12.6 跨学科实践：设计恒温电热杯 课件 -2025-2026学年北师大版物理九年级上学期

12.6 跨学科实践：设计恒温电热杯 ● 考点清单解读 科学探究在电学实验中的应用 素养解读 科学探究是物理学科的核心素养。 科学探究是指基于观察和实验提出物理问题、形成猜想和假设、设计实验与制订方案、获取和处理信息、基于证据得出结论并作出解释，以及对科学探究过程和结果进行交流、评估、反思的能力。 本章作为电学的重要章节，通过实验探究电流与电压、电阻的关系，理解欧姆定律，并能进行简单计算以及会使用电流表和电压表测量电阻，在中考中用电流表测电流、用电压表测电压则是考查“获取和处理信息”能力的命题热点。 素养演练 例 创新小组在探究电流与电压的关系时，记录了实验的整个过程： 【提出问题】电流与电压有怎样的关系呢？ 【猜想与假设】依据电压是形成电流的原因，猜想：电阻一定时，通过导体的电流随着导体两端的电压增大而 _______。 【设计实验】如图 1 所示，是该实验的电路图。请判断虚线框内的电表，甲为 ________；乙为 _________。 【进行实验】按电路图连接电路，闭合开关，电流表指针位置如图 2 所示，此时电流表的示数为 _______ A。 保持电阻 R=5Ω 不变，移动滑动头，测得的几组数据如表所示： 【分析与论证】请在图 3 的坐标轴上制定标度，把上表中的实验数据在坐标系中描点，并绘出图像。 【结论】 ________________________________________ _____________________________________。 ［解析］【猜想与假设】由“电压是形成电流的原因”可以提出猜想：电阻一定时，通过导体的电流随着导体两端的电压增大而增大。 【设计实验】由题图 1 可知，甲表串联在电路中，因此甲应该是电流表。 乙表并联在定值电阻两端，因此乙应该是电压表。 【进行实验】由题图 2 可知，电流表的量程为0～0.6 A，分度值为 0.02 A，示数为 0.06 A。 【分析与论证】根据表中数据描点连线画出图像，如答案图所示。 【结论】根据图像可知，图线为一条过原点的直线，为正比例函数图像，故得出结论：在电阻一定的情况下，通过导体的电流与导体两端的电压成正比。 ［答案］ 【猜想与假设】增大 【设计实验】电流表 电压表 【进行实验】0.06 【分析与论证】如下图所示 【结论】在电阻一定的情况下，通过导体的电流与导体两端的电压成正比 ■考点 设计恒温电热杯 1. 认识敏感元件 （1）敏感元件能敏锐地检测到某种物理、化学信息，通过一定的电路将其转变为电信号。 敏感元件通常以其可检测的物理量来命名，如热敏、光敏、压敏、磁敏、气敏、湿敏元件等。 （2）热敏电阻的典型特点是对温度敏感，不同的温度下表现出不同的电阻值。 考点清单解读 返回目录 2. 设计恒温电热杯的温度显示系统 热敏电阻能把温度变化转化成电阻值的变化，而电阻值的变化可以引起电路中电压或电流的变化。如图所示的电路中，闭合开关后，热敏电阻 Rt 两端的电压随其电阻的改变而发生变化， 电压表的示数和热敏电阻的电阻值一一对应，不同的电阻值又对应了不同的温度值，这样电压表的示数就可以直接显示出热敏电阻所感知的温度值了。 考点清单解读 返回目录 3. 制作恒温电热杯的电子测温装置 设计电路时应根据水温的变化范围、所选用热敏电阻的参数，以及电表的量程等条件，确定电源和其他电路元件的参数，以实现对水温的测量。 4. 设计恒温电热杯的控温工作流程 具有自动控制功能产品的设计通常比较复杂，需要基于需求进行整体考虑，然后进行相应的硬件和软件设计。设计时可以先画出工作程序流程图，帮助我们厘清工作的逻辑。 考点清单解读 返回目录 典例 创可贴温度计因其便携性而广受推崇，如图是其电路原理图，电源是 3V 的锂电池，R0 是热敏电阻，温度越高，电流表示数越大，则 R0 的阻值随温度的升高而____；该温度计的报警电流是 10 mA，定值电阻 R=100Ω 时，温度计报警温度恰好为 37.3 ℃，此时 R0 的阻值为 ____ Ω；为了降低报警温度，可以适当 _____ 电源电压。 对点典例剖析 考点清单解读 返回目录 ［解析］ 据欧姆定律可知，电流表示数越大，电路的电阻越小，即温度越高，R0 的阻值越小；根据欧姆定律，当电流为 10 mA，即 0.01 A 时，电路的总电阻：R总 = = =300Ω；根据串联电路电阻的特点可知，此时 R0 的阻值：R0=R总-R=300Ω-100Ω=200Ω，报警电流一定，报警温度越低，报警时 R0 的阻值越大，此时电路总电阻越大，由U=IR 可知，电源电压越大，因此为了降低报警温度，可以适当增大电源电压。 ［答案］ 减小 200 增大 考点清单解读 返回目录 $$