初中物理人教版九年级全册第3节 电阻的测量学案
展开学习目标
1.知道使用电流表和电压表(伏安法)测量电阻的实验原理
2.会同时使用电流表和电压表测量导体的电阻
3.理解滑动变阻器在电路中的作用
4.了解灯丝电阻的特性。
5.利用电流表、电压表测量小灯泡的电阻
6.设计实验电路图和实验操作步骤
学习过程
一)、知识点梳理
知识要点 伏安法测电阻
【注意】实验操作规范:
(1)连接电路时,开关要处于断开状态;(2)若定值电阻阻值已知,可采用估算法选择电流表、电压表量程;若电阻阻值未知,则需采用试触法选择电流表、电压表量程;(3)电压表、电流表的正、负接线柱接法要正确;(4)闭合开关前,滑动变阻器接入电路的阻值应调到最大。
【答案】 电流 电压 R=U/I
(1)电压 电流 电压平均值
(2)滑动变阻器 最小 (3)量程
【拓展1】
(1)滑动变阻器的作用:①_______电路;②改变通过被测电阻的_______及加在电阻两端的_______。
(2)测量定值电阻的阻值时,应多次测量求平均值,以减小实验误差;测量小灯泡的电阻时,由于灯丝的电阻受温度影响,所以不能将多次测量的结果求平均值作为灯丝的电阻。
【答案】 (1)保护 电流 电压
【拓展2】特殊方法测电阻
【答案】 U1R0/U2 U1-U2/U2R0 I2R0/I1 I2R0/I1-I2 U2R0/U1−U2 I2R0/I1−I2 R2-R1 R0
学习检测
例1在“用电压表和电流表测量定值电阻Rx的阻值”的实验中:
(1)、请你用笔画线代替导线完成图甲中的电路连接;
【答案】
【解析】滑动变阻器应一上一下接入电路,所以用线把滑动变阻器的B或A接线柱与电键右端接线柱相连,如图所示。
(2)、闭合开关S后,调节滑动变阻器的滑片至某一位置时,电压表、电流表的示数如图乙所示,则定值电阻Rx的阻值为 Ω;
【答案】5
【解析】由图知,电压表量程是0-3V,最小分度值是0.1V,由图知电压表读数U=2.4V;电流表量程是0-0.6A,最小分度值是0.02A,电流表读数I=0.48A。由欧姆定律得RX=UI=Ω
(3)在此电路中,滑动变阻器的作用是 (正确选项多于一个)。
A.保护电路
B、控制待测电阻Rx两端的电压不变
C、改变电压和电流的数值,多次测量取平均值,减小误差
D.改变电压和电流的数值,探究电流与电压的规律
【答案】A C
【解析】滑动变阻器的使用可以起到保护电路的作用,另外本实验中还可以改变电压和电流的数值,多次测量求电阻的平均值,减小误差,故选AC。
练1.1某同学列出伏安法测电阻实验几点注意事项,其不必要的是()
A: 在连接电路过程中,开关始终是断开的
B: 连接电路应从电源正极开始,开关应靠近电源正极
C: 使用电流表和电压表前要选择合适的量程
D: 开关闭合通电前,先将变阻器滑片调到电阻最大的位置上
【答案】B
【解析】连接电路时,既可以从电源正极出发,也可以从电源负极出发,开关可以串联接在电路中任何位置,不一定要靠近电源正极。
练1.2、小岩利用“伏安法”测量未知电阻Rx的阻值。
(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,请你添加一条导线将实验电路补充 完整;
【答案】
【解析】由图知,大部分用电器已经正确连接,只要取一条导线将电压表和待测电阻左端的两个接线柱连接即可。
(2)、实验前,为保护电路,滑动变阻器的滑片应置于 端(选填“左”或“右”)。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,电压表的示数如图甲所示,电流表的示数如图乙所示,则电压表的示数为 V,电流表的示数为 A,电阻Rx的阻值为 Ω;
【答案】 左 2.5 0.50 5
【解析】电压表选择的是0~3V量程,对应的分度值为0.1V,此时的示数为2.5V;电流表选择的是0~ 0.6A 量 程 , 对 应 的 分 度 值 为 0.02A , 此 时 的 电 流 为 0.50A; 待 测 电 阻 阻 值 为R=UI=Ω
(3)、通常情况下要进行多次测量并取平均值,其目的是 。
【答案】减小误差
【解析】多次测量求平均值以减小误差。
例2 有一个小灯泡在2.5V的电压下可以正常发光,可用伏安法测出它正常发光时的电阻。
(1)、实验原理是 ;
【答案】 R=UI
(2)、在方框内画出伏安法测电阻的电路图;并 完成实物图的连接;
【答案】
(3)、在连接电路的过程中,开关应该是 ;连接电路完毕,在开关闭合前,应将图中滑动变阻器的滑片移至变阻器的 (选填“A”或“B”)端;
【答案】断开A
【解析】在连接电路的过程中,开关应该断开;由实物电路图知,滑片在A端时,滑动变阻器接入电路 的阻值最大。
(4)、小灯泡两端电压为2.7V时,电流表的示数如图,为 A,此时灯泡阻值为 Ω;
【答案】0.30 9
【解析】由图知,电流表量程是0-0.6A,最小分度值是0.02A,电流表给示数是0.30A;此时灯泡的阻值R=UI=Ω
(5)下表为小阳做这个实验时记录的数据,小叶指出他的表格设计有不妥之处,不妥之处是 ;
【答案】求灯泡的平均电阻
(6)、小阳测出小灯泡正常发光时的电阻为 Ω;
【答案】8.6
【解析】由表知,灯泡在额定电压下正常工作时的阻值是8.6Ω。
(7)、由实验数据可知,小灯泡的电阻发生了较为明显的变化,你觉得可能的原因是 。
【答案】灯丝电阻受温度影响
【解析】实验时,灯泡灯丝的材料、长度、横截面积不变,随实验的进行,灯丝电阻温度不断升高,灯丝电阻变化,因此灯丝电阻变化的原因是:灯丝电阻受温度影响。
练2.1 如图所示是大梦同学在“测量小灯泡电阻的实验”中所设计的电路图(假设小灯泡电阻不随温度变化), 当大梦调节滑动变阻器之后电流表、电压表的读数分别为I1、U1,在表格中记录数据后,下一步应该做的是 ( )
A: 整理器材,分析数据,得出结论
B: 换一个小灯泡,再读出一组数据
C: 移动滑片,多读几组数据
D: 更换电压表和电流表量程,继续读数
【答案】C
【解析】由题可知该实验是为了准确测得小灯泡的电阻;实验中只有一组数据,所以下一步应该做的是:移动滑动变阻器的滑片,多读几组电流值和电压值,求出每次实验的电阻,再求出平均电阻,减小实验误差。
练习2.2、小亮用“伏安法”测小灯泡的电阻,小灯泡正常工作时的电压是2.5V,电源电压4.5V。
(1)、请用笔画线代替导线,将图1所示的实物电路连接完整;
【答案】
(2)、在连接电路时,开关应 ,滑动变阻器滑片应位于 (选填“A”或“B”)端;
【答案】断开A
【解析】在连接电路时,为保护电路,开关应断开,应将滑动变阻器的最大电阻连入电路中,即滑动变阻器滑片P应位于A端。
(3)、闭合开关,移动滑动变阻器的滑片,当电压表的示数为2.5V时,电流表示数如图2所示,此时小灯泡的电阻约为 Ω(保留一位小数);他把多次测量的电流值和电压值绘制成I-U 图象,发现I-U 图象是一条曲线,原因是 ;
【答案】10.4 灯丝电阻受温度影响
【解析】图中电充表使用小量程,分度值为0.02A示数为0.24A,由I=UR可此时不灯泡的电阻RL=UI=Ω; 发现不灯泡的I--U图象是一条曲线,根据欧姆定律I=UR可知,灯丝的电阻不是定值,原因是小灯泡的电阻随温度的变化而变化。
(4)、如果还想测量正常工作的电压为3.8V的小灯泡正常发光时的电阻,但是电压表的15V量程已经损坏,在不改变原器材的情况下,你的办法是 ;
【答案】将电压表并联在滑动变阻器两端
【解析】考虑到电源电压为4.5V,当灯正常发光时,根据串联电路的总电压等于各部分电压和,变阻器的电压为:U变=U﹣UL=4.5V﹣3.8V=0.7V;所以,可将电压表并联在滑动变阻器的两端, 移动滑动变阻器的滑片,当电压表示数为0.7V时,小灯泡一定正常发光,记下此时的电流可测出小灯泡正常发光时的电阻。
(5)、另一同学分别测出小灯泡在不同亮度下的电阻,然后求出平均值作为小灯泡的电阻,他的做法对吗? 答 ,其原因是: 。
【答案】不对 不同亮度下温度不同,而灯丝电阻受温度影响
【解析】因灯丝电阻受温度影响,所以不能多次测量求平均值。
例3、小亮想利用如图所示的电路测量未知电阻Rx的大小(R0阻值已知且电源电压不变),请你帮助他完成实验步骤,并写出电阻Rx的表达式。
将电路连接完毕后: ①闭合开关S、S2,断开开关S1,读出电压表示数为U1;
② ,读出电压表示数为U2。
请用U1、U2和R0表示出待测电阻Rx=
【答案】(1)闭合开关S,S1。断开开关S2
(2) U2R0(U1−U1)
【解析】闭合开关S,S2断开S1,两电阻串联,电压表测电源电压;闭合S,S1,断开S2时,两电阻串联,电压表测RX两端电压。
例4 、如图所示电路中,闭合开关S后,发现小灯泡L不亮,电压表示数较大,电流表无示数。若电路中只有一处故障,可能是( );闭合开关S后,发现小灯泡不亮,电压表和电流表都没有示数,若只有一处故障, 可能是( );闭合开关S后,发现小灯泡不亮,电压表无示数,电流表有示数,若只有一处故障,可能是 ( )
A: 小灯泡L断路
B: 电阻R 断路
C: 小灯泡L短路
D: 电阻R 短路
【答案】A B C
【解析】小灯泡L断路时,电流表示数为0,电压表测电源电压;电阻R 断路时,整个电路处于断路状态,两表均无示数;小灯泡L短路时,电流表有示数,电压表相当于测导线电压为0;电阻R 短路,两表均有示数。
练4.1如图所示电路,闭合开关S后,灯泡L1发光,电压表和电流表均有示数,但灯L2不亮,这可能是( )
A: 灯L2的灯丝断了,或灯L2与灯座未接通
B: 电流表被烧坏,断路了
C: 电流表的两个接线柱之间被导线头的细铜丝接通短路了
D: 灯L2的两个接线柱间连通了
【答案】 D
【解析】串联电路中,当电路存在断路时,电流表示数为0;灯泡L1发光且两表有示数说明电路中无断路, 可能是L2短路。
练4.2 如图所示的电路,闭合开关,两只灯泡都不发光,且电流表和电压表均没有示数。现仅将L1和L2两灯泡的位置对调,再次闭合开关,发现两只灯泡仍不发光,电流表无示数,电压表指针有明显偏转。则下列判断正 确 的 是 ( )
A: 灯泡L1的灯丝断了
B: 电流表内部出现断路
C: 灯泡L2的灯丝断了
D: 电源接线处接触不良
【答案】C
【解析】闭合开关,两只灯泡都不亮,电流表无示数,说明电路中有开路;电压表无示数,说明电压表两端到电源的正负极之间有开路;即可能是灯L2灯丝断了或电流表烧坏;将电灯L1、L2的位置对调,闭合开关,电流表无示数,说明电路中有开路;电压表有示数,说明电压表两接线柱到电源的正负极之间是通路,即电压表两接线柱两端发生断路,即灯L2灯丝断了。
例5 、在电学实验中,遇到断路时,常用电压表来检测。某同学连接了如图所示的电路,闭合开关S后,发现灯不亮,为检查电路故障,他用电压表进行测量,结果是Uae=3V,Uab=0,Ubd=0,Ude=3V,则此电路的故 障 可 能 是 ( )
A: 开关S接触不良
B: 小灯泡灯丝断了
C: d、e间出现断路
D: e、f间出现断路
【答案】C
【解析】由题意可知,Uae=3V,说明e与电源的正极之间、a与电源的负极之间是连通的;Uab=0,说明开 关是完好的;Ubd=0,说明灯泡完好或被短路;Ude=3V,说明d、e两点间是断开的;所以,电路故障可能是灯泡被短路,可能是d、e间出现断路。
练5.1 张兰同学在做“探究串联电路的电压规律”实验时,连接好电路后闭合开关,灯L1和L2都不亮。她用电压表去检测电路的故障,她将电压表先并联在灯L1两端时发现电压表没有示数,灯都不亮;然后并联在灯L2 两端时发现两灯均不亮,但电压表有示数,则( )
A: 灯L1短路
B: 灯L1断路
C: 灯L2断路
D: 灯L2短路
【答案】C
【解析】串联电路中,两灯泡不亮说明电路中有断路或两灯均被短路;电压表接在L2两端时有示数,两灯均不亮,说明此时电压表两接线柱到电源的正负极之间是通路,且不可能是两灯均被短路,所以故障为L2断路。
练5.2 、某实验小组在探究“金属丝电阻大小与长度的关系”实验中,取一段粗细均匀的金属丝拉直连接在A、B接线柱上,在金属丝上安装一个可滑动的金属夹P。实验室还提供了下列器材:电压表、电流表、电池组(电压3V)、滑动变阻器(20Ω 2A)、刻度尺、开关和导线若干。该实验小组闭合开关后,小天同学观察发现电 压 表 的 读 数 为 3V , 电 流 表 的 指 针 几 乎 没 有 发 生 偏 转 , 则 电 路 可 能 出 现 的 故 障 是 。
【答案】电阻丝断路
【解析】电压表读数为3V,表明电压表测量电源电压,此时电压表串联在了电路中,所以故障可能是电阻丝断路。原理
导体的电阻可以通过对_______和_______的测量来间接地测出。表达式可以写成:__________
器材
电源、开关、导线、滑动变阻器、定值电阻、电压表、电流表
设计电路
实物图: 电路图:
实验步骤
A.对照电路图连接好实物电路;
B.将滑动变阻器的阻值调到最大值;
C.闭合开关;
D.调节滑动变阻器,记录三组对应的电压值与电流值,将测量的数据填入表格中;
E.断开开关;
F.计算被测电阻阻值;
G.整理器材
注意事项
(1)为了减小误差,实际测量中要改变待测电阻两端的_______,多次测量_______及_______的值,根据每次电压及电流的值算出电阻,最后求出电阻的__________;
(2)在伏安法测电阻中,用________________来改变待测电阻两端的电压,闭合开关之前应该先使电路中的电流在开始测量时________;
(3)电压表和电流表要注意选择适当的_______
仪器
电路图
步骤
表达式
电压表、定值电阻
(1)如图,被测电阻R与已知电阻R0串联接入电路;
(2)用电压表分别测R、R0两端的电压U1、U2
R=_______
(1)如图连接电路,闭合两开关,记下电压表示数U1;
(2)断开S2,记下电压表示数U2
R=
__________
电流表、定值电阻
(1)如图,被测电阻R与已知电阻R0并联接入电路;(2)用电流表分别测R、R0的电流I1、I2
R=
__________
(1)如图连接电路,闭合两开关,记下电流表示数I1;(2)断开S2,记下电流表示数I2
R=
__________
电压表、滑动变阻器
(1)如图连接电路,滑片置于阻值最小的位置,闭合开关,记下电压表示数U1;(2)滑片置于阻值最大的位置,记下电压表示数U2
R=_______
(R0为滑动变阻器的最大阻值)
电流表、滑动变阻器
(1)如图连接电路,滑片置于阻值最小的位置,闭合开关,记下电流表示数I1;(2)滑片置于阻值最大的位置,记下电流表示数I2
R=_______
(R0为滑动变阻器的最大阻值)
电流表、电阻箱
(1)如图连接电路,调节电阻箱R0,使电流表指针指向一个适当的位置,记下这时R0的阻值R1;(2)把R从电路中取下,调节R0的电阻,使电流表的指针指向刚才测量的位置,记下这时R0的阻值R2
R=_______
电流表、电阻箱
(1)如图连接电路,断开开关S2,闭合开关S1,记下电流表示数I;(2)断开开关S1,闭合开关S2,调节电阻箱电阻的大小,观察电流表示数,使电流表示数为I,读出此时电阻箱电阻大小R0
R=______
实验序号
1
2
3
4
5
6
7
电压U/V
1.1
1.7
1.9
2.3
2.5
2.7
2.9
电流I/A
0.20
0.24
0.25
0.28
0.29
0.30
0.31
电阻R/Ω
5.5
7.1
7.6
8.2
8.6
9.0
9.4
灯泡电阻平均值R/Ω
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初中物理人教版九年级全册第3节 电阻的测量导学案: 这是一份初中物理人教版九年级全册<a href="/wl/tb_c83779_t4/?tag_id=42" target="_blank">第3节 电阻的测量导学案</a>,共4页。
初中物理第3节 电阻的测量学案: 这是一份初中物理第3节 电阻的测量学案,共3页。学案主要包含了学习目标等内容,欢迎下载使用。