初中物理（暑假衔接）电阻的测量教学设计

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初中物理（暑假衔接）电阻的测量教学设计
电阻的测量
【教学目标】
1、应用欧姆定律，学习测量电阻的方法。
2、会同时使用电压表和电流表。
【教学重点】
1、了解灯丝电阻的特性。
2、通过测量小灯泡电阻，了解欧姆定律的应用。
【教学难点】
1、通过实验电路的设计、连接以及测量过程培养学习兴趣。
【进门得分】
1.一个定值电阻两端的电压为3V时，通过它的电流为0.5A,如果它两端电压为5V，____不能__（填“能”或“不能”）用量程为0.6A的电流表来测量通过该电阻的电流。
2.某段电阻两端的电压为12V，通过的电流强度是0.9A，欲使通过的电流强度为0.3A，则在其两端应加的电压为___4____V。
3.电压保持不变，当接电阻为6Ω电阻时，电路中的电流为0.2A。如改接阻值为12Ω电阻时，电路中的电流为___0.1___A。
4.导体中的电流跟导体两端的电压成   正比 ，跟导体的电阻成   反比  。
5.装有4节干电池的手电筒，小灯泡灯丝电阻是10欧姆，手电筒工作时通过灯丝的电流强度时  0.6 A。
6.在导体两端加3V的电压时，通过这个导体的电流是200mA，导体的电阻是  15   。如果在这个导体两端加9V的电压，导体的电阻是   15    ，通过这个导体的电流是  0.6  A。
【教学内容】
要点一、伏安法测电阻
1．实验原理： R=U/I。
2．实验器材：电源、开关、电流表、电压表、滑动变阻器、待测定电阻和导线若干。
3．实验电路图：

4．实验步骤：
（1）按图连好电路，注意连接时开关要断开，开关闭合之前要把滑动变阻器调到阻值最大处；　　
（2）检查无误后，闭合开关，调节滑动变阻器滑片 P的位置，改变电阻两端电压分别为U1、U2、U3观察电流表每次对应的数值，I1、I2、I3 分别填入设计的记录表格；
次数 电压U/V 电流I/A 电阻R/Ω  
1 　 　 　 　
2 　 　 　 　
3 　 　 　 　
（3）根据每次记录的电压和电流值，求它的对应的电阻值，再求出它们的平均值 ；
（4）整理器材。
要点诠释：
（1）本实验中，滑动变阻器的作用：改变被测电阻两端的电压（分压），同时又保护电路（限流）。
（2）测量结果偏小是因为：有部分电流通过电压表，电流表的示数大于实际通过Rx电流。根据Rx=U/I电阻偏小。
（3）如图是两电阻的伏安曲线，则R1>R2。

要点二、测量小灯泡的电阻
1.实验过程：
（1）实验原理：R=U/I。
（2）实验器材：电源、开关、电流表、电压表、滑动变阻器、待测灯泡(2.5V)、导线若干。
（3）实验电路图：

（4）实验步骤：
　  ①根据电路图连接实物电路；
　　②将滑动变阻器的滑片P调到阻值最大处，检查电路，试触无误后，闭合开关；
　　③调节滑动变阻器的滑片P，使阻值变小，观察电压表示数，使示数为小灯泡的标定电压值（2.5V）再读出电流表示数，观察灯泡亮度，记录表格；
　  ④调节滑动变阻器滑片P，使阻值变大，使用电压表示数为某一值（1V），观察电流表示数，灯泡的亮度，并记录入表格；
　　⑤调节滑动变阻器滑片P，使阻值继续变大，使电压表示数为某一值（0.5V），观察电流表，灯泡的亮度记录入表格；
　　⑥计算电阻值，填入表中；

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次数 电压U/V 电流I/A 灯泡亮度 电阻R/Ω
1 2.5 　 　 　
2 1 　 　 　
3 0.5 　 　 　
⑦分析表格，总结规律。
2.数据分析 总结规律：
通过实验记录，对数据分析，发现灯泡的电阻不是定值，是变化的且变化较大，是什么原因使灯泡的电阻发生变化的呢？是导体两端电压变化了，是通过灯泡电流变化还是亮度变化引起电阻的变化？
分析：影响电阻大小的因素。
　　1．导体本身的条件：①材料；②长度；③横截面积；2．温度。
导体两端电压，通过导体电流与电阻大小无关，并不影响导体电阻的大小。
要点诠释：
（1）连接电路时，开关要处于断开状态。
（2）闭合开关前，滑动变阻器的阻值应调到最大。
（3）电压表、电流表的正负接线柱接法要正确，量程选择要合适。
（4）实验表明灯泡电阻随温度的升高而增大。
（5）故障分析：
　　在电源、电压表、电流表、开关、导线完好的情况下：
故障现象 可能原因
灯泡不发光 电压表有示数
电流表有示数  滑动变阻器阻值太大
电压表有示数
电流表无示数  灯泡灯丝断了
电压表无示数
电流表有示数  灯泡短路
电压表断路
灯泡发光 电流表无示数
电压表有示数  电流表短路
电流表有示数
电压表无示数  电压表断路
【过手练习】
类型一、测量小灯泡的电阻
1. 如图所示，小岩利用“伏安法”测量未知电阻Rx的阻值，进行了如下实验：
（1） 小岩选择了满足实验要求的实验器材，连接的实验电路如图所示，要求滑动变阻器的滑片P向左滑动电流表的读数变大，请你添加一条导线将实验电路补充完整；
（2） 电路连接正确后，闭合开关S，滑动变阻器滑片P滑动到某一位置时，电压表的示数如图乙所示，电流表的示数如图丙所示，则电压表的示数为__2.4___V，电流表的示数为___0.48__A，电阻Rx的阻值为___5__Ω。
举一反三：
【变式】小新同学在“用伏安法测小灯泡的电阻”的实验中，记录数据如下表所示。由表中数据可知，灯泡的电阻和灯泡两端电压的关系是__灯泡两端电压越大，灯泡电阻越大                 ___，得出此结论的原因是   灯丝温度改变          。
实验次数 1 2 3
电压U/V 2.0 4.0 6.0
电流I/A 0.15 0.20 0.25
电阻R/Ω 13.3 20.0 24.0

2.如图，李江同学为测量小灯泡电阻而连的电路，有关该实验的以下说法错误的是（　D　）
A． 闭合开关前，应将滑动变阻器的滑片滑到最左端
B． 实验过程中两电表都有可能需要换接较小的量程
C． 所测小灯泡的电阻可能随电压表的示数的不同而不同
D． 在如图位置闭合开关后，向左移动滑动变阻器的滑片小灯泡变亮
举一反三：
【变式】在如甲图所示的测小灯泡电阻R的实验中：



（1）在连线的过程中，开关应该处于__断开__状态，滑动变阻器的滑片P应先移到__B__（填“A”或“B”）端，使它的电阻值__最大____。
（2）闭合开关后，当滑片向左移动时，电流表读数___变大___、电压表读数___变大__（填“变大”“变小”或“不变”）。
（3）当滑片移到某一位置时，电流表、电压表的示数如乙图所示，则电压表读为__2.4__伏，电流表读数是__0.24_ 安，由公式__R=U/I_可算得待测小灯泡的电阻为_10__欧。
类型二、伏安法测电阻
3.如图1所示，电源电压为6V，图甲为伏安法测电阻的电路图；图乙为连接不完整的实物图。
（1）对照电路图甲，用笔画线代替导线将图乙中未连接部分连接起来。
　　　　　
（2）如果实验操作中出现：电流表有示数，电压表示数为0的现象，其故障可能是（ C   ）
A．电流表的正、负接线柱接反   B．电压表的量程选小了   
C．电阻Rx发生了短路          D．把滑动变阻器下端两接线柱连入电路
（3）电路连接正确后，闭合开关，若将滑片P向左移动时，电压表示数  变大  （选填“变大”“变小”或“不变”）。
（4）实验过程中，电流表和电压表的示数如图2所示，此时测得的Rx=  5  Ω。
（5）此实验要多次测量电阻值，最后求电阻值的平均值，其目的是 减小误差   。
【思路点拨】（1）根据电源的电压确定电压表的量程且与被测电阻并联，滑动变阻器按一上一下的原则串联在电路中；
（2）电路的故障有两种：断路或短路，根据电压表和电流表的示数可做出判断；
（3）滑片左移，电阻变小，分压变小，则电压表的示数会变大；
（4）读出电压表和电流表的示数，根据欧姆定律的变形公式计算电阻的大小；
（5）在测量性实验中，要多次测量电阻值，最后求电阻值的平均值，这样可减小误差．
举一反三：
【变式】用伏安法测电阻时，如图所示，某同学连完电路后，用开关试触时，发现电流表迅速摆到最大刻度，电压表指针反向偏转，出现此现象的原因是 _电流表量程选小了、电压表正负接线柱接反了_。
　　　　　　　　　　　　　　　　　　
类型三、电路故障的判断
4.如图所示的电路，L1和L2串联在电路中，电源电压U=3V保持不变，闭合开关S，发现电流表几乎无示数，电压表示数为3V，发生故障的原因可能是（ C  ）

A. L1短路                B. L2短路     
C. L1断路                D. L2断路

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举一反三：
【变式】如图所示的电路，闭合开关，观察发现灯泡L1亮、L2不亮。调节变阻器滑片P，灯泡L1的亮度发生变化，但灯泡L2始终不亮。出现这一现象的原因可能是（　A　）
A．灯泡L2短路了            B．滑动变阻器短路了
C．灯泡L2灯丝断了          D．滑动变阻器接触不良
【拓展训练】
一、选择题：
1.某同学指出：在用伏安法测量电阻值的实验中，连接电路时，必须注意下列几点，你认为其中不必要的一条是（　C　）
A．向电路中连接变阻器时，应该使滑片位于变阻器阻值最大位置
B．向电路中连接开关时，应该先将开关断开
C．开关应该接在靠近电源电流流出的一端
D．电压表应与待测电阻并联，电流表应与待测电阻串联

2.在“用伏安法测电阻”的实验中，下列注意事项中，没有必要的是（　A　）
A．应从电源的正极开始连线，开关应靠近电源的正极
B．在无法估计被测电阻大小时，电流表、电压表应选用较大的量程
C．接电路时，先断开开关
D．将变阻器连入电路时，滑片应放在变阻器阻值最大的位置上

3.一个大约为20欧的电阻，接在由4节干电池串联的电源上，要测这个电阻中的电流和两端的电压，电流表，电压表选的量程应为    (  B  )
A．0～0.6A，0～3V               B．0～0.6A，0～15V
C．0～3 A，0～3 V               D．0～3 A，0～15 V

4.如图所示电路是两只灯泡组成的串联电路，电路连接正确，当开关S闭合后，以下判断正确的是(B)
A．若L1断路，则电压表的示数为0V，两灯不亮
B．若L1短路，则电压表的示数为0V，只有L2亮
C．若L2断路，则电压表的示数为0V，L1亮
D．若L2短路，则电压表的示数不为0V，两灯均不亮
【出门检测】
二、填空题：
5.用电流表和电压表分别测量出通过小灯泡的电流I和小灯泡两端的电压U，就可以利用 R=U/I    来计算出小灯泡的电阻。测量时，为了减小误差，需要测出   多组  电流和电压的数据。在电路中接入  滑动变阻器  就可以改变通过小灯泡的电流。

6.“用电流表、电压表测电阻”的实验中，在连接电路时电键应处于  断开  状态，电液应从电流表的  正  接线柱流入；在闭合电键前应使滑动变阻器连入电路电阻最   大  ；需直接测量的物理量是待测电阻的   电压和通过导体的电流  。

7. 某同学在用伏安法测电阻实验中，按图甲电路图进行实验测出几组数据，根据数据作出图乙U-I图线，则被测电阻R1的阻值为   8   Ω，滑动变阻器的滑片在某一位置时，电压表的指针位置如图丙所示，则电压表的示数为   1.6  V。
　　
8. 为了测量 的阻值，某同学设计了如图(1)所示的电路。已知R0为10Ω，当S1断开、S2闭合时，电压表的示数为3V；当S2断开、S1闭合时，电压表的示数如图(2)所示，由此可知R0两端的电压为  0.6  V，Rx的阻值为  40  Ω。                                
9. 某同学在用伏安法测电阻时，电流表量程选择正确但不慎将两表的位置接错，其错误的电路图如图所示，那么当开关S闭合后，产生的结果是    电流表被烧坏    。

三、实验探究题：
10. 在图中所示的电路中,a、b、c、d为四个接线柱，闭合开关后灯不亮，已经确定是由于灯泡开路或短路引起的。在不允许拆开电路的情况下，请你用一个电压表或一个电流表分别对故障进行判断，把方法和判断结果填如下表中（每种电表格填写一种方法）
电表 方法（接在何处、开关开闭情况） 现象和结论
电流表 接cd，开关断开 若电流表有示数，则灯泡短路；若电流表无示数，则灯泡断路
电压表 接ab,  开关闭合 若电压表有示数，则灯泡断路；若电压表无示数，则灯泡短路

11. 在“伏安法测电阻”的实验中，老师提供了以下器材：几节干电池、3个已知阻值的电阻R0(5Ω，8Ω，12Ω)、1只最大阻值为10Ω的几个滑动变阻器，被测电阻Rx，2个开关，电压表和电流表各1只，导线若干，实验前老师启发同学们：为了使测定的电阻值更精确，采用多次测量取平均值的方法，甲、乙、丙、丁四个小组分别设计了以下待测电阻Rx的四个方案，如下图每个方案只变化一种元件或改变状态，且四个组的变化都不相同，并都顺利完成了实验，依据实验方案回答

(1)实验中测得如下表所示数据，该方案是__甲或丙__小组的。　　
实验次数 1 2 3
电压U/V 1.5 3.0 4.5
电流I/A 0.10 0.20 0.31
　　(2)为达到多次测量电流和电压值的目的，乙小组在实验中操作时需要更换__不同阻值的R0___。
　　(3)上述四个实验方案中最佳的是___丙__小组
12. 小新同学想利用两块电压表和阻值已知的电阻R0测量电阻RX的阻值。小新选择了满足实验要求的电源、电压表V1和V2。
（1）请你用笔画线表示导线，完成如图所示的实验电路的连接。（导线不得交叉）
（2）电压表V1的示数用U1表示，电压表V2的示数用U2表示，请用U1、U2和R0表示：RX＝____ _____。
13.为完成“测定小灯泡正常发光时电阻”的实验，小柯同学选取了相应器材，小灯泡上标有“2.5V”字样。
（1）如图甲电路无法正常完成实验，有一处导线连接错误，错误导线是  ② （选填“①”或“②”）。
（2）改正电路后，小柯调节滑动变阻器使小灯泡正常发光，此时电流表的示数如图乙，则小灯泡正常发光时的电阻是   5  欧姆。
【课后作业】
四、计算题：
14. 如图所示，电源电压为 12V且保持不变，当滑动变阻器滑片P移至端点A时，电流表的示数为0.4A，当滑片P移至端点B时，电流表的示数为0.3A。求变阻器的最大阻值。
　　　　【解析】①当滑动变阻器滑片 P移至A点时，变阻器连入电路中的电阻为0，只有R1工作，
　　所以  ；
　　②当滑片 P移至B端时R1、R2串联，电路中总电阻R= R1+R2，
　　 ，所以滑动变阻器的最大值R2=R-R1=40  -30  =10  。
　　　　　　　　　　　
15.在如图所示的电路中，电源电压为4.5V且保持不变，电阻R=5，，变阻器R1的最大阻值为20，电流表的量程为0～0.6A，电压表量程为0～3V，为了保护电表，求变阻器接入电路的阻值范围。

【解析】当变阻器接入的阻值最小时，  ， ，所以变阻器接入电路的最小值 ；
当变阻器接入的阻值最大时，电压表的示数 ，因为在串联电路中电流处处相等，所以   ，代值解得： ，所以变阻器接入电路的阻值范围为2.5～10Ω。