物理沪科版（2024）第二节 探究：电流与电压、电阻的关系优秀导学案

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第1课时 电 阻
知识点1 电阻
【注意】
导体的电阻由导体自身的性质决定，不管这个导体是否连入电路，是否有电流通过，也不管它两端的电压是否存在，导体对电流的阻碍作用(即电阻)总是存在的。无电流通过时，这种阻碍作用只是没有体现出来而已。
收音机、电视机等用电器的电路中连接着许多具有一定阻值的元件——电阻器，用来调节电路中的电流和电压，电阻器常简称为电阻，在电路图中的符号是“”。
知识点2 电阻的大小与哪些因素有关
第2课时 变阻器
知识点1 滑动变阻器
1.原理：靠改变接入电路中的电阻丝的 来改变接入电路中电阻的大小。
2.构造：如图所示，主要部件是由电阻率较大的电阻丝绕成的线圈，表面涂有绝缘漆(与滑片接触的部分，绝缘漆已被刮去)；滑片套在金属杆上，可自由滑动；金属杆的电阻很小，相当于一根导线。
3.作用：调节滑动变阻器的滑片P，可以逐渐改变其接入电路中的电阻的大小，从而逐渐改变电路中的电流和部分电路两端的电压，另外还可以起到保护电路的作用。
4.结构示意图和电路图中的符号如图所示。
5.使用方法
(1)观察铭牌上的标识，知道它的最大电阻值和允许通过的最大电流，注意通过滑动变阻器的电流不得超过其允许通过的最大电流值，以免烧坏滑动变阻器。
(2)四个接线柱一般“一上一下”地接入电路中使用，这样可以起到改变电阻大小的作用。接法如图所示。
记忆变阻器的连接要点，可用如下记忆口诀：一上一下，滑至最大，关键在下，近小远大。
(3)为了保护电路，在闭合开关前应使滑动变阻器接入电路中的电阻丝的阻值最大。
(4)滑动变阻器要与被控制电路串联。
知识点2 电阻箱
1.电阻箱是一种可以调节电阻大小并且能够显示电阻阻值的变阻器。在电路图中的符号是。
2.使用：如图，电阻箱在使用时，把两个接线柱接入电路，调节四个旋钮就能得到0~9 999 Ω之间的任意整数阻值。
3.读数方法：各旋钮对应的小三角指示点的示数乘以面板上标记的倍数，然后加在一起，就是电阻箱接入电路中的阻值。如图所示的电阻箱接入电路的电阻阻值R=3×1 000 Ω+6×100 Ω+0×10 Ω+8×1 Ω=3 608 Ω。
电阻箱也有规定的最大阻值和允许通过的最大电流值。
第二节 探究：电流与电压、电阻的关系
第1课时 实验：探究电流与电压、电阻的关系
知识点1 探究电流与电压的关系
1.提出问题：通过导体的电流跟导体两端的电压有怎样的关系？
2.猜想与假设：通过导体的电流与导体两端的电压成 。
3.设计实验
(1)选择合适的器材设计探究方案，并画出电路图。
(2)实验器材：电源、电阻、 、 、 、开关、导线若干。
4.进行实验：根据电路图连接电路，保持 不变时，探究电流与电压的关系。
5.分析与论证：分析实验数据，得出电流与电压之间的定量关系。利用图像法分析实验数据。
6.实验结论： 。
知识点2 探究电流与电阻的关系
1.提出问题：通过导体的电流跟导体的电阻有怎样的关系？
2.猜想与假设：通过导体的电流与导体的电阻成 。
3.设计实验
(1)选择合适的器材设计探究方案，并画出电路图。
(2)实验器材：电源、电阻、 、 、 、开关、导线若干。
4.进行实验
(1)闭合开关后，调节滑动变阻器的滑片，使电阻R两端的电压为适当值。
(2)更换不同电阻(成整数倍变化)，调节滑动变阻器的滑片，使R两端的电压保持不变，记录通过的电流值。
5.分析与论证：分析实验数据，得出电流与电阻之间的定量关系。利用图像法分析实验数据。
6.实验结论： 。
第2课时 欧姆定律
知识点 欧姆定律
1.欧姆定律的内容及公式
2.有关欧姆定律的几点说明
(1)公式I=UR，表示在电阻一定时，加在导体两端的电压增大为原来的几倍，导体中的电流也增大为原来的几倍；电压一定时，导体的电阻增大为原来的几倍，导体中的电流就减小为原来的几分之一。
(2)电流I、电压U、电阻R是对同一电阻(或用电器)或同一段电路而言，即同一性和同时性。
【注意】 同一性指I、U、R是对同一导体或同一电路而言，三者要一一对应；同时性指公式I=UR中的三个物理量必须是同一时间的值。
(3)由欧姆定律的公式I=UR可推出U=IR、R=UI，即对于同一段电路或同一用电器，只要知道I、U、R三个物理量中的两个，就可以应用欧姆定律求出第三个。
(4)欧姆定律的变形公式R=UI表示导体的电阻等于加在导体两端的电压与通过导体的电流的比值，不能单纯从数学关系上理解为“导体的电阻跟导体两端的电压成正比，跟通过导体的电流成反比”。因为电阻是导体本身的一种性质，它的大小取决于导体的材料、长度、横截面积和温度，与导体两端的电压和通过导体的电流无关。
3.利用欧姆定律解题的基本思路
第一步：认真审题，明确电路连接方式。
第二步：在电路图上标出已知量和未知量(U、I、R)。
第三步：利用欧姆定律I=UR或推导式U=IR、R=UI进行求解。
第三节 测量：用电流表和电压表测量电阻
第1课时 “伏安法”测电阻
知识点 “伏安法”测电阻
【拓展】 其他几种测电阻的方法
第2课时 电阻的串联和并联
知识点1 电阻的串联
知识点2 电阻的并联
【拓展】
(1)多个串联电路的总电阻等于各串联电阻之和；串联电路的总电阻比任何一个分电阻的阻值都大。
(2)多个并联电路的总电阻的倒数等于各支路电阻倒数之和；电阻并联后总电阻的阻值比任何一个分电阻的阻值都小。
第四节 家庭电路
知识点1 认识家庭电路
1.如果我们认真观察自己家里的电路，会发现家庭电路的基本组成依次是 、 、 、 、 和 等。如图是电路图，家庭电路中的每一个组成部分都担当着重要的角色。
2.组成家庭电路的元件及作用
3.注意事项
(1)家庭电路中的各用电器应并联，这样既保证了各用电器两端的电压是220 V，又使各用电器的通断互不影响。
(2)开关要和它所控制的用电器串联，并且必须接在 上。
(3)三孔插座一定要有 。这是因为家用电器上的三脚插头，两个脚接用电部分(如电冰箱、洗衣机中的电动机)，另外那个与接地插孔相应的脚，是与家用电器的外壳相连接的(图甲)。这样，把三脚插头插在三孔插座里，在把用电部分连入电路的同时，也把外壳与大地连接起来了(图乙)。
甲 乙
如果内部火线绝缘皮破损或失去绝缘性能，致使火线与用电器外壳接通，外壳带的电将会从接地导线流走，人体接触用电器外壳就没有危险了。
甲 乙
4.测电笔
(1)构造：由笔尖金属体、电阻、氖管、弹簧、笔尾金属体等组成。
(2)作用：区分火线与零线。
(3)使用方法
(a)正确的使用方法 (b)错误的使用方法
知识点2 注意用电安全
1.触电事故分为高压触电和低压触电
高压触电分为 和 。家庭电路属于低压电路，触电事故是人体直接或间接与火线连接造成的，有双线触电和单线触电两种形式。人站在干燥的木凳上只接触火线不触电。
2.为保证安全用电，必须做到“四不”
低压带电体， 高压带电体， 用电器， 绝缘层。
3.用电器安装要符合安全要求
开关要接在火线与用电器之间；螺口灯泡的螺旋金属应接在零线上；两孔插座应右孔接火线，左孔接零线；三孔插座应接地。
4.触电的急救
(1)处理触电事故的原则： ，注意自身安全。
(2)具体做法：①迅速 电源或用 将电线挑开；②尽快使触电者 电源，并进行现场抢救；③发生电火时务必 电源后再救火。
定义
导体对电流的 作用
理解
在物理学中，用电阻来表示导体对电流的 作用的大小，导体的电阻 ，表示导体对电流的阻碍作用越大
表示
用字母R来表示电阻
单位
在国际单位制中，电阻的单位是 ，简称 ，符号是 。常用单位还有 、 ，它们之间的换算关系是：1 kΩ= Ω，1 MΩ= kΩ
影响因素
对电阻大小的影响
材料
导体的长度、横截面积、温度相同时，导体的 ，导体的电阻一般不同
长度
由同一种材料制成的导体，横截面积、温度相同时，导体 ，则电阻越大
横截面积
由同一种材料制成的导体，长度、温度相同时，横截面积 的电阻小
温度
导体的电阻还随温度的变化而改变，对大多数导体来说，温度升高时，电阻增大，如金属导体；但也有少数导体，其电阻随温度的升高而减小，如石墨
内容
一段导体中的电流，与加在这段导体两端的电压成 ，与这段导体的电阻成
发现
德国物理学家欧姆最先通过实验与理论研究发现了这个规律
表
达
式
UR (U：导体两端的电压；I：通过这段导体的电流；R：导体的电阻)
拓展
推导式：U=IR、R=UI
单位
在国际单位制中，公式中的三个物理量I、U、R的单位分别为 (符号： )、 (符号： )、 (符号： )
实验名称
伏安法测电阻
实验原理
UI
实验器材
电源、开关、导线、滑动变阻器、待测电阻、电流表、电压表
实验
电路图
实验步骤
(1)根据电路图连接实物，将滑动变阻器滑片移至阻值最大处后闭合开关
(2)改变待测电阻两端的电压，分别记录三组对应的电压值和电流值，根据每组数据，分别求出电阻，最后求出平均值，作为待测电阻的阻值
数据处理
实验序号
电压U/V
电流I/A
待测电阻R/Ω
待测电阻平均值R'/Ω
注意事项
(1)电压表、电流表的量程选择应适当，一般以电表指针偏转过半为宜
(2)电路连接一般从电源正极开始；连接电路时开关应 ；将滑动变阻器滑片移至阻值 ；有意识地将电表正对自己的脸，以便于读数；保证电表接线柱连接正确；边做实验边记录实验数据
(3)实验时，每次读数后开关要及时 ，因为导体电阻的大小除由导体本身因素决定外，还与温度有关，当电流通过导体时，导体因发热而使电阻变化，长时间通电时，前后测得的电阻值偏差较大，所以每次读数后应及时断开开关，这样测得的电阻值较为准确
(4)在测量定值电阻的阻值时，为减小测量误差，要进行多次实验，求出电阻的平均值，而在测量小灯泡的电阻时，因为小灯泡的电阻随温度的变化而变化，不能采用这种求平均值的方法
方法
电路图
主要步骤
公式及说明
伏阻法
(1)闭合开关，测出定值电阻R0两端的电压U1
(2)断开开关，把电压表换接到Rx两端，然后闭合开关，测出Rx两端的电压U2
I=U1R0=U2Rx⇒Rx=U2U1·R0
安阻法
(1)闭合开关，测出通过定值电阻R0的电流I1
(2)断开开关，把电流表换接到Rx支路，然后闭合开关，测出通过Rx的电流I2
U=I1·R0U=I2·Rx⇒Rx=I1R0I2
安滑法
(1)滑动变阻器滑片调到最大阻值处(连入电路的阻值为Rmax)，闭合开关，测出电路的电流I1
(2)滑动变阻器滑片调到最小阻值处(连入电路的阻值为0)，测出电路的电流I2
U=I1(Rx+Rmax)U=I2·Rx⇒Rx=I1RmaxI2-I1
伏滑法
(1)滑动变阻器滑片调到最大阻值处(连入电路的阻值为Rmax)，闭合开关，测出Rx两端电压U1
(2)滑动变阻器滑片调到最小阻值处(连入电路的阻值为0)，测出Rx两端电压U2(即电源电压)
滑动变阻器连入电路最小时U=U2 滑动变阻器连入电路最大时I=U1RxI=U2Rx+RmaxU1Rx=U2Rx+Rmax
⇓
Rx=U1RmaxU2-U1
等效替
代法
(1)先闭合S1，调节滑片P至适当位置，读出电流表的示数I
(2)断开S1，闭合S2，保持滑片P的位置不变，调节电阻箱旋钮，直到电流表的示数也为I，读出电阻箱的示数R
Rx=R
探究
目的
串联电路中的电阻关系
实验
步骤
①如图所示，将4 Ω和1 Ω的电阻串联起来
③换不同的电阻串联并多测量几次②调节变阻器的滑片，测出对应的U、I的值
次数
U/V
I/A
R/Ω
1
3.5
0.70
5
2
2.5
0.50
5
3
1.5
0.30
5
实验
结论
两个串联电路的总电阻等于这两个电阻 ；
推导
过程
如图所示，在串联电路中：U=U1+U2，由I=UR得U1=IR1，U2=IR2，U=IR，则可以推出：R=
探究
目的
并联电路中的电阻关系
实验
步骤
①如图所示，将4 Ω和1 Ω的电阻并联起来
③换不同的电阻并联并多测量几次②调节变阻器的滑片，测出对应的U、I的值
次数
U/V
I/A
R/Ω
1
2.4
3.0
0.8
2
1.6
2.0
0.8
3
0.8
1.0
0.8
实验
结论
两个并联电路的总电阻的倒数等于这两个电阻的 ；
推导
过程
如图所示，在并联电路中：I=I1+I2，由I=UR得I1=UR1，I2=UR2，I=UR，则可以推出：UR= UR1 UR2 ，即1R=1R1+1R2，得R= R1R2R1+R2
元件
安装特点
作用
进户线
家庭电路有两根进户线，一根叫 ，另一根叫 。正常情况下 与大地相连， 与 之间的电压为220 V
连接户外的供电电路
电能表
串联在干路中
用来测量家庭所消耗的电能
总开关
(空气开关)
在干路中，安装在电能表后
整个电路的通断
保险丝
串联在电路中( 上)，保险丝由电阻大、熔点低的铅锑合金制成
当电流 时，保险丝熔断切断电路，保护用电器
开关
与所控制的用电器串联，接在火线上
控制各支路的通断
插座
并联在电路中
用于移动用电器的供电
用电器
并联在电路中
为人们的生活提供需要
如果氖管 ，则说明接触的是火线；如果 ，说明接触的是零线
无论测电笔接触的是火线，还是零线，氖管都