《电阻的测量(第一课时)》教案

《电阻的测量（第一课时）》教案教学目标教学目标：知识目标：知道伏安法测电阻原理。能力目标：会通过使用电压表和电流表，利用伏安法测量电阻。情感目标：让学生通过实验感悟科学探究过程，体验探究快乐教学重点：欧姆定律教学难点：欧姆定律的应用教学过程时间教学环节主要师生活动1分20秒21分10秒38秒引入伏安法测电阻总结布置作业【PPT第3页】某次实验中，当小华在实验完毕检查实验仪器的时候，发现有一个电阻的铭牌不见了，他想把这个电阻的阻值重新补上，你有什么好办法帮他吗？【PPT第4页】我们没有直接测量电阻的仪器，老师在这里给大家一些提示，如果某段导体两端的电压是2V，通过导体的电流是0.1安，这段导体的电阻是多大呢？这一定难不倒大家，根据欧姆定律I=U/R的变形式R=U/I代入数据，计算出电阻为20Ω，这样我们就可以得到这个电阻的阻值了。所以要确定电阻R的大小，我们可以用电压表来测量它两端的电压，用电流表测量通过它的电流，我们把这种使用电压表和电流表测量，然后利用欧姆定律的变形式R=U/I间接得到电阻的方法叫伏安法。【PPT第5页】本节课我们就用伏安法来测量电阻，实验原理是R=U/I。【PPT第6页】那么在测量这个未知电阻时，电压表需要与这个电阻并联，电流表需要与这个电阻串联，现在这个电路完整吗？还需要哪些实验器材？我们还需要提供电压的电源，控制电路通断的开关，将他们用导线连接成完整电路，这样就可以测量电阻了。是否经过一次测量就可以得到准确电阻值呢？任何测量都存在着误差，为了减小误差实现多次测量，根据前面的实验经验，我们仍然把滑动变阻器串联在电路中。而且滑动变阻器还可以起到保护电路的作用，确实是一举多得。【PPT第7页】这是实验电路图，接下来需要按照电路图连接电路，在连接过程当中有一些注意事项，请同学们跟我一起来回顾。在实验之前，先检查电表指针是否在零刻度，如果不在零刻度需要进行调零，保持开关断开，闭合开关前，要将滑动变阻器的滑片调至阻值最大处，连接电路时，还要特别注意电流要从正接线柱流入电流表，从负接线柱流出电流表。电压表与未知电阻并联，正接线柱与电流流入端相连，负接线柱与电流流出端相连。【PPT第8页】为了便于记录和处理实验数据，需要设计实验记录表格，物理量的排布按照按照测量顺序来确定，因此，表格第一行是电压U，第二行是电流I，第三行是电阻R，我们通过三组数据来计算电阻的平均值。接下来我们开始实验。【PPT第9页】播放视频“伏安法测电阻”【PPT第10页】当电压表的示数为1V时，电流表的示数为0.1安，根据R等于u比I计算出此时的电阻为10欧，同样的方法，我们可以把另外两次的电阻也计算出来，分别都是10欧。将三次电阻测量的平均值10欧，作为测量的最终结果。通过观察表格中的数据，你有什么发现？我们发现当导体两端电压升高，通过导体的电流在变大时，电阻的阻值不变，几次测量计算的平均值跟一次测量结果无明显差异。这类电阻是不是都有相同的特点呢？我们再测量另一个同类电阻看一看【PPT第11页】播放视频“伏安法测5欧姆定值电阻”【PPT第12页】同样的方法计算出电阻的阻值和电阻的平均值。【PPT第13页】我们还可以对更多同类电阻进行测量，都是同样的特点，当加在他们两端的电压和通过他们的电流改变时，电阻值在一定范围内，保持确定的大小不变，我们把具有这种特点的电阻叫做定值电阻。【PPT第14页】我们熟悉的小灯泡的电阻有多大呢？它也是不变的吗？将定值电阻跟换为小灯泡，依然用电压表测量它两端电压，用电流表测量通过它的电流，用滑动变阻器改变它两端电压实现多次测量，同时保护电路。连接实物时也同样还要注意，开关保持断开，滑动变阻器滑片调到阻值最大处等注意事项。【PPT第15页】播放视频“测小灯泡电阻前三组数据”【PPT第16页】根据表格中的数据，计算出所对应的电阻阻值，通过观察，你发现了什么？我们发现，三次小灯泡的电阻值不同，差异明显，而且随着电压的升高电阻也在变大，这里似乎存在这某种变化规律，显然电阻的这种变化不是由误差引起的，因此测量中平均值已经没有意义。我们通过三组数据，不足以反映它的规律，因此需要再多测几组数据看一看灯泡电阻是否按照相同的趋势变化。【PPT第17页】播放视频“测小灯泡电阻后四组数据”【PPT第18页】我们计算电阻的阻值，通过观察实验数据，发现小灯泡的电阻确实是随着电压的升高而变大，电流变大而变大，这与前面的定值电阻的特点是不同的，是什么原因引起小灯泡的电阻变化呢？我们再重新回顾一下实验，重点观察，在小灯泡两端的电压升高的过程中，小灯泡亮度什么变化。【PPT第19页】播放视频“回顾实验，观察小灯泡亮度变化”【PPT第20页】实验中，在小灯泡两端电压升高，电流变大时候，小灯泡也逐渐变亮，根据生活经验，有的同学想到小灯泡变亮的时候，灯丝的温度也可能在升高。在前面的学习当中，我们知道电阻的大小与温度有关，因此是不是温度的升高而引起小灯泡电阻变大呢？我们通过实验来检验【PPT第21页】播放视频“测量小灯泡不同亮度的温度”【PPT第22页】我们发现，当小灯泡的电压升高，电流变大时，小灯泡也变亮了。同时温度逐渐升高，电阻明显变大。因此，验证了同学们的猜想是正确的，小灯泡的电阻变化与小灯泡的温度变化有关，小灯泡温度升高电阻变大【PPT第23页】每一种用电器，都会存在一种正常的工作状态。我们如何知道小灯泡是否正常工作呢？这是三种不同规格的小灯泡儿，这里字样指的是他们正常工作电压，分别是2.5伏，3.8伏和6.2伏，如果小灯泡恰好在正常工作电压下工作，就是正常发光状态。如果超过了正常的工作电压，就可能会缩短小灯泡的寿命，甚至损坏小灯泡，因此使用过程当中不要超过正常的工作电压【PPT第24页】图中所示小灯泡正常工作电压是2.5V，当两端电压为2.5伏时，它正常发光。那么小灯泡正常发光时的电阻是多大呢？我们通过实验进行测量【PPT第25页】播放视频“测量小灯泡正常发光时电阻”【PPT第26页】根据实验数据计算出小灯泡正常发光时的电阻为8.9Ω。【PPT第27页】这是在生活中常用到的两种照明灯泡白炽灯和节能灯，白炽灯与小灯泡的发光原理相同，都是通过灯丝的炽热来实现发光效果，因此在发光过程中，许多电能会以热能的形式损失掉，减少这种热损失，就可以节约能源，为此人们发明了节能灯，下面我们通过实验来看一看正常工作两种不同的灯泡的的温度变化。【PPT第28页】播放视频“测量白炽灯正常发光时温度”【PPT第29页】播放视频“测量节能灯正常发光时温度”【PPT第30页】亮度相当的两盏灯都正常发光时，节能灯的温度远低于白炽灯，因此使用节能灯可以节约能源【PPT第31页】我们将本节课做个小结伏安法测电阻就是利用电压表和电流表，根据欧姆定律的变形式R=U/I间接测量电阻的方法。定值电阻在一定范围内，其电阻值不随它两端的电压和通过它的电流发生改变小灯泡和白炽灯的电阻值会随温度改变发生明显变化【PPT第32页】这节课的作业1基础性作业，完成“学生资源”中的课后练习2拓展性作业，思考还有哪些测量电阻大小的方法，尝试画出实验电路图，并简述实验步骤这节课就上到这里，同学们，再见。知能演练提升能力提升1.下图是四位同学设计的用伏安法测量电阻的电路图,其中正确的是()2.某同学做伏安法测电阻实验时,刚一“试触”就发现电流表的指针迅速摆动到最大刻度,发生这种情况的原因可能是()A.电流表的“+”“-”接线柱接反了B.待测电阻发生了断路C.线路接错,某处发生了短路D.以上说法均不对3.如图所示,R为待测电阻,阻值约为5Ω。给你的器材:滑动变阻器(2A,0~10Ω);电流表有2个量程,分别为0~0.6A、0~3A;电压表有2个量程,分别为0~3V、0~15V;电池组为新干电池3节串联。两只电表的量程可采用以下4种选法,但为使测量时能较准确地读数,两只电表的量程应用()A.0~0.6A和0~15V B.0~3A和0~15VC.0~0.6A和0~3V D.0~3A和0~3V4.用伏安法测电阻的实验中,小雪和小彤分别选用定值电阻和小灯泡为测量对象,在处理实验数据时,分别画出了U-I的图像,如图甲、乙所示。对于图像的分析,下列说法错误的是()A.由图甲可知,定值电阻的阻值为1ΩB.由图甲可知,电阻不随其两端的电压和导体中的电流而改变C.由图乙及实验现象可知:小灯泡的电阻随灯丝温度的增加而增大D.为了减小误差,应该用多次测量的方法,计算小灯泡电阻的平均值5.小华用伏安法测量定值电阻的阻值,测量的数据如下表所示。则小华实验中存在的问题可能是:_______________________________________________________________。

实验次数123电压U/V1.52.02.5电流I/A0.300.200.106.小明设计并连接了测量电阻的电路如图甲所示,所使用的电源为两节干电池。请指出他在电路设计或连接上存在的一个问题:;经改正后,所测得的数据绘出的图像如图乙所示,该待测电阻的阻值为Ω。

7.图甲是测量小灯泡电阻的实验(已知该小灯泡两端的电压不能超过2.5V)。(1)用笔画线代替导线,把图甲中的实物图连接完整。(2)电路图连接完整后,闭合开关,发现小灯泡不发光,电压表有示数,电流表无示数,原因是小灯泡(选填“短路”或“断路”)。

(3)更换小灯泡后,调节滑动变阻器,让小灯泡两端电压逐次下调,测得数据如下表,第2次实验电压表的示数如图乙所示,读出数据填入表中相应空白处。实验序号12345电压U/V2.51.71.30.9电流I/A0.280.250.240.210.19算出的电阻R/Ω(4)根据表中电压和电流数据计算出第2次实验的电阻值并填入表中。(5)分析表中数据,得出结论:灯丝的电阻值随的降低而减小。

8.小天同学在做用伏安法测电阻的实验时,除了滑动变阻器的铭牌不清楚之外,其他实验器材齐全且完好,电源电压不变,电流表和电压表对电路的影响均忽略不计。以下是他的实验过程,请回答下列问题:(1)小天连接了如图甲所示的电路测量待测电阻Rx的阻值,请指出电路连接的错误之处:(写出一处即可)。

(2)更正电路之前,小天发现可以利用图甲所示的电路来测量滑动变阻器的最大阻值;他闭合开关,读出电压表的示数为10V,电流表的示数为0.2A,则可计算出滑动变阻器的最大阻值为Ω。

(3)小天按照图乙所示电路图正确连接好电路后,为了减小实验误差,他选用了合适的量程进行了多次测量,以下是他的实验记录。第一次,当滑动变阻器的滑片位于最左端时,电压表的指针位置如图丙所示;第二次,当滑动变阻器的滑片位于某位置时,电流表的示数为0.58A,电压表的指针位置如图丁所示;第三次,当滑动变阻器的滑片位于最右端时,电流表的示数为1.1A,则Rx的平均阻值为Ω。(精确到0.1Ω)

9.用如图甲所示的电路测量定值电阻Rx的阻值。(1)请用笔画线代替导线将图甲中的实物连接完整(要求滑片P向左移动的过程中电流表示数变小)。(2)正确连接电路后,闭合开关之前,应将滑动变阻器的滑片P置于(选填“A”或“B”)端。

(3)实验时,闭合开关,发现电流表和电压表示数都为0。用一根导线在图甲中先后连接接线柱G与F、F与E时,电压表和电流表示数仍为0;连接接线柱E与D时,电压表和电流表指针明显偏转,则电路的故障是。

(4)排除故障后继续实验,当电压表示数为2V时,电流表示数如图乙所示,则定值电阻Rx=Ω。

(5)如果没有电压表,电源电压未知,可以用最大阻值为R0的滑动变阻器和如图丙所示电路来测量电阻Rx的阻值。闭合开关后,滑动变阻器滑片在最左端时,电流表示数为I1,滑动变阻器滑片在最右端时,电流表示数为I2,则电阻Rx=。(用题中所给物理量的符号表示)

探究创新★10.某同学想测定电阻Rx的阻值。供选择的器材有一个电源(电压不变、电压数值未知)、一个已知电阻R0、电压表(最大量程大于电源电压)、单刀双掷开关。该同学设计了电路,如图所示。(1)要完成该实验,请你写出需要测量的物理量及操作步骤。(2)写出用测量的物理量计算Rx的表达式。知能演练·提升1.C伏安法测电阻,电压表应与待测电阻并联,电流表串联在电路中测流过待测电阻的电流。滑动变阻器应串联在电路中,一方面可以保护电路,另一方面可以改变待测电阻两端的电压。电路图A中电流表与电阻并联,电压表串联在电路中;电路图B中电压表测待测电阻与滑动变阻器两端的总电压;电路图C中电压表测待测电阻两端的电压,电流表测流过待测电阻的电流,由该电路图可以测出电阻R的阻值;电路图D中电流表测待测电阻与滑动变阻器的电流之和,用该电路图测不出流过待测电阻的电流。故选C。2.C若电流表的“+”“-”接线柱接反了,则电流表的指针向相反方向偏转,故选项A不可能;若待测电阻发生了断路,则电流表的示数为零,故选项B不可能;若线路中某处发生了短路,此时电路中电流有可能很大,故选项C可能。3.C对电流表和电压表来说,量程越小,读数越准确,根据题目所给条件,U总=4.5V,由于滑动变阻器的分压作用,所以被测电阻两端的电压完全可以低于3V,由I=UR可知,由于被测电阻R约为5Ω,当U=3V时,电路中的电流约为0.6A,所以为了使测量时能较准确地读数,电流表选用0~0.6A,电压表选用0~3V4.D根据题图甲可知,电流与电压成正比,因此该电阻为定值电阻;当电阻两端电压为3V时,通过的电流为3A,由I=UR可知,定值电阻的阻值R=UI=3V3A=1Ω,故选项A、B正确,不符合题意;由题图乙可知,电流与电压不成正比,当灯泡两端电压改变时,灯泡的阻值也随之发生变化,小灯泡的电阻随灯丝温度的增加而增大,故选项C正确,不符合题意;测定小灯泡的电阻时,多次测量是为了寻找灯丝电阻与温度的关系,不能求平均值减小误差,5.解析由题表数据可知,电路中电流越来越小,由欧姆定律的变形公式U=IR知,定值电阻的电压变小,根据串联电路电压的规律,变阻器的电压变大,故电压表并联在滑动变阻器两端了。答案电压表并联在滑动变阻器两端了6.解析题图中电流表正、负接线柱接反了,这样会损坏电流表。为了使测量结果更准确,可采用多次测量求平均值的方法减小误差,而改变电阻两端电压最方便的方法是使用滑动变阻器。由图乙可知,当电阻两端的电压为3.0V时,通过电阻的电流为0.6A,其电阻R=UI=3.0V0.答案电流表正、负接线柱接反了(或缺少滑动变阻器)5.07.解析(1)小灯泡两端电压不超过2.5V,电压表选用0~3V量程与小灯泡并联,变阻器按“一下一上”串联接入电路中,电流表可选用小量程串联在电路中。(2)闭合开关,发现小灯泡不发光,电流表无示数,说明电路可能断路;电压表有示数,说明电压表与电源连通,则与电压表并联的支路以外的电路是完好的,则故障为小灯泡断路。(3)题图乙中,电压表选用小量程,分度值为0.1V,故电压表示数为2.0V。(4)由题表数据可知,第2次实验电流表的示数为0.25A,由欧姆定律可得,第2次实验小灯泡的电阻值R=U2I2=(5)同理可得,第1、3、4、5次实验小灯泡的电阻值分别为8.9Ω、7.1Ω、6.2Ω、4.7Ω,由题表数据可知,小灯泡的电压是逐渐减小的,故得出灯丝的电阻值随电压的降低而减小的结论。答案(1)如图所示(2)断路(3)2.0(4)8(5)电压8.解析(1)题图甲中,错误为电压表并联在变阻器的两端(或将滑动变阻器下面两个接线柱接入了电路)。(2)电压表的示数为10V,电流表的示数为0.2A,可计算出滑动变阻器的最大阻值R滑=U滑I=10V0.2A=50Ω。(3)在第一次实验中,电路中电流为0.2A,电源电压U=IR滑+U表=0.2A×50Ω+2V=12V;第二次实验和第一次比,变阻器连入电路中的电阻变小,故电压表示数变大,丙只能选用小量程,分度值为0.1V,示数为2V,题图丁中选用大量程,分度值为0.5V,示数为6V,待测电阻第一次实验的测量值为R1=U表I=2V0.2A=10Ω;在第二次测量中,R2=U2I2=6V0.58A≈10.3Ω;第三次测量中,答案(1)电压表并联在变阻器的两端(或滑动变阻器下面两个接线柱接入了电路)(2)50(3)10.49.解析(1)滑动变阻器应选择“