15.3“伏安法”测电阻.课件 --2023-2024学年初中物理沪科版九年级全一册

第三节 “伏安法”测电阻 1. 通过科学探究的全过程，学会用伏安法测量电阻. 2. 通过实验探究，巩固和加深对欧姆定律的理解. 3. 进一步掌握电压表、电流表的使用方法及规则. 4. 通过使用滑动变阻器，进一步理解滑动变阻器在电路中的作用. 学习目标 小华在实验室发现一个阻值模糊的定值电阻，他想把这个电阻的阻值补上，有什么方法可以帮他吗？ 1. 测量原理是什么？ 思考 2. 需要哪些实验器材？ 3. 怎么连接电路？ 新课引入 电流、电压可以分别用电流表、电压表测量，那如何测量导体的电阻？ R= U I 用电压表和电流表间接测出导体电阻的方法，称为“伏安法”测电阻. 新知学习 I = U R 欧姆定律： 变形 A V S R 1. 提出问题 一、伏安法测量定值电阻的阻值 这个方法只能求出一组电阻值，为减小实验误差，我们该怎么做？ 思考 如何操作可以进行多次测量呢？ 思考 改变待测电阻两端的电压，多次测量电压及电流的值，算出电阻，最后求出电阻的平均值. (2)用滑动变阻器来改变待测电阻两端的电压. (1)更换电源； √ 哪种方法更方便呢？ A V S R 2. 设计实验与制订计划 电路设计 实验器材 电源、电压表、电流表、滑动变阻器、开关、导线、待测电阻 A V S R Rp 实验原理图 连接实物图 A V S R Rp (1)在连接电路前对电流表、电压表进行调零； (2)连接电路时开关要断开，滑动变阻器应该“一上 一下”接入电路中，滑片滑到阻值最大处； (3)连接好电路，检查电路连接无误后，用开关试触，在确定电路完好后再闭合开关S； (4)电压表和电流表要注意选择适当的量程.(试触法) 注意事项 A V S R Rp 测量次数 电压 U/V 电流 I/A 电阻 R/Ω 电阻平均值 /Ω 1 2 3 表格设计 A V S R Rp 计算出每次测量所得的电阻阻值 实验中应该记录哪些数据？应该如何设计实验数据记录表格呢？ 思考 多次测量，求出定值电阻的平均值 (1)按电路图连接实物.调节滑动变阻器滑片移至阻 值最大处； (2)闭合开关，调节滑动变阻器的滑片至适当位置， 分别读出电流表的示数 I、电压表的示数U，并记录在表格中； (3)根据公式 计算出R 的值，并记录在表格中； (4)调节滑动变阻器的滑片改变待测电阻中的电流及两端的电压，再测几组数据，分别计算对应的待测电阻R的值，并记录在表格中. 实验步骤 A V S R Rp 3. 进行实验与收集证据 伏安法测量定值电阻的阻值 测量次数 电压U/V 电流I/A 电阻R/Ω 电阻平均值 /Ω 1 2 3 4 5 1 0.2 5 1.5 0.3 5 2 0.4 5 2.5 0.5 5 3 0.6 5 5 数据记录 点 击 播 放 视 频 则定值电阻的阻值为____Ω. 5 I/A U/V 0 0.6 0.4 0.2 0.8 2.0 3.0 1.0 绘制图像 拓展 结合图像，利用该实验器材还可以进行什么实验？ 还可以探究电流与电压的关系 导体的电阻与其两端的电压以及通过它的电流有没有关系？ 4. 交流与合作 导体的电阻是导体本身的一种性质，它的大小由材料、长度和横截面积决定，与电压和电流无关. 思考 两种情况下灯泡的电阻相同吗？如何去测量？ 没有发光的灯泡 正在发光的灯泡 思考 二、伏安法测量小灯泡的阻值 1. 将上述实验中的定值电阻换成额定电压为2.5 V的小灯泡，用同样的方 法测定小灯泡的电阻. 2. 多测几组数据，根据实验数据分别计算出小灯泡的电阻. 3. 实验电路图及实物图 A V S L Rp × 数据记录 测量次数 电压U/V 电流I/A 电阻R/Ω 1 2 3 4 5 0.35 0.12 2.92 0.62 0.14 4.43 1.00 0.17 5.88 1.39 0.19 7.32 1.80 0.22 8.18 伏安法测量小灯泡电阻 点击播放视频 0.1 0.3 0.2 I/A U/V 0 2.0 3.0 1.0 绘制图像 思考 小灯泡的电阻图像与定值电阻的图像有什么不同呢？为什么呢？ 小灯泡的电阻图像是一条曲线， 定值电阻的图像是一条过原点的直线. 灯丝的电阻随温度的变化而变化; 定值电阻阻值大小由材料、长度和横截面积决定，与电压和电流无关. 测量定值电阻阻值和测量小灯泡阻值的实验过程中均测量了多组实验数据，两次实验多次测量的目的是否相同呢？ 在测量定值电阻的实验中，多次测量是为了求电阻的平均值，减小实验误差； 在测量小灯泡电阻的实验中 ，多次测量是为了测量小灯泡在不同电压下的电阻. 思考 灯丝的电阻与温度有关，电压越大，温度越高，电阻越大； 所以我们一般只要知道小灯泡正常发光时的电阻即可. 小灯泡的电阻与温度有关，不是定值，求平均值没有意义. 1. 表格中为什么没有设置“求平均值”一栏呢？ 思考 2. 你能总结出灯泡电阻变化规律吗？ 拓展 如何测量小灯泡正常发光时的电阻呢？ 调节滑动变阻器滑片，使电压表的示数为2.5 V(小灯泡的额定电压)，此时小灯泡正常发光，读取对应电流表的示数，利用 R= U I 即可求出小灯泡正常发光时的电阻. 课堂小结 实验名称 测量定值电阻的阻值 测量小灯泡的电阻 实验原理 ___________ 电路图及实物图 滑动变阻器 的作用 (1)保护电路； (2)改变定值电阻两端的电压 (1)保护电路； (2)_____________________ 多次测量的目的 ______________________________ 测量不同电压下小灯泡的电阻 图像 对图像的分析 U－I图像是一条过原点的直线 I－U 图像不是直线的原因：____________________________ 改变小灯泡两端的电压 求取电阻平均值，从而减小误差 灯丝电阻随温度的变化而变化 1. 用“伏安法测电阻”的实验中，丹丹分别选用定值电阻和小灯泡为测量对象，在处理实验数据时，分别画出了U-I的图像，如图甲、乙所示.对于图像的分析，以下说法错误的是( 　) A. 图甲是定值电阻的U-I图像，图乙 是小灯泡的U-I 图像 B. 由图像可知，通过定值电阻的电流 和定值电阻两端的电压成正比 C. 由乙图及实验现象可知小灯泡的电阻随灯丝温度的增加而增大 D. 为了减小误差，应该用多次测量的方法，计算小灯泡的电阻 甲乙 D 随堂练习 √ × √ √ 计算定值电阻 图像为直线 斜率为阻值 定值电阻 小灯泡 2. 在用伏安法测电阻的实验中，小明所用电源的电压保持不变，滑动变阻器的最大阻值为30 Ω.(1)该实验的实验原理是________．(2)闭合开关后，移动滑动变阻器，发现电流表有 示数，电压表始终无示数，其原因可能是( ) A. 滑动变阻器接触不良 B. 开关接触不良 C. 定值电阻被短路 D. 定值电阻被断路 C 说明：与电压表并联的电路短路 (3)正确操作后，闭合开关，通过移动滑动变阻器滑片进行多次测量，并记录每次的电压表和电流表的示数，如下表所示；当电压表示数为2.5 V时，电流表示数如图乙所示，此次实验定值电阻的测量值为_____Ω. 实验次数 1 2 3 4 5 电压U/V 1 1.5 2 2.5 3 电流I/A 0.2 0.32 0.4 0.58 电阻R/Ω 5 4.7 5 5.2 5 电流表示数：0.5 A 电流表量程选择0~0.6 A 0.5 5 (4)根据表格中的数据可以计算出该定值电阻的阻值为_____Ω.(结果保留整数) (5)(方案评估)小明根据上表求出电压和电流的平均值，再运用欧姆定律求出电阻的平均值，由此得出定值电阻的阻值，你认为这种方法_______(选填“可行”或“不可行”)，理由是：___________________________________ _______________________________________. 5 不可行 运用欧姆定律时，公式中的I、U、R必须是同一时刻、同一导体所对应的数值 实验次数 1 2 3 4 5 电压U/V 1 1.5 2 2.5 3 电流I/A 0.2 0.32 0.4 0.58 电阻R/Ω 5 4.7 5 5 5.2 求平均值 欧姆定律：同一性、同时性、条件性 0.5 3. 实验小组的同学想测量一只小灯泡的电阻，已 知电源电压恒为4.5 V，小灯泡L标有“2.5 V”字样．(1)请用笔画线代替导线，将电路连接完整.(要求： ①连线不得交叉；②电表的量程选择恰当；③滑 动变阻器的滑片向右移动，小灯泡变暗)(2)小组同学连接好最后一根导线时，小灯泡立即发出耀眼的光并很快熄灭，请你指出连接电路时两个操作不当之处：①_____________________，②_________________________________. 连接电路时： 开关断开 滑动变阻器接入电路的阻值最大 电流表与L串联，电压表与L并联 连接电路时开关未断开 滑动变阻器的滑片未移至阻值最大处 (3)正确连接电路，闭合开关，发现小灯泡不亮，但电流表有示数，接下来应进行的操作是____(填字母).A. 更换小灯泡B. 检查电路是否断路C. 移动滑动变阻器滑片，观察小灯泡是否发光 原因：①电路中电流太小； ②电路中发生短路 C (4)多次移动滑动变阻器的滑片，记下电流表和电压表的示数如下表所示，小灯泡正常发光时的电阻为_____Ω(结果保留两位小数)；同组的小明发现多次测量得到的小灯泡阻值都不相等，其原因是______________________ __________________________. 实验序号 电压U/V 电流I/A 电阻R/Ω 1 0.5 0.12 4.17 2 2 0.3 6.67 3 2.5 0.32 4 2.8 0.34 8.24 灯丝阻值随灯丝温度的 升高而变化，不是一个定值 灯丝电阻随温度的变化而变化 7.81 小灯泡的额定电压为2.5 V Lavf58.29.100 Lavf55.34.100 $$