(1)
(2)A
(3)滑動變阻器斷路
(4)10
(5)
達標檢測
2.(1)
(2)斷開　A
(3)2.2　11
解析:(1)小燈泡沒有真正接入電路,閉合開關小燈泡也不會發光。
(2)為了保護電路,連接電路時,開關必須斷開。電路連接完整后,閉合開關前,應將滑動變阻器的滑片P移到最大阻值處,即A端。(3)如圖,電壓表量程選擇的是0~3 V ,分度值為0.1 V ,電壓表的示數為2.2 V;根據歐姆定律可知小燈泡的阻值R===11 Ω。
達標點3歐姆定律的應用
例3　如圖所示,電源電壓恒定不變,閉合開關S,當滑片P從變阻器的a點向b點移動的過程中,下列關于電流表A和電壓表V示數變化的說法正確的是 ( )
A.電流表A示數變小,電壓表V示數變大
B.電流表A示數變小,電壓表V示數不變
C.電流表A示數變大,電壓表V示數變小
D.電流表A示數變大,電壓表V示數不變
思路導引　要根據電路元件的連接方式,判斷是串聯還是并聯電路;根據滑動變阻器滑片移動方向或外在條件對半導體元件(光敏電阻、熱敏電阻、壓敏電阻、氣敏電阻、磁敏電阻等)的影響,來判斷電路中電阻的變化;根據電阻的變化判斷電路中電流的變化,最后判斷所對應的電壓如何變化。
達標檢測
3.圖甲所示的是非接觸式紅外線測溫槍,圖乙是它的工作原理圖,R0是定值電阻,R是紅外線熱敏電阻,圖丙是其阻值隨人體溫度變化的圖像。閉合開關S后,對該電路分析正確的是 ( )
　　
A.體溫越高,R的阻值越大　
B.體溫越高,電壓表的示數越大　
C.體溫越低,R兩端的電壓越小　
D.體溫越低,通過R0的電流越大
【答案】達標點三
例3　B
解析　由電路圖可知,定值電阻與滑動變阻器并聯,電壓表V測電源兩端的電壓,電流表A測干路中的電流;由于電源電壓不變,滑片移動時,電壓表示數不變;并聯電路各支路互不影響,滑片移動時,通過定值電阻的電流不變;閉合開關S,當滑片P從變阻器的a點向b點移動的過程中,滑動變阻器接入電路的電阻變大,根據歐姆定律可知,通過滑動變阻器的電流變小,根據并聯電路的電流關系可知,干路中的電流變小,電流表示數變小;故B正確。
達標檢測
3.B　解析　由圖可知,兩個電阻串聯,電壓表測定值電阻R0兩端的電壓。體溫越高,由圖丙知,熱敏電阻R的阻值越小,故A錯誤;體溫越高,熱敏電阻R的阻值越小,由串聯分壓原理可知,熱敏電阻R分得的電壓越小,根據串聯電路電壓的規律,定值電阻R0兩端的電壓越大,即電壓表示數越大,故B正確;相反,體溫越低,熱敏電阻R的阻值越大,總電阻越大,根據歐姆定律I=可知,電路中的電流越小,即通過R0的電流越小;由串聯分壓原理可知,熱敏電阻R的電壓越大,故C、D錯誤,選B。
單元實踐作業
探究電流與電壓的關系
使用電學實驗箱中的實驗器材探究電流與電壓的關系。
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