暑假讲义20（电学实验与计算）-2024-2025学年浙教版八年级上册科学

第20课 电学实验与计算 知识板块：探究电流与电压、电阻的关系，伏安法测电阻；其它方法测电阻； 一. 探究电流与电压、电阻的关系 1.电路图 二、实验器材：（见电路图） 三、实验过程： （注：1、连接电路时、开关要断开。2、闭合开关前，滑动变阻器的滑片要滑到最大阻值处） 实验一：探究电流与电压的关系 1、 连接电路 2、 移动滑片使电压表示数为U1，读出电流表示数I1 3、 再次移动滑片使电压表示数为U2，读出电流表示数I2 4、 再次移动滑片使电压表示数为U3，读出电流表示数I3 5、 分析数据， 实验表格 试验次数 待测物理量 1 2 3 电压/V 电流/A 在此实验中，滑动变阻器的作用是改变定值电阻两端的电压 。 实验二：探究电流与电阻的关系 1、把R1连入电路、移动滑片使电压表示数为U，读出电流表示数I1； 2、把R1换成R2、再次移动滑片使电压表示数为U，读出电流表示数I2； 3、把R2换成R3、再次移动滑片使电压表示数为U，读出电流表示数I3； 4、分析数据 分析数据， 试验次数 待测物理量 1 2 3 电阻/Ώ 电流/A 在此实验中，滑动变阻器的作用是控制定值电阻两端的电压不变 。 例1： 如图是研究欧姆定律的实验装置： （1）请你帮他根据电路图连接实物； （2）设计本实验的目的是为了研究电流与电压、 的定量关系．实验数据记录如下表．图20是分别用R1、R2、R3进行实验所作的图像，综合图象中的虚线AB，可以得出的结论是：在 一定时，导体中的电流与导体的电阻成反比． （3）分析1、2、3次中的数据，可说明电阻的大小与通过它的电流和它两端的电压   （填“有”或“无”）关；也可以看出滑片的滑动方向是向 （左或右）滑动．（根据电路图回答） 例2：小明利用如图甲所示的电路探究电流跟电阻的关系。已知电源电压为6V且保持不变，实验用到的电阻阻值分别为5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、25Ω。 ⑴请根据图甲将图乙所示的实物电路连接完整(导线不允许交叉)。 ⑵实验中多次改变R的阻值，调节滑动变阻器的滑片，使电压表示数保持不变，记下电流表的示数，得到如图丙所示的电流I随电阻R变化的图像。 ①由图像可以得出结论：电压一定时， ____________________________________。 ②上述实验中，小明用5Ω的电阻做完实验后，接下来的操作是___________，然后将10Ω的电阻接入电路，闭合开关，移动滑片，使电压表示数为__________V时，读出电流表的示数。 ⑶为完成整个实验，应该选取最大阻值不小于__________Ω的滑动变阻器。 二. 伏安法测电阻 测量定值电阻的阻值 测量小灯泡的电阻 原理 电路图 操作步骤及其过程中的注意事项 (1)电路连接(连接电压表、电流表、滑动变阻器) (2)连接电路时注意事项(开关要断开，滑动变阻器的滑片滑到最大阻值处) (3)滑动变阻器在电路中的作用(①保护电路；②调节待测电阻两端的电压) (4)电流表、电压表读数 (5)实验步骤完善 (6)电路故障分析 (7)实验交流与评估 实验表格 实验序号 电压 电流 电阻 1 2 3 数据计算及曲线图分析 多次测量的目的 以获得多组数据求平均值，减小误差 探究灯丝的电阻与温度之间的关系 绘制曲线图 数据或图像的分析 定值电阻的图像是正比例图像 小灯泡电阻的图像是曲线(原因：温度对小灯泡灯丝电阻有影响) 内阻对测量结果的影响 实验误差分析 实验结论 电阻是导体本身的性质，和导体中的电流及导体两端的电压无关 灯泡电阻不是固定的，会随温度升高而增大 例1.如图所示：电源电压为6V，甲图为伏安法测电阻的电路图；乙图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乙图中未连接部分连接起来。 （2）实验操作中有可能出现下列A、B、C、D四种错误，如果出现：电流表示数较大，电压表示数为0的现象。其错误属于( ) 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，将滑片P向右移动时，电压表示数 (填“变大”、“变小”或“不变”)。 （4）实验过程中，某次电流表和电压表的示数如图丙所示，此时测得的Rx= 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 。 例2.在做“伏安法测量定值电阻”的实验中，小明同学设计了如图甲所示的电路，请你完成下列问题. （1）该实验的原理是 . （2）连接电路时，应将开关 ；闭合开关前，滑动变阻器的滑片应滑到最 端（填“左”或“右”）. （3）连接完电路后，闭合开关，无论怎样移动滑片，电流表指针均无偏转，电压表的指针有明显的偏转，这可能是由于 断路造成的. （4）调节滑动变阻器，把测量的几组数据描成如图乙所示的图象，则该电阻的阻值R= Ω. （5）完成上述实验后，小明还想测量一段电炉丝的电阻Rx，可是在连接电路时，发现电流表和滑动变阻器都已损坏，于是小明就利用刚才已测得的定值电阻R，重新设计并连接了如图所示的电路。电源电压未知且恒定不变。 S2 V S1 Rx R 请把下列实验步骤补充完整： ①只闭合开关S1，_________________________________________________； ②_____________________________________________________________． 电阻表达式：Rx=______________． 三、电路分析与应用 例1.如图示的电路中，电源电压为6V，且保持不变，电阻R1、R2、R3的阻值分别为8Ω、4Ω、12Ω。 求：(1)如果开关S1、S2都断开时，电流表电压表的示数是多大？ (2)如果开关S1、S2都闭合时，电流表的示数是多大？ 例2.如图所示，电源电压保持不变，R0＝10Ω，闭合开关，滑动变阻器的滑片P在中点c时，电流表的示数为0.3A；移动滑片P至b端时，电流表的示数为0.2A，则电源电压和滑动变阻器的最大阻值R分别为多少？A R0 R S P a c b 例3.如图甲所示电路，电源两端电压U不变，R1是定值电阻，R2是滑动变阻器。当闭合开关S，滑动变阻器滑片P从b移到a端的过程中，其电流与电压的关系如图乙所示。求： (1)当滑片在b端时，电压表的示数 伏； (2)滑动变阻器的最大电阻； (3)R1的电阻。 例4.如图所示，电源电压为4.5V，电阻R1=5Ω，变阻器的最大阻值为30Ω，电流表的量程为0～0.6A，电压表的量程为0～3V。为了保护电表，变阻器连入电路的阻值范围应为多少? V R1 P S A R2 例5.亮亮设计了一个用电压表的示数变化反映环境温度变化的电路，其电路原理图如图甲所示。其中，电源两端电压U＝4 V(恒定不变)，电压表的量程为0～3 V，R0是定值电阻，R0＝300 Ω，Rt是热敏电阻，其电阻随环境温度变化的关系如图乙所示。闭合开关S后，求: (1)当环境温度为40℃时，热敏电阻Rt的阻值是多少？ (2)当环境温度为40℃时，电压表的示数是多少？ (3)电压表两端电压不能超过其最大测量值，则此电路所允许的最高环境温度是多少？ 四.课堂巩固 1. 连接在电路中的滑动变阻器，能够起很多作用。 (1)若用图甲“探究导体中的电流与导体两端的电压的关系”时，其作用是改变_________；若“探究导体中的电流与导体的电阻的关系”时，其作用是保持_______________________； (2)若用图甲和图乙分别做“伏安法测电阻”的实验，则滑动变阻器的作用前者是为了进行__________________，从而可以减小实验误差；后者是为了_________________从而可以发现灯丝电阻受温度影响； (3)上述甲、乙两个电路中滑动变阻器所起的作用共同之处是______________。 2．在研究“导体电流与电阻关系”的实验中，同学们利用了阻值分别为5Ω、10Ω、15Ω的定值电阻和变阻器进行了探究，变阻器规格是“10Ω 1A”，电源电压4.5V并保持不变。 （1）用笔画线代替导线，将图甲中电路连接完整（请用签字笔在答题卡上连线）。 （2）闭合开关前，电流表指针如图乙所示，对电流表的操作应该是_____________。 （3）正确连线后，闭合开关时发现，无论怎样移动滑片电流表指针几乎不动，电压表指针向右偏转且超过满刻度，原因可能是_____________。 （4）先接入15Ω的电阻，调节滑片时电压表示数为3V，观察到电流表示数如图丙所示，则电流表示数为______A；用10Ω电阻代替15Ω电阻接入电路，应将滑片向_____________端（选填“左”或“右”）移动，才能使电压表示数保持3V，并记录下电流表示数为0.3A；用5Ω电阻代替10Ω电阻接入电路，正确操作，电流表示数为0.6A。 （5）分析三次的实验数据，可得出电流与电阻的关系是__________________________。 （6）王强同学继续探究：他用了30Ω的定值电阻代替原来的电阻实验，发现无论怎样移动滑片都不能满足电压表示数为3V，原因是__________；要使电压表示数保持3V，要求变阻器的最大阻值最少为_ _Ω。 3．如图所示，小明同学在“测未知电阻Rx”的实验中． （1）连接电路时，开关应＿＿＿＿．请用笔画线代替导线，根据图甲将图乙所示的实物电路连接完整． （2）闭合开关前，图乙中滑动变阻器的滑片P应位于＿＿＿＿（选填“A”或“B”）端． （3）闭合开关后，发现电流表指针几乎不动，电压表示数约为电源电压，故障的原因是＿＿＿＿（选填“Rx短路”或“Rx断路”）． （4）排除故障后，小明通过实验得到数据如下表所示，其中第1次实验的电流表示数如图丙所示，为＿＿＿＿A，则所测电阻Rx的值是＿＿＿＿Ω． 实验序号 1 2 3 电阻R/Ω 电压U/V 1.0 1.5 2.0 电流I/A 0.15 0.20 （5）若在实验中，电压表不能使用，滑动变阻器最大阻值为R0，当滑片置于最左端时，电流表示数为I1，滑片P置于最右端时，电流表示数为I2，则未知电阻的表达式：Rx=＿＿＿＿． 4.如图所示电路，电源电压不变，闭合开关，电流表的示数为0.6A，当把一个阻值为5Ω的电阻与R串联接入电路中时，电流表的示数变为0.4 A。求电阻R阻值和电源电压。 A R S 5.如图所示，电源电压U不变，P在A、B滑动过程中，电压表的示数变化为5~0V，电流表的示数变化为1~1.5A。 求：（1）变阻器的最大阻值。 （2）电源电压。 （3）R1阻值 V A R1 R2 A B 电源 P 6．在学校举行的物理创新大赛上，小明和小红所在的科技小组分别设计了一种测量托盘所受压力的压力测量仪，如图甲、乙所示。两装置中所用的器材与规格完全相同，压力表是由电压表改装而成，R1为定值电阻，阻值为10Ω，R2为滑动变阻器，规格为“10Ω lA"。金属指针OP可在金属杆AB上滑动，且与它接触良好，金属指针和金属杆电阻忽略不计。M为弹簧，在弹性限度内它缩短的长度与其所受的压力大小成正比。当托盘所受压力为零时，P恰好位于R2的最上端；当托盘所受压力为50N时，P恰好位于R2的最下端，此时弹簧的形变仍在弹性限度内。 (1)甲装置中，当P位于R2的最下端时，电压表的示数为3V，则电源电压是多少? (2)甲装置中，压力25N的刻度位置标在电压表表盘多少伏的刻度线上? (3)在甲、乙两种装置中，两压力表的刻度特点有何不同?试说明理由。 第 106 页 学科网（北京）股份有限公司 $$