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    4.6 电流与电压、电阻的关系(第3课时)(教学设计)-八年级科学上册同步高效课堂(浙教版)
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    浙教版(2024)八年级上册第6节 电流与电压、电阻的关系第3课时教案

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    这是一份浙教版(2024)八年级上册第6节 电流与电压、电阻的关系第3课时教案,共10页。教案主要包含了伏安法测电阻,其他测电阻的方法等内容,欢迎下载使用。

    年级
    八年级
    授课时间
    课题
    4.6 电流与电压、电阻的关系(第3课时)
    教学
    目标
    科学观念:了解滑动变阻器的结构,初步学会滑动变阻器的使用方法;学会正确使用电压表和电流表;练习用电压表和电流表测电阻。
    科学思维:进一步学习电学实验的设计,理解欧姆定律在其中的应用。
    探究实践:通过伏安法测电阻的实验,学会电学实验设计与应用。
    态度责任:通过实验设计和修正过程培养严谨的科学态度,通过用所学知识解决实际问题感受学以致用的意义,激发学习兴趣。
    教学
    重难点
    重点:伏安法测电阻
    难点:实验注意事项及滑动变阻器的作用
    学情
    分析
    本节内容选自浙教版八上第四章第6节,本节主要内容:电流与电压的关系、电流与电阻的关系、欧姆定律的应用。通过对数据的更深入分析得出电流电阻的关系,从而降低了探究的难度。探究电阻上的电流与电压、电阻的关系实验是对欧姆定律的探究性实验。初中科学不从理论上解释欧姆定律,对学生而言欧姆定律的建立完全依赖实验探究的结果。同时,本实验研究在本章中是作为科学常用研究方法的典型范例出现的,它涵盖了探究的七个要素。教材没有采用以往运用控制变量的方法同时对电流和电压、电阻的关系进行讨论,而只要求学生探究电阻上的电流跟两端电压的关系,而且是通过要求更换电阻反复实验的方法。
    本节内容拟用3课时完成。第1课时主要内容是电流与电压的关系、电流与电阻的关系、欧姆定律;第2课时主要内容是欧姆定律的应用;第3课时主要内容是伏安法测电阻。
    教学
    准备
    课件、课本、活动器材等
    教学过程
    教师活动
    学生活动




    知识回顾
    电流测量工具:电流表 电压测量工具:电压表
    电阻测量工具?
    根据欧姆定律:I=UR→R=UI
    回顾电流与电压的测量,思考怎样测量电阻
    新 知 讲 授
    一、伏安法测电阻
    电流可以用电流表测量,电压可以用电压表测量。那么,用什么方法测量电阻呢?
    我们可以用电压表、电流表分别测量待测电阻的电压值和电流值,根据R=UI计算出电阻值。
    【实验原理】
    R=UI
    【实验器材】
    干电池2节,待测电阻1个,开关1个,电流表1个,电压表1个,滑动变阻器1个,导线若干。
    【实验设计与电路】
    使用电压表测量待测电阻的电压值,使用电流表测量待测电阻的电流值,根据欧姆定律计算电阻。
    【实验步骤】
    (1)按电路图连接实物;
    (2)检查所连接的电路无误后调节滑动变阻器滑动触
    头到阻值最大处;
    (3)闭合开关S,读出电路中被测电阻两端的电压和通过电阻的电流,记录在表格中。
    (4)改变滑动变阻器的阻值,再读数,记入表格中。如此再重复1次。
    (5)表中共有3组读数,代入R=UI ,算出电阻值,最后求电阻3次测量值的平均值,作为待测电阻R的测定值。
    实验次数
    U/V
    I/A
    R/Ω
    R的平均值/Ω
    1
    2.5
    0.25
    10
    10
    2
    2.0
    0.20
    10
    3
    1.5
    0.15
    10
    【注意事项】
    ①连接电路的过程中,开关要断开;
    ②事先无法确定电压表、电流表的量程时,可用“试触法”来确定;
    ③两表电流都是从电表的“+”接线柱流入,“-”接线柱流出;
    ④滑动变阻器接法:“一上一下”,闭合开关前,其滑动触头要移动到最大阻值的位置;
    ⑤多次测量的目的:求平均值,使实验结果更准确。
    思考与讨论
    (1)滑动变阻器上标有“2A 20Ω”或“1A 10Ω”的字样,这表示什么意思?
    滑动变阻器上标有“2A 20Ω”或“1A 10Ω”的字样,这表示允许通过的最大电流分别为2A、1A,滑动变阻器的最大阻值分别为20Ω、10Ω。
    (2)某同学求出三次测量的电压平均值和电流平均值,再运用欧姆定律,从电压平均值和电流平均值求出电阻平均值。你认为这种方法可行吗?为什么?
    不可行。因为电压、电流是动态的,由欧姆定律变形式R=UI可知,当R一定时,I与U成正比,因此,电压U与电流不能求平均值。
    (3)在一次电阻测量实验中,电流表用0~0.6安量程,电压表用0~3伏量程,它们的指针如图所示,被测电阻的阻值是多大?
    电流表的示数为0.3安;电压表的示数为1.3伏
    根据欧姆定律: R=UI=≈4.3Ω
    (4)滑动变阻器在本实验中的作用是什么?
    ①保护电路(闭合开关前,滑动变阻器的滑动触头应移到电阻最大的位置);
    ②改变通过R的电流和R两端的电压。
    伏安法测小灯泡电阻
    将上述实验中的定值电阻换成小灯泡,用同样的方法测定小灯泡的电阻,多测几组数据,比较计算电阻值,有什么变化规律吗?为什么?
    将定值电阻换成小灯泡进行实验,通过多次测量发现,小灯泡的电阻随着电压的降低而减小。‌原因是小灯泡的电阻受到温度的影响。当通过小灯泡的电流增大时,灯泡发热,温度升高,导致灯丝的电阻也随之增大。反之,当小灯泡两端的电压降低时,电流减小,灯泡发热减少,温度下降,因此灯丝的电阻也随之减小。这种变化规律体现了灯丝电阻随温度变化的特性,即灯丝电阻随着温度的降低而减小。
    图像分析
    图像中纵坐标是电流I,横坐标是电压U,图像斜率(倾斜度)即IU=1R,定值电阻的图像是一条直线,小灯泡电阻随电压(温度)增大而增大,故图像为一条曲线,曲线的倾斜度逐渐减小,则1R逐渐减小,R逐渐增大。
    思考与讨论:伏安法测小灯泡电阻值需要求平均值吗?
    ‌伏安法测小灯泡电阻值不需要求平均值。‌这是因为小灯泡的电阻值会随着温度的变化而变化。在测量过程中,通过调节滑动变阻器滑片P的位置,改变电阻两端电压,观察电流表每次对应的数值,这样做的目的是为了测量不同电压下小灯泡的电阻值,而不是为了减小误差或求得一个固定的电阻值。因此,计算不同电压下的电阻平均值并没有意义。
    二、其他测电阻的方法
    如果我们既有电压表、也有电流表,器材齐全,可以用伏安法测量电阻,但是如果我们只由电压表或者只有电流表,那我们怎样测量电阻呢?
    如果我们缺少电压表,就需要借助电路特点想办法得到待测电阻的电压值,若我们缺少电流表,就借助电路特点想办法得到待测电阻的电流值。我们学习过串、并联电路特点:
    电路
    串联电路
    并联电路
    电流规律
    串联电路中各处电流均相等,
    即I1=I2=I3=…=In
    并联电路干路中的电流等于各支路中的电流之和,即I=I1+I2+I3+…+In
    电压规律
    串联电路电源两端的电压等于各部分电路两端的电压之和,即U=U1+U2+…+Un
    在并联电路里,各支路两端的电压相等,且等于电源电压,即U=U1=U2=…=Un
    若只有电流表,缺少电压表,我们再借助一个已知阻值的定值电阻与待测电阻并联,根据并联电路电压相等,我们可以求出已知阻值的定值电阻的电压值,从而得到待测电阻的电压值。如图:
    闭合S,分别测出通过Rx和R0的电流Ix 、 I0;Rx=R0I0Ix
    若只有电压表,缺少电流表,我们再借助一个已知阻值的定值电阻与待测电阻串联,根据串联电路电流相等,我们可以求出已知阻值的定值电阻的电流值,从而得到待测电阻的电流值。如图:
    闭合S,分别测出通过Rx和R0的两端的电压Ux、U0;Ix=I0=U0R0,Rx=UxR0U0
    除了这两种方法,还有许多其他的测量方法,如我们可以利用短路式的电路,也可以利用电阻箱进行等效替代等,同学们可以展开思维,自己进行电路的设计,充分利用我们学习过的电学知识加以设计!!!
    了解测量电阻的原理及实验设计电路图
    根据实验步骤进行实验
    了解数据处理及实验的注意事项
    思考滑动变阻器规格及求平均值的意义
    了解电阻的计算及滑动变阻器的作用
    了解小灯泡电阻变化特点,知道伏安法测小灯泡电阻的不同之处
    了解伏安特性曲线的意义
    知道只用电压表或只用电流表怎样测量电阻




    典例1 在科学实验时,为了减小误差或寻找普遍规律,经常需要进行反复多次实验。
    ①“测量九年级下科学课本的长度”时,多次测量
    ②“探究反射角和入射角大小关系”时,改变入射角,多次测量
    ③“研究电流与电压的关系”时,多次测量电阻两端电压和通过电阻的电流值
    ④“研究串、并联电路的电流特点”时,换用不同规格的小灯泡,多次测量
    ⑤“伏安法测电阻”时,多次测量电阻两端电压和通过电阻的电流值
    上述实验中寻找普遍规律的是( )
    A.①②⑤ B.③④ C.②③④ D.②④⑤
    【答案】C
    【解析】①“测量九年级下科学课本的长度”时,由于测量工具或测量方法等会产生实验误差,为了减小误差采取多次测量求平均值的方法;
    ②“探究反射角和入射角大小关系”时,多次测量是为了探究反射角与入射角的关系,总结出“反射角=入射角”的一般规律;
    ③“探究电流与电压关系时”,多次测量是为了得出普遍性的规律;
    ④“研究串、并联电路的电流特点”时,尤其是探究并联电路的电流特点时,如果两个电阻阻值相同,测量的电流也会相同,就会得出“并联电路各支路电流相等”的错误结论,因此为了寻找普遍规律,换用不同电阻多次测量;
    ⑤“伏安法测电阻”时,多次测量电阻两端电压和通过电阻的电流值,目的是取平均值减小误差。
    故C符合题意,ABD不符合题意。
    故选C。
    典例2 如图是小科利用实验室常用仪器,设计测量末知电阻Rx阻值的四种电路,电源电压恒定且未知,R0是已知阻值的定值电阻,滑动变阻器R最大阻值未知,实验中只能闭合或断开开关及移动滑动变阻器滑片,其中能够测量出Rx阻值的电路( )
    A.只有①② B.只有③④ C.只有②③④ D.①②③④均可以
    【答案】C
    【解析】①由电路图可知,S接1或2时,通过电压表的电流的方向会发生变化,电压表的指针会反向偏转,无法读取电压表的示数,故①不符合题意;
    ②根据图可知,闭合S1、S2,电路为Rx的简单电路,电压表测量电源的电压U,只闭合开关S1,两只电阻串联,电压表测量Rx两端电压为Ux,根据串联电路的电压关系可知,定值电阻两端的电压为U0=U-Ux,根据欧姆定律可以计算出电流值,从而求出Rx阻值,故②符合题意;
    ③闭合S1、S2时,电路是只有Rx的简单电路,电流表测量通过Rx的电流Ix,闭合S1、断开S2,两电阻串联电流表测电路中电流I,根据欧姆定律由电源电压不变列式:I(R0+Rx)=IxRx,可求出Rx的阻值,故③符合题意;
    ④闭合S1,S接2时,R0和R串联接入电路中,把R的阻值调到0,根据电流表的示数和定值电阻的阻值可以求出电源电压U,闭合S1,S接1时,Rx和R串联接入电路中,把R的阻值调到0,读出电流表的示数,根据电流表示数和电源电压,利用欧姆定律可以求出Rx的阻值,故④符合题意。
    故选C。
    典例3 小科用伏安法测小灯泡的电阻:
    (1)请在图甲中正确连接好电压表;
    (2)在闭合开关之前,图中滑动变阻器的滑片应放在 端(选填“A”或“B”);
    (3)小方检查电路连接正确无误,闭合开关S,发现灯不发光,电流表有示数,电压表示数为0。若电路中只有一处故障,且电源、开关S、电流表、电压表均无故障。请你判断电路出现的故障可能是: ;
    (4)排除电路故障后,小方某次测量时电压表和电流表的示数如图乙,则电压表的示数为
    V,电流表的示数为 A,灯泡的电阻RL= Ω;
    (5)小明用相同的灯泡测得3组数据记录在表中:小明通过数据分析后,发现小灯泡的电阻不同的。这是因为导体的电阻除了跟材料、长度、横截面积有关,还跟 有关。
    【答案】(1)(2)A(3)小灯泡短路(4)2.2;0.2;11(5)温度
    【解析】(1)电源电压为3V,电压表选择0~3V量程,电压表与灯泡并联,电流从正接线柱流入,从负接线柱流出,如答案;
    (2)为了保护电路,闭合开关前,滑片处于最大阻值处,即最左端的A处;
    (3)小方同学在做实验时,电路连接无误。闭合开关后,发现电流表的指针明显偏转,说明电路为通路,而电压表的示数为零,该故障的原因可能是小灯泡短路了;
    (4)小方某次测量时电压表和电流表的示数如图乙,图中两电表均选用小量程,分度值分别为0.IV、0.02A,则电压表的示数为2.2V,电流表的示数为0.2A,灯泡的电阻RL=UI=Ω;
    (5)由表中数据知道≠≠,即小灯泡的电阻是不同的,由于电压增大,温度升高,电阻发生变化,说明导体的电阻除了跟材料、长度、横截面积有关,还跟温度有关。




    伏安法测电阻
    原理:R=UI
    电路图:
    滑动变阻器的作用:①保护电路;②改变被测电阻两端的电压,得到多组数据。
    多次测量的目的是通过求电阻的平均值来减小实验误差。
    若用伏安法测小灯泡电阻不需要多组数据求平均值,因为小灯泡电阻随温度升高而增大,求平均值没有意义。












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