测量小灯泡的电阻、欧姆定律和安全用电.doc

测量小灯泡的电阻、欧姆定律和安全用电【本讲教育信息】一. 教学内容：测量小灯泡的电阻、欧姆定律和安全用电二. 规律方法指导1. 实验原理：利用电压表测出小灯泡两端电压，电流表测出通过灯泡的电流，运用欧姆定律的变形公式，可计算出小灯泡的电阻，这种测电阻的方法称为伏安法测电阻。2. 实验中滑动变阻器的作用是改变小灯泡的两端电压和通过小灯泡的电流，从而能进行多次测量求平均值，减小测量的偶然误差，使测量结果更准确。3. 本实验采用伏安法测定小灯泡电阻，选择电流表内接法而不选择电流表外接法，是因为用电流表外接法测量结果的误差远大于用电流表内接法测得的结果。4. 用欧姆定律可以解释安全用电的有关知识：根据，当电阻一定时，电压越大，电流就越大。因此，电压越高越危险。根据，当电压一定时，电阻越小，电流越大。而湿手、湿布的电阻比干的手或布的电阻小得多，流过的电流很大。因此不能用湿手或湿布触摸电器。根据，云与大地之间的电压非常高，放电时会产生很大的电流，对人、物有很大的危害。当安装上避雷针后，避雷针的电阻很小，很大的电流将从避雷针流入大地。三. 知识点分析：问：为什么在测量时是逐渐降低小灯泡两端的电压而不是升高电压？答：实验中测量时是逐渐降低小灯泡的电压而不是升高电压，这是因为：用电器（灯泡）的额定电压是保证用电器正常工作（灯泡正常发光）的电压值。如果高于额定电压值时，流过用电器（灯泡）的电流会比正常工作条件下的电流值大，这对用电器的使用寿命是有很大影响的，严重时会烧坏用电器。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。问：为什么电压越高越危险？答：人体是导体，有一定的电阻，由知，不高于36V的电压，通过人体时的电流很小，不会伤害人体，但电压越高，通过人体的电流越大，就越容易造成危害。家庭电路的电压为220V，远超过安全电压，一旦触电，会发生生命危险。高压输电设备电压高达几十万伏，即使人不直接接触也会有触电危险，因此不能靠近高压带电体。问：为什么不能用湿手触摸电器？答：人体也是一个导体，有自己的电阻。但人体的电阻不是固定不变的。皮肤干燥的时候电阻大一些，潮湿的时候电阻就小一些，由欧姆定律可知，电源电压一定的情况下，导体的电阻越小，流过它的电流越大，如果带电体接触的是潮湿的皮肤，通过人体的电流会很大，很危险；纯净的水是不导电的，但我们通常使用的水都是不纯净的，不纯净的水也是导体。所以即使不和带电体直接接触，但是如果用湿手插拔插销，开关电灯等，极易使水流入插销和开关内，使人体和电源相连，造成危险，所以千万不要用湿手触摸电器；发生电火灾时，务必在切断电源后，才能用水救火，在整个救护过程中，必须随时注意自身保护，防止自己也触电。第1页问：电路中为什么不允许短路？答：短路分为两种：一种是用电器短路，如图1所示，这种情况下，电流将不再流过灯泡，而从导线中流过，灯泡就失去了作用；第二种是电源短路，如图2所示，此时电路中电流过大，一方面烧坏电源，另一方面，导线会迅速升温，有时甚至会烧坏周围的橡胶皮，引起火灾，综合以上两种情况可知，是不允许短路的。问：怎样给高层建筑物装避雷针？答：如图3所示，避雷针要高出建筑物，用粗钢丝连到大地，其地下部分深埋，做成蜈蚣状。图3【典型例题】测量小灯泡的电阻一. 基础题例1 如图1所示，电流表量程为0.6A和3A、电压表量程为3V和15V、滑动变阻器的阻值为010、两节干电池（串联使用）、一个开关，还有若干导线。利用这些器材测一个阻值为5左右的小灯泡的阻值，则 （1）电流表与电压表应选用的量程分别是_、_ （2）试在虚线框内设计出实验电路图。 （3）根据电路图连接实物图。图1精析：题中提供电源电压为3V，电压表可选03V量程，电路中最大电流为滑动变阻器调到最小（阻值为零）时的电流，则电流表可选00.6A量程。答案：（1）00.6A；03V （2）如图2甲所示 （3）如图2乙所示 第2页 说明：涉及选量程的问题时，先要求出电路中的最大电流，再求出电压表所测部分的最高电压，求最大电流的方法是，当变阻器调到最小时，由欧姆定律求最大电流，连实物时通常用电流法，从电源正极开始沿着电流走一圈，注意实物图与电路图要对应。二. 能力题例2 如图3所示电路，在测量电阻的实验中，R为镍铬合金丝，阻值约为3，滑动变阻器R的阻值范围为010。请回答下列问题：图3 （1）在电路图的圆圈中填入适当的符号以表示电压表或电流表。 （2）移动滑动变阻器的滑片P，主要是改变_（填下列选项代号） 电源的电压； 通过R的电流； R的阻值。 （3）在这个实验中，最好选用量程为_的电压表。（填下列选项代号） 0l00mV； 01V； 03V； 015V。（4）根据以上的结论，用笔画线代替导线把图4中的元件连成电路。（画线不能交叉，元件位置不能移动）图4精析：用伏安法测R的阻值，电压表V应与R并联，电流表A串联在电路中，跟R串联，改变能改变电路中的总电阻，从而改变通过R的电流，时，通过R的电流最大约为1A，R两端电压为电源电压3V，故电流表量程取03A。电压表接“”和“3”两接线柱，原因是在满足所测量不超过量程条件下，选择电表量程越小测得结果越准确。答案：（1）圆圈内填“V”，圆圈内填“A”（2） （3） （4）如图5所示。图5三. 应用题例3 小李同学在做“伏安法测电阻”实验时设计了如图6甲所示的电路图。图6 （1）请你帮他检查一下，他设计的电路图是完全正确吗？ 第3页 答：_（填“是”或“不是”）。（2）若电流表和电压表的示数如图6乙所示，则电流表的读数是_A，电压表的读数是_V，电阻Rx的阻值是_。精析：（1）对照“伏安法”测电阻实验的标准电路可以发现小李设计的电路完全正确。（2）由电流表、电压表选用的量程可以读出二表的读数分别为0.28A和8.5V，由可得到。答案：（1）是 （2）0.28；8.5；30说明：在本实验中，再一次使用了滑动变阻器，其作用是：（1）保护用电器，在实验前，滑片置于阻值最大处，可以使通过用电器的电流达到最小值。（2）减小测量误差，通过滑动变阻器，改变导体两端的电压值，对应读取各个电流值，对多个电阻值取平均值，可减小误差。四. 探究题例4 兴趣小组活动的时候，老师给了同学们两个未知电阻R1和R2，如何判断这两只电阻哪个大、哪个小？请你说出：（1）所需要的元件。（2）所设计的电路。（3）判断的方法。精析与解答：这是一道开放题。 可以将电阻R1、R2组成串联电路，分别用电压表测R1和R2两端的电压，由U=IR知，串联电路中电流相同，则阻值大的电阻两端电压大。 可以将电阻R1、R2组成并联电路，分别用电流表测出其中电流I1和I2，由知，并联电路电压相同，则阻值大的电阻中的电流小。方法一：（1）电源、电压表、开关、导线等。（2）电路图：如图7所示。图7（3）分别用电压表测出R1和R2两端的电压U1和U2；由知，I相同则电压表示数大的电阻大。方法二：（1）电源、电流表、开关、导线等。（2）电路图，如图8所示。图8（3）分别用电流表测出和中的电流和；由知，U相同，则电流表示数小的电阻大。欧姆定律和安全用电第4页一. 基础题例l 对人体来说，安全电压就是（ ）A. 36V B. 不高于36V C. 低压 D. 不高于220V精析：根据研究和事故统计资料表明，频率为的交流电，其电流在时可致人于死命，而以下是安全的，根据人体在较低电阻情况下，约左右，可由欧姆定律计算出安全电压界限，一般取36V。只有不高于36V的电压才是安全的，低压和高压的界限是1000V，低于1000V的电压为低压，高于1000V的电压是高压，低压对人体来说并非是安全电压。答案：B说明：部分同学可能错选A或C，原因是对安全电压的含义不理解，对低压的概念模糊，认为只有高压才对人有危险。例2 安装避雷针的目的是当发生雷电时。让放电电流通过它流入大地，而不让放电电流通过建筑物流入大地，从而起到保护建筑物的作用。那么，下列哪种物质可制作避雷针 （ ）A. 玻璃 B. 橡胶 C. 塑料 D. 铁精析：避雷针可使周围的空气形成一条可以导电的通道，使电荷沿避雷针的针尖、金属线流入大地，而不损坏建筑物，因此，避雷针必须用导体来做，如用金属做成避雷针。答案：D说明：要明确避雷针的作用及简单工作原理，从而知道避雷针必须用导体金属来做。它的安装技术要求，大家可以去请教有经验的电气工程人员。二. 应用题例3 小明家住在多年前修建的老房子里，家里的电线绝缘层老化严重。有一天，小明的妈妈在同时用电饭锅做饭和电炒锅炒菜时，小明突然发现厨房里的导线冒烟了，他应该首先采取的措施是（ ）A. 立刻给在外地出差的爸爸打电话B. 立即打电话通知供电局停电C. 马上到门口把自己家的电源总开关断开D. 赶紧用水把火浇灭精析：A、B会因为延长时间而耽误救火，D在不切断电源的条件下，直接用水灭火，会引起水带电。答案：C例4 有关资料表明：人体出汗或潮湿时的电阻为200800；人体中电流超过30mA时将会造成生命危险。若某人身体潮湿时的电阻为500，则当他接触电压为220V的照明电路时，通过他的电流为_mA。请根据计算结果为图9配上解说词：_图9精析：根据，第二空关键是应知道安全用电的知识。答案：440；不要用潮湿的手触摸电器设备（其他正确说法均可）说明：本题贴近生活，符合同学们的认知特点，体现了从生活走向物理的理念。第5页例5 在一个雷雨交加的午后，某村一名在田间劳动的村民正在大树下躲雨时，不幸被雷击造成重伤。此后，谣言四起，什么“鲤鱼精”附身，家里的大门冲着龙王庙因此，家里人不但不把病人送往医院救治，反而到处求神拜佛，结果，导致家破人亡。 （1）对于人类来说。只有不高于_V的电压才是安全的。 （2）雷电是一种自然现象，在一次雷电中，雷电的电流约为5104A，电压约为1108V。在雷雨天气，人们不能到_下躲雨。（3）结合本事例谈谈你的看法。精析：（1）对人类来说，不高于36V的电压才是安全电压；（2）雷电的电流大，电压高，若被雷电击中，对人类危害很大，平坦地方的突起物易集中电荷，被闪电击中。因此，雷雨天气，人们千万不能到大树、高大建筑物等处躲雨。（3）考查的是情感态度与价值观的问题，要破除迷信，相信科学。答案：（1）36 （2）大树、高大建筑物（3）提示： 封建迷信的危害 破除封建迷信的措施 青少年应如何做说明：掌握安全用电的知识和防雷知识是解答本题的关键。三. 创新题例6 架空的高压输电线是裸露的，而小鸟停在输电线上并不会触电，如图10所示，其原因是（ ）图10A. 小鸟具有特异功能，不怕触电B. 小鸟是绝缘体，所以不触电C. 小鸟两个爪间的电压低，不会使小鸟触电D. 以上原因都不正确精析：电压越高越危险，而本题的变化点是输电线的电压非常高，站在上面的鸟却没有危险，好像与说法相矛盾，其实不然，关键是弄清它的实质。一条长的输电线，两端的总电压虽然很高，但其中任一小段所占的电压却很低，也就是说鸟两爪之间的电压很低，而鸟的电阻R足够大，由知，流过鸟的电流就很小，致使鸟感觉不到，没有危险。答案：C四. 探究题例7 通过学习，小丽知道了避雷针是由金属制成的，并用很粗的金属线与大地相连；雷雨时外出，穿上塑料雨衣、雨鞋可防雷击根据以上知识，你能提出什么探究课题?并填好探究报告。 （1）探究课题：（2）实验器材：（3）实验步骤： （4）在实验中用到了什么研究方法?精析：根据题目提供的器材分析：避雷针可将电荷导入大地，塑料雨衣、雨鞋可防止电荷通过人体流入大地，因此，探究课题应从不同的物体，其导电性能不同着手。第6页答案：（1）金属与塑料的导电性。（2）两节干电池，一个小灯泡，导线，两段同样长短、粗细的金属棒、塑料棒、开关。（3） 连图11所示电路； 将金属棒接入间，闭合开关，观察灯的亮度； 把塑料棒接入间，闭合开关，观察灯的亮度； 分析现象，得出结论。图11（4）控制变量法、转换法。说明：本题考查了探究问题的能力。【模拟试题】测量小灯泡的电阻达标自查1. 请将实验报告中的空缺部分补充完整实验：测量小灯泡的电阻（一）实验原理：要测定一只电阻的阻值，根据欧姆定律的变形公式 ，只要用电压表测出电阻两端的电压，用电流表测出通过电阻的电流，就可以算出电阻的阻值，这种测量电阻的方法叫伏安法。（二）实验器材：本实验选择的器材有电源、 、 、变阻器、开关、灯泡、导线若干，其中选择变阻器的目的是 。根据实验原理将你设计的电路图画在下面的方框内，并用连线代替导线，连接实物图。 请将你设计的实验设计表格画在下面的方框内。（三）实验步骤： 按设计的电路图连接好电路，闭合开关前应将变阻器的滑片滑到电阻 （填“最大”或“最小”）的位置，这样做的目的是使电路中的电流 （填“最大”或“最小”） 观察小灯泡的金属灯口上标着的额定电压值为 V，接通电源后通过把小灯泡两端的电压调到额定电压，使小灯泡正常发光，将此时电压表和电流表的字数填入表格上。 逐次降低灯泡两端电压，获得几组数据。（四）分析与论证：（1）在实验中能观察到的现象有：灯泡两端的电压逐渐降低时，通过灯泡的电流会 ，灯泡的亮度 ，用手触摸能感觉得到灯泡的温度 。（2）分别计算出小灯泡的不同亮度时电阻值，发现的规律是 。第7页 评估：本实验的误差主要来自于 。 交流与合作：其他同学对我的实验结果的评价为 。 能力提高 2. 在物理实验中选择实验器材，不但要考虑需要哪些器材，还要考虑器材的规格和性能，小午在本实验中选择由4节干电池串联的电源，