15.2科学探究：欧姆定律 课件-2024-2025学年沪科版物理九年级全一册

■考点一 电流的大小与哪些因素有关 1. 探究电流与电压的关系设计实验 （1）实验器材：电流表、电压表、定值电阻、滑动变阻器、电源、开关、导线若干。 （2）实验电路图：如图所示。 （3）实验步骤：保持定值电阻不变，移动滑动变阻器的滑片调节定值电阻两端的电压，由电压表读出定值电阻两端的电压，由电流表读出通过定值电阻的电流，将数据填入表格中。 [考点解读] 15.2科学探究：欧姆定律 -1- 实验序号 电压 U/V 电流 I/A 1 2 3 （4）实验图像：如图所示。 （5）实验结论：保持电阻不变时，电流跟电压成正比。 第二节 科学探究：欧姆定律 -2- 第二节 科学探究：欧姆定律 -3- 2. 探究电流与电阻的关系设计实验 （1）实验器材：电源、开关、电流表、电压表、滑动变阻器、三只不同规格的定值电阻（如 ５ Ω、10 Ω、15 Ω）、导线若干。 （2）实验电路图：如图所示。 （3）实验步骤：更换不同的定值电阻，通过调节滑动变阻器的滑片，控制电压表的示数不变，即电阻两端的电压保持不变，读出电流表的示数，将数据填入表格中。 第二节 科学探究：欧姆定律 -4- （4）实验图像：如图所示。 （5）实验结论：保持电压不变时，电流跟电阻成反比。 实验序号 电阻 R/Ω 电流 I/A 1 2 3 例 1 用图示电路探究“电流与电阻的关系”，电源电压 15 V 保持不变，滑动变阻器的规格“50 Ω， 2 A”，阻值为 10 Ω、20 Ω、30 Ω、40 Ω 的定值电阻各 1 个，电流表量程 0～0.6 A、0～3 A，电压表量程 0～3 V、 0～15 V。 （1）电路连好后，在闭合开关前，滑动变阻器的滑片应移动到最 ______（选填“左”或“右”）端。 （2）将 10 Ω 的电阻接入电路，闭合开关，多次移动滑动变阻器的滑片，记录对应的几组电表示数，此过程实际探究的问题是电流与 ______的关系。 （3）要完成预定的探究“电流与电阻的关系”的实验任务，滑动变阻器除了保护电路外，另有一个重要作用是 ________________________________。 典题精析 第二节 科学探究：欧姆定律 -5- 第二节 科学探究：欧姆定律 -6- 解析：（1）为了保护电路，电路连好后，在闭合开关前，滑动变阻器的滑片应移动到阻值最大处，即移动到最右端；（2）将 10 Ω 的电阻接入电路，即 控制电阻大小不变，闭合开关，多次移动滑动变阻器的滑片，改变了电压表的示数，此过程实际探究的问题是电流与电压的关系；（3）探究“电流与电阻的关系”，要控制电阻两端的电压不变，故滑动变阻器除了保护电路外，另有一个重要作用是控制电阻两端的电压不变。 答案：（1）右 （2）电压 （3）控制电阻两端的电压不变 满分备考：电流与电压和电阻有关，研究电流与其中一个因素的关系时，要控制另外一个因素不变。 ■考点二 欧姆定律 1. 欧姆定律内容：一段导体中的电流，跟加在这段导体两端的电压成正比，跟这段导体的电阻成反比。 2. 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。 3. 公式：I＝ （I：电流；U：电压；R：电阻）。 4. 单位：在国际单位制中，公式中的三个物理量 I、U、R 的单位分别为安培（A）、伏特（V）、欧姆 （Ω）。 5. 公式变形： （1）U=IR； （2）R= 。 6. 有关欧姆定律公式的几点说明： （1）由公式 I＝ 及其推导公式可知，在一段电路中，只要知道了 I、U、R 中的任意两个量，就可以根据欧姆定律算出第三个量。 第二节 科学探究：欧姆定律 -7- 第二节 科学探究：欧姆定律 -8- （2）I＝ 是欧姆定律的表达式，它反映了通过导体的电流的大小跟导体两端所加的电压这个外部原因和导体本身的电阻这个内部原因之间的关系。当电阻 R 一定时，导体中的电流跟导体两端的电压成正比。 （3）U=IR，当电流一定时，导体两端的电压跟它的电阻成正比。不能说成导体的电阻一定时，导体两端的电压与通过的电流成正比，因为电压是形成电流的原因。电压的大小由电源决定，跟 I、R 无关，此式在计算数值时成立，不存在任何物理意义。 （4）R= ，此公式也不存在任何物理意义。它表示某段导体的电阻数值等于这段导体两端的电压与通过它的电流的比值，这个比值 R 是导体自身的一种特性，不能理解为导体的电阻跟导体两端的电压成正比，跟导体中的电流成 反比。 第二节 科学探究：欧姆定律 例 2 对欧姆定律的理解，下列说法错误的是 ( ) A. 对某一段导体来说，导体中的电流跟其两端的电压成正比 B. 在电压一定的条件下，导体中的电流跟导体的电阻成反比 C. 在电流一定的条件下，导体的电阻跟导体两端的电压成正比 D. 导体中电流大小由它两端的电压和电阻共同决定 解析：欧姆定律的内容是：一段导体中的电流，跟加在这段导体两端的电压成正比，跟这段导体的电阻成反比，故 A、B 项正确；导体的电阻是导体自身的一种特性，与电流和电压的大小无关，故 C 项错误；根据欧姆定律可知，导体中电流大小由它两端的电压和电阻共同决定的，故 D 项正确。 答案：C 易错：D 错因：不理解欧姆定律的内容。 满分备考：导体的电阻是导体自身的一种特性，与导体的材料、长度、横截面积和温度有关，与电流和电压的大小无关，根据欧姆定律的内容解答此类问题即可。 典题精析 -9- 同体性 I、U、R 是对同一导体或同一电路而言的，三者要一一对应，不同导体之间的电流、电压、电阻不存在上述关系 同时性 在同一部分电路中，开关的闭合及滑动变阻器滑片的移动，都会导致电路中电流、电压、电阻的变化，公式 I＝ 中的三个量必须是同一时间 的值 统一性 公式中的三个物理量，必须使用国际单位制中的单位，即 I 的单位是安培（A），U 的单位是伏特（V），R 的单位是欧姆（Ω） 第二节 科学探究：欧姆定律 ■考点三 欧姆定律的应用 1. 应用欧姆定律进行定量计算的步骤 （1）明确电路的连接方式。 （2）在电路图上标出已知量和未知量（U、I、R）。 （3）利用欧姆定律 I＝ （或推导式 U=IR、R= ） 进行求解。 2. 欧姆定律需要注意的性质 -10- 第二节 科学探究：欧姆定律 例 3 如图所示，开关闭合后，电压表 的示数为 2 V，电压表 的示数为 5 V，则 R1∶R2 等于 ( ) A. 2∶5 B. 5∶2 C. 3∶2 D. 2∶3 典题精析 -11- 第二节 科学探究：欧姆定律 解析：由电路图可知，R1 与 R2 串联，电压表 测 R1 两端电压，电压表 测电源电压，因串联电路中总电压等于各分电压之和，所以，两电阻两端 的电压之比： ，因串联电路中各处的电流相等，所以，由 I＝ 可得，两电阻的阻值之比： 。 答案：D 满分备考：1. 欧姆定律适用于从电源正极到负极之间的整个电路或其中某一部分电路，并且是纯电阻电路。 2. 在运用公式 I＝ 解题时，必须将同一导体或同一段电路的电流、电压、电阻代入计算，三者一一对应。在解题时，习惯上把同一个导体的各个物理量符号的角标用同一数字表示。 3. 为了便于分析问题，最好先根据题意画出电路图，在图中标明已知量的符号、数值、未知量的符号。 -12- 第二节 科学探究：欧姆定律 ■易错点 将 R= 的物理意义和数学含义混淆 例 从欧姆定律可导出 R= ，下列说法正确的是 ( ) A. 当电压为 0 时，电阻为 0 B. 当电流增大 2 倍时，电阻减小 2 倍 C. 当电压增大 2 倍时，电阻增大 2 倍 D. 不管电压或电流如何变化，电阻不变 [易错分析] -13- 第二节 科学探究：欧姆定律 解析：电阻是导体自身的一种特性，只与导体的材料、长度、横截面积和温度有关，与两端的电压和通过的电流无关，所以，当电压为 0 时、电流增大 2 倍时或电压增大 2 倍时，电阻的阻值不变，故 A、 B、C 项错误，D 项正确。 答案：D 易错：A 错因：没有正确理解欧姆定律的物理意义，纯粹从数学的角度来理解欧姆定律变形式的含义。 易错警示：电阻是导体自身的一种特性，它与两端的电压和通过的电流无关。 R= 这个导出公式只说明导体电阻的大小是导体两端的电压与通过导体的电流大小的比值。物理公式与数学公式是不同的，在数学公式中，各个量只受数学关系的约束；在物理公式中，各量除受数学关系的约束外，还要受物理关系或者实际问题的约束。在公式 U=IR 中，也不能说电流越大，电压越高，因为电压的大小是由电源决定的。 -14- 第二节 科学探究：欧姆定律 ■题型 欧姆定律的应用 例 （吉林中考）如图所示，电源电压不变，R2 的电阻为 20 Ω，闭合开关后，电压表的示数为 2 V， 电流表的示数为 0.2 A。 求： （1）R1 的电阻； （2）电源电压。 [题型探究] -15- 第二节 科学探究：欧姆定律 解：（1）由电路图可知，R1 与 R2 串联，电流表测量电路的电流，电压表测量电阻 R1 两端的电压。由 I＝ 得，R1 的电阻：R1= =10 Ω； （2）由 I＝ 得，电阻 R2 两端的电压：U2＝IR2＝ 0.2 A×20 Ω＝4 V，所以电源电压：U＝U1+U2＝2 V+4 V＝6 V。 答：（1）R1 的电阻为 10 Ω； （2）电源电压为 6 V。 题型解法：欧姆定律公式中I、U、R的单位分别是安培（A）、伏特（Ｖ）和欧姆（Ω）。如果题目中所给的单位不是上述单位，就要先进行换算，再代入公式计算。欧姆定律涉及的电流、电压和电阻三个量都是对于同一工作状态下的同一段导体或同一段电路而言的，因此在用公式 I＝UR 及其变形公式计算、判断时，一定要考虑到 I、U、R 的同体性（发生在同一导体上的三个物理量）和同时性（对应于同一段时间或同一个工作状态）。计算时还要结合串联和并联电路中电流和电压规律计算时还要结合串联和并联电路中电流和电压规律进行分析，找出相等的量，进行替代运算。 -16- 第二节 科学探究：欧姆定律 -1- 1. 探究电流与电压的关系 （1）实验方法：保持电路中的 _______ 不变，_______ 电阻两端的电压。 （2）变阻器的作用：________ 和 ________________。 实验结论：保持 ________ 不变时，电流跟电压成 ________ 关系。 2. 探究电流与电阻的关系 （1）实验方法：保持 _____________________ 不变，通过换用不同的定值电阻来改变连入电路的电阻阻值。 （2）变阻器的作用：________ 和 ________________。 实验结论：保持 ________ 不变时，电流跟电阻成 ________ 关系。 ▍课前预习/新知导引 第 1 课时 电流的大小与哪些因素有关 第二节 科学探究：欧姆定律 -2- 注意：（1）保持电阻不变时，导体中的电流与导体两端的电压成正比；保持电压不变时，导体中的电流与导体的电阻成反比。这两个“不变”是关系成立的条件，不能漏掉。 （2）电阻是导体本身的一种性质，与通过的电流和两端的电压无关，即改变电压、电流时，电阻是不变的。 电压/V 2 4 6 电流/A 0.2 0.41 0.58 第二节 科学探究：欧姆定律 -3- ■考点 1 电流与电压的关系 1. 在保持电阻不变的条件下，研究电流跟电压的关系时得到下列几组实验数据，实验正确的结论是 ______________________________________。 2. 某同学在探究“电流跟电压的关系” 时，应保持 ________ 不变， 他根据收集到的数据画出了如图所示的图像， 对这个图像进行分析后，得出的结论是 ______________________________。 （第 2 题图） ▍考点集训/夯实基础 第二节 科学探究：欧姆定律 -4- 3. 关于导体中的电流与导体两端的电压的关系，下列叙述正确的是 ( ) A． 在导体电阻不变的情况下，导体中的电流与导体两端的电压成正比 B． 在导体电阻不变的情况下，导体两端的电压与导体中的电流成反比 C． 导体中的电流越大，其电压越大 D． 导体中的电流越小，其电压越小 4. 用如图所示的电路图，探究通过导体的电流与电压之间的关系， 其中滑动变阻器的作用是 ( ) A． 多次实验，求平均值，使实验结果更加准确 B． 多次实验，取多组数据，寻找规律 C． 保持电路中电阻不变 D． 保持电路中的电流不变 （第 4 题图） 第二节 科学探究：欧姆定律 -5- ■考点 2 电流与电阻的关系 5. 如图是探究“电流与电阻的关系”的实验电路。关于该实验，下列说法错误的是 ( ) A． 闭合开关，发现电流表示数过大，原因可能是滑动变阻器连入电路阻值过小 B． 实验中，更换大阻值的电阻后，滑片应向 a 端移动 C． 进行多次实验的目的是为了得出科学的结论 D． 实验得出的结论是：电压一定时，电流与电阻成反比 （第 5 题图） 电阻 R/Ω 5 6 10 15 20 30 电流 I/A 0.6 0.5 0.3 0.2 0.15 0.1 第二节 科学探究：欧姆定律 -6- 6． 小明同学利用如图所示的电路，探究保持电压不变时，电流跟电阻的关系，得到的数据如下表： （1）分析表中的数据，可以得出的结论是 _________ ___________________________________________。 （2）滑动变阻器在此实验中的主要作用是 ________ ___________________________________________。 （第 6 题图） 第二节 科学探究：欧姆定律 -7- 欧姆定律 （1）内容：一段导体中的电流，跟加在这段导体两端的电压成_____，跟这段导体的电阻成 ______。 （2）公式：__________。公式中各个物理量的单位分别是 U—______；R—______；I—______。 说明：①同一性：I、U、R 是对同一导体或同一电路而言的，三者要一一对应；②同时性：在同一电路中，开关的闭合及滑动变阻器滑片的移动都会导致电路中电流、电压、电阻的变化，公式中的三个量必须是同一时间的值。 变形公式：U=________；R=________。 说明：变形公式 R= 是电阻的计算式，导体的电阻是由导体本身的性质决定的，不随电压、电流的变化而变化。 ▍课前预习/新知导引 第 2 课时 欧姆定律 第二节 科学探究：欧姆定律 -8- ■考点 1 欧姆定律及其理解 1. 从欧姆定律可导出 R= ，下列说法正确的是( ) A． 当电压为 0 时，电阻为 0 B． 当电流增大 2 倍时，电阻减小 2 倍 C． 当电压增大 2 倍时，电阻增大 2 倍 D． 不管电压或电流如何变化，电阻不变 2.（教材 P102，T2 改编）欧姆定律表明 ( ) A． 导体电阻大小是由电流和电压决定的 B． 导体两端的电压跟电流成正比，跟电阻成反比 C． 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 D． 导体电阻大小跟电压成正比，跟电流成反比 ▍考点集训/夯实基础 第二节 科学探究：欧姆定律 -9- 3.（教材 P102，T3 变式）一个定值电阻接在某段电路中，当电压为1.5 V 时，通过的电流为 0.15 A，当电压增大为原来的 2 倍时，则下列说法正确的是 ( ) A． 电阻为原来的 2 倍 B． 电流为原来的 2 倍 C． 电流为原来的 D． 电阻为原来的 4. 如图所示，电源电压不变，闭合开关 S，滑动变阻器的滑片 P 向右移动时，电流表的示数将 ( ) A． 变大 B． 变小 C． 不变 D． 无法确 （第 4 题图） 第二节 科学探究：欧姆定律 -10- ■考点 2 欧姆定律的简单计算 5.（教材 P103，T5 原创）一个电熨斗的电阻是 80 Ω，使用时流过的电流是 2.75 A，加在电熨斗上的电压是 ________ V。 6. 如图所示，闭合开关后，电压表的示数为 6 V，电流表的示数为 0.3 A，则电阻 R 的阻值为 _____ Ω；当开关断开时，该电阻的阻值为 _____ Ω。 （第 6 题图） （第 7 题图） 7. 如图所示，电源电压恒为 6 V，R1 的阻值为 8 Ω，R2 两端的电压为 4 V，则通过 b 点的电流为 _______ A， R2 的阻值为 _______ Ω。 第二节 科学探究：欧姆定律 -11- 8. 在如图所示的电路中，当开关 S 闭合后，电流表 和 的示数之比为 3∶2，则 R1 和 R2 的阻值之比为 ( ) A． 2∶3 B． 2∶1 C． 1∶2 D． 3∶2 （第 8 题图） （第 9 题图） 9. 如图所示，R1=5 Ω，R2=10 Ω，闭合开关，电流表示数为 0.2 A，下列计算结果正确的是 ( ) A． R1 两端电压为 2 V B． R2 两端电压为 1 V C． 电源两端电压为 3 V D． 电路总电阻为 20 Ω -6- 1.（1）电阻 改变 （2）保护电路 改变定值电阻两端的电压 电阻 正比 2. 电阻两端的电压 （2）保护电路 控制电阻两端电压不变 电压 反比 ▍课前预习/新知导引 第 1 课时 电流的大小与哪些因素有关 第二节 科学探究：欧姆定律 第十五章 探究电路 第十五章 探究电路 -7- 1. 保持电阻不变时，通过导体的电流与导体两端的电压成正比 2. 电阻 保持电阻不变时，通过导体的电流与导体两端的电压成正比 3. A 提示：在电阻不变的情况下，导体中的电流与导体两端电压成正比，电流由电压决定，不是电流决定电压，故 A 项正确， B、C、D 项错误。 4. B 提示：该实验是探究电流与电压的关系，所以应利用滑动变阻器改变电阻两端的电压，并测出对应的电流，从而可分析得出电流与电压的正比例关系。 5. B 提示：实验中，更换大阻值的电阻后，电压表的示数会变大，应增大滑动变阻器的阻值，将滑片向 b 端滑动，使电压表的示数不变，故 B 项 错误。 6．（1）保持电压不变时，通过导体的电流与导体的电阻成反比 （2）调节 R′的阻值，保持电阻 R 两端电压不变 ▍考点集训/夯实基础 第十五章 探究电路 -8- （1）正比 反比 （2）I= 伏特（或 V） 欧姆（或 Ω） 安培（或 A） IR ▍课前预习/新知导引 第 2 课时 欧姆定律 第十五章 探究电路 -9- 1. D 提示：电阻是导体本身的一种性质与导体的材料、长度、横截面积有关，与导体两端的电压和通过的电流无关，所以，当电压为 0 时、电流增大2 倍时或电压增大 2 倍时，导体电阻的阻值不变。 2. C 提示：欧姆定律的内容是：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，故 B、D 项错误，C 项正确；导体的电阻是导体本身所具有的性质，与通过它的电流、它两端的电压无关，故 A项错误。 3. B 提示：导体电阻由导体的材料、长度、横截面积决定，现在导体的材料、长度与横截面积不变，导体的电阻不变，故 A、 D 项错误；导体电阻 R 不变，由 I= 知， 当电阻两端的电压 U 增大为原来的 2 倍时，流过电阻的电流变为原来的 2 倍，故 B 项正确，C 项错误。 4. B 提示：当滑动变阻器的滑片 P 向右移动时，变阻器 R 连入电路的阻值变大，电源电压不变，由欧姆定律可得，电压一定时，电流与导体的电阻成反比，电路中电流变小，电流表示数变小。 ▍考点集训/夯实基础 第十五章 探究电路 -10- 5. 220 提示：电熨斗两端电压：U=IR=2.75 A× 80 Ω=220 V。 6. 20 20 提示：根据欧姆定律可得电阻的阻值：R= =20 Ω；电阻是导体的一种属性，不随导体两端电压和导体中电流的改变而改变，所以当开关断开时，该电阻的阻值仍为 20 Ω。 7. 0.25 16 提示：由电路图可知，R1 与 R2 串联。因串联电路中总电压等于各分电压之和，所以，电阻 R1 两端的电压：U1=U- U2=6 V-4 V=2 V；因串联电路中各处的电流相等，所以，通过 b 点的电流：Ib=I2=I1= =0.25 A，由 I= 得电阻 R2 的阻值：R2= =16 Ω。 第十五章 探究电路 -11- 8. B 提示：由电路图可知，R1 与 R2 并联，电流表 测干路电流，电流表 测 R2 支路的电流，因并联电路中干路电流等于各支路电流之和，所以，两支路的电流之比： , 因并联电路中各支路两端的电压相等，所以，由 I= 可得，R1和 R2的阻值之比： 。 9. C 提示：由电路图可知，两电阻串联，电流表测电路中的电流。由 I= 可得，两电阻两端的电压分别为：U1=IR1=0.2 A×5 Ω= 1 V，U2=IR2=0.2 A×10 Ω=2 V，故 A、B 项不正确；因串联电路中总电压等于各分电压之和，所以电源电压：U=U1+U2=1 V+2 V= 3 V，故 C 项正确；电路中的总电阻：R= = =15 Ω，故 D 项不正确。 $$