14.3 欧姆定律的应用（教学课件）物理沪粤版2024九年级上册

沪粤版 九年级上册 第十四章 欧姆定律 14.3 欧姆定律的应用 学习目标 1．科学观念：理解伏安法测电阻的原理，掌握串联、并联电路中电阻的特点，能运用欧姆定律解决相关电路问题，认识电阻与温度的关系以及气敏电阻的应用，形成对电学现象的基本认识； 2．科学思维：通过探究串联、并联电路电阻特点的过程，培养分析、推理和归纳总结的能力，能对实验数据进行分析并得出合理结论，如判断小灯泡电阻平均值是否合理等； 3．科学探究：经历用伏安法测量小灯泡电阻的实验，学会正确选择和连接实验器材，能按照实验步骤操作并记录数据，体验科学探究的基本过程，培养动手操作和创新实践能力； 4．科学态度与责任：了解欧姆定律在生产生活中的应用，如酒精测试仪的工作原理，认识到物理知识对解决实际问题、保障社会安全的重要意义，培养严谨的科学态度和社会责任感。 重点难点 1．伏安法测量小灯泡电阻的实验原理、操作步骤及数据处理； 2．串联电路总电阻等于各串联导体电阻之和和并联电路总电阻的倒数等于各并联导体电阻的倒数之和的推导过程及应用； 3．欧姆定律在实际中的应用，如酒精测试仪的工作原理。 1．理解小灯泡灯丝电阻随温度变化而变化的特性，以及不能用多次测量的平均值作为小灯泡电阻的原因； 2．串联、并联电路电阻特点的推导过程，涉及欧姆定律与串并联电路电流、电压特点的综合运用； 3．分析伏安法测电阻电路设计的合理性，理解不同电路设计的适用情况。 情景引入 电阻 欧姆定律中涉及的物理量，哪些可以直接测量？哪些不能？ 电流 如何测量？ 电流表 电压 电压表 01 02 CONTENTS 测量小灯泡的电阻 串联、并联电路中电阻的特点 探究新知 PART ONE 测量小灯泡的电阻 必做实验 伏安法测量小灯泡的电阻 实验器材：如图所示。请根据上一节实验经验，在虚线框中绘制实验电路图，并挑选所需器材，按图连接电路。 必做实验 伏安法测量小灯泡的电阻 1、测定值电阻 1）实验原理：   2）实验电路图： 必做实验 伏安法测量小灯泡的电阻 3）实验过程： ①按电路图连接好实物电路 必做实验 伏安法测量小灯泡的电阻 实验步骤 实验过程中，利用滑动变阻器调节电路电流，从极小电流逐步调至小灯泡正常发光状态。同时，用手感受小灯泡的温度变化，观察其亮度，并记录电压表、电流表示数，计算电阻值，将数据填入表。 实验序号 U/V I/A R/Ω 小灯泡亮度 1 不亮 2 灯丝暗红 3 微弱发光 4 正常发光 必做实验 伏安法测量小灯泡的电阻 分析不同发光情况下小灯泡的电阻值，并思考以下问题： （1）小灯泡由不亮逐渐变为正常发光时，灯丝温度如何变化？ （2）小灯泡灯丝电阻大小与温度高低存在怎样的关系？ （3）能否将记录表中四次测得的电阻平均值作为小灯泡的电阻？为什么？ 问题探讨 （1）小灯泡由不亮逐渐变为正常发光时，灯丝的温度逐渐升高。 （2）小灯泡灯丝的电阻大小与灯丝的温度高低有关，温度越高，灯丝的电阻越大。 （3）不能将记录表中四次测得的电阻的平均值作为小灯泡的电阻。因为小灯泡的电阻会随温度的变化而变化，不同发光情况下灯丝的温度不同，电阻值也不同，取平均值没有实际意义。 考查要点 伏安法测量小灯泡的电阻 常考类型 考查要点 注意事项 解题策略 实验原理 用电压表测电压、电流表测电流，依据R=U/I计算电阻。 区分伏安法与其他测电阻方法。 牢记公式及各量测量工具。 实验器材 小灯泡、电流表、电压表、滑动变阻器、电源、开关、导线。 明确滑动变阻器调节电流和保护电路的作用。 熟记器材及用途。 实验操作 画电路图、连电路、调滑动变阻器至灯正常发光，记录数据。 连接时开关断开，滑片置最大阻值处，电表接线正确。 按规范步骤操作，准确记录数据。 数据处理与分析 计算不同发光状态下的电阻，分析温度与电阻关系。 计算时单位统一，结合亮度理解温度对电阻的影响。 对比数据，总结电阻随温度变化规律。 实验结论相关问题 判断能否用四次电阻平均值作为灯泡电阻及原因。 知道灯丝电阻随温度变化。 依据温度对电阻的影响进行判断和解释。 PART TWO 串联、并联电路中电阻的特点 活动1 探究串联电路中电阻的特点 实验操作 在掌握串联、并联电路中电流、电压特点的基础上，我们运用欧姆定律来探究电阻的特性。 如图所示，将电阻R1、R2串联接入电路，此时电路总电阻R总与R1、R2有何关系？ 活动1 探究串联电路中电阻的特点 理论推导 设电路电流为I，R1、R2处电流分别为I1、I2，总电阻为R总，A、B 间总电压为U总，R1、R2两端电压分别为U1、U2。根据欧姆定律可得： U总=IR总，U1=I1 R1，U2=I2 R2 结合串联电路U总=U1+U2，I = I1 = I2的特点，代入化简后得到： R总=R1+R2 结论：串联电路的总电阻等于各串联导体的电阻之和。 R总=R1+R2 活动2 探究并联电路中电阻的特点 实验操作 如图所示，将电阻R1、R2并联接入电路，探究电路总电阻R总与各支路电阻R1、R2的关系。 活动2 探究并联电路中电阻的特点 理论推导 设干路电流为I，R1、R2支路电流分别为I1和I2，干路 A、B 两端电压为U，支路电压分别为U1和U2。根据欧姆定律：干路电流 支路电流 ， 将上述式子代入I =I1+I2，结合U=U1=U2，化简可得： 结论：并联电路总电阻的倒数，等于各并联导体电阻的倒数之和。 STSE：酒精测试仪的基本原理 阅读感悟 为减少酒驾事故，交警常使用呼气式酒精测试仪进行现场检测。该仪器内部的酒精气体传感器是一种气敏电阻，其电阻值随酒精气体浓度变化规律如图所示。酒精测试仪工作原理电路由气敏电阻、定值电阻和电流表组成。驾驶员呼出酒精气体浓度越大，测试仪电流表示数越大；若将电压表并联在定值电阻R1两端，电压表示数也会随之增大。 课堂小结 布置作业 1． 【答案】C 如图所示电路中，电源两端电压不变，R1是定值电阻，R2是滑动变阻器。闭合开关S后，在滑片P由中点向左滑动的过程中，下列判断正确的是（ ） A．电流表A示数变小，电压表V示数变大 B．电流表A示数变小，电压表V示数变小 C．电流表A示数变大，电压表V示数变小 D．电流表A示数变大，电压表V示数变大 【答案】 可多次测量取电阻的平均值，减小实验误差 将滑动变阻器的滑片移到左端 2． 在“伏安法测电阻”的实验中，老师提供了以下器材：恒压电源、最大阻值为R0的滑动变阻器一个、被测电阻Rx、开关、电压表和电流表各一只、导线若干。同学们分别设计了甲乙两种电路。 (1)甲、乙两电路相比较，甲电路的优点：_______。 (2)若电压表损坏，利用如图丙所示的电路也能测出Rx的阻值，具体实验步骤如下： a._______，读出电流表的示数I1； b.将滑动变阻器的滑片移到右端， 读出电流表的示数I2； (3)定值电阻的表达式：Rx＝______。 3． 【答案】2:7     2:5 如图所示，电源电压恒定，开关S0闭合。当S闭合、甲、乙两表为电压表时，两表示数之比U甲∶U乙＝7∶5；当S断开、甲、乙两表为电流表时，两表示数之比I甲∶I乙＝______，此时电阻R1、R2电阻之比为______。 4． 【答案】(1)12Ω     (2)24Ω     (3)2.4Ω 在如图所示的电路中，电源电压不变，R2为0～50Ω的变阻器，合上开关后，电压表示数为6V，电流表A的示数为2A，A1的示数为0.5A，求： （1）电阻R1的阻值； （2）变阻器R2接入的阻值； （3）如果A表的量程为0～3A，A1表的量程为 0～0.6A，为了不使电表损坏，变阻器连入电路 的最小阻值Rmin为多少? 感谢观看 THANK YOU FOR WATCHING Lavf58.20.100 Tencent CAPD MTS Lavf58.12.100 Lavf58.12.100 Lavf58.12.100 $$串并联电路中等效电阻分别是这么算的。可能有同学会觉得这太简单了，不就是小学就学过的数学计算吗？哼他们都只能算是简单电路。这回就来讲讲复杂电路等效电阻应该怎么计算。复杂电路可是巨难无比，你可别吓哭。就这么一段电路，两点之间的等效电阻是多少呢？这个简单2加2等于四欧吗？那如果在左边连上这么一节，等效电阻变成多少了呢？这一段是四欧，和这一段并联，它们就是二欧了。再和二欧串联，所以AB2点之间的电阻等于四欧姆，一点都不难。那再加一节，刚刚已经算过后面这段是四欧，它和4欧并联等于二欧，再和二欧串联，所以AB2点之间的电阻还是等于4 0加1级再加一级同样可以算出AB2点之间的电阻始终等于O如果加了无穷多级，就变成了这么一个看似复杂的无穷电阻网络。但是AB2点之间的电阻，不难想象，就等于so嘿嘿无穷电阻网络听起来很厉害的样子，不也被我们轻松解决了吗？把这个电阻网络改变一下，第一级是这个样子，然后一级一级的往上加，最后变成了这样。这种情况下AB2点之间的电阻等于多少呢？根据刚刚的思路，最右边的第一级是三欧，再加一级这一部分是三欧，和一欧姆并联就是4分之3欧，再和这俩串联加起来就是4分之11欧姆。第13，第二级是4分之11，根本看不出什么规律吗？要是再往下算，和一欧姆并联，再和他们串联就应该是，实在是太麻烦了，不管你想不想算，反正我是不想再算了。传说中的无穷电阻网络好像还真有点难。不过偷偷告诉你我有一个巨牛叉的办法，只要一招就可以克敌制胜，你可要听好了。我们来分析一下，假设AB之间的电阻是R这个没法直接算出来，那就换一种办法。从最左边来看，既然这一长串是一个无穷网络，我们可以稍微改变一下，再加这么一级，那它还是一个无穷网络，反正都是无穷。那这两串应该是完全一样的，也就是说A撇B撇之间的电阻也应该是R其实可以这么理解，如果我有1万亿美金，你有1万亿01块美金，那我肯定不会羡慕你，因为我们俩的钱基本上是一样的，几乎没有差别。同样的，既然上下两个电阻网络都有无穷多极，不管有没有这一节电阻应该也是一样的。这样一来，下边这个无穷网络的总电阻为R它可以看成这三个一欧姆的电阻和后边这部分连起来，而后边这一部分不就是上面这个无穷网络吗？它的总电阻就是R所以电路就变成了这个样子，然后就可以列式计算了。它俩并联电阻等于一加2分之1乘以R再加这两个等于总电阻R写成公式，就是这样化简一下，变成这样一个方程，利用数学上的办法求解，算出R等于1加根号3或者一减去根号3。那后面这个是负数电阻怎么可能小于零呢？所以应该舍去最后这么一个无穷电阻网络，它的等效电阻就是一加根号三欧姆，居然还是个无理数，没想到吧？回头看看刚刚的艰辛里程，第一级的电阻长什么样，我们好像没有关系。如果把它改成五欧姆，对最后的结果有影响吗？根据刚刚的办法，设这个时候的等效电阻为R加一级之后，等效电阻仍然是2，分析思路和公式都完全相同。所以把第一级改成五欧姆之后，无穷电阻网络的等效电阻居然还是这么多，这你可没有想到。其实在这么一长串中重复了无穷多次的是，这一部分是三个一欧姆的电阻，从方程中可以看出，它才是决定等效电阻的关键。而最开始的第一级电阻，它的影响就淹没在之后无穷无尽的电阻中了。一个电阻肯定是没法和无穷多电阻相比的嘛。总结一下，对于如此可怕的无穷电阻，网络只需要知道一点，罗家以及电阻不变，以不变应万变，以此一招可解题万千，你学会了吗？呵呵。 如图，R1和R2串联电源电压为U总电路中的电流为I如果用一个电阻R来代替R一和R2，但不改变电路中的电流大小，那么它和它们两个的作用是一样的，R就是R一和R2的等效电阻，那他们之间什么关系呢？研究一下，这是串联电路，电源电压U总等于R一两端的电压U1和R2两端的电压U2之和。根据欧姆定律，I等于U除以R电压就等于I乘以R它的电压等于I乘以R1，它的电压就等于I乘以R2，所以式子变成这样。而在这个电路中，U走就等于I2，两边总电压相等，它们就等于它两个电路电流又相等干掉，所以得到R等于R1加R2，也就是串联电路的等效电阻等于各电阻之和。显然此时等效电阻大于每个电阻，电阻串联实际是增加了电阻的长度，串的越多电阻就越大越穿越大。那改一下，如果是R一与R2并联，电源电压为U电路中总电流为I那此时R一与R2的等效电阻R为多少？也来推导一下，这是并联电路并联电路总电流I等于流过R一的电流I一与流过R2的电流I2之和。利用公式I就等于U除以R它就等于U除以R1，它等于U除以R2，写成式子是这样。而在这个电路中，I就等于U除以2，两边总电流相等，它们就等于它这两个电路电压又相等，干掉得到最终式子是这个，也就是并联电路等效电阻的倒数等于各支路电阻倒数之和。因此R分之一大于R1分之1，也大于R2分之1。那么用一点数学知识你就知道，R肯定小于R1，也小于R2。电阻并联实际是增加了电阻的横截面积，并的越多，总电阻越小越并越小。完美总结一下串并联电路的等效电阻，串联电路R等于R1加R2，等效电阻大于串联各组织越穿越大并联电路R分之一等于R1分之1加2分之1，等效电阻小于支路中任意电阻，越并越小。你学会了吗？呵呵。 如图，电阻R一的阻值为十欧姆，R2两端的电压为9伏，电源电压为12伏。那R的阻值为多少？首先要判断电路电流从正极出发，流过R一流过R2回到负极，这是一个简咱的串联电路。判断完电路就直接根据电路特点之二求一进行计算。串联电路总电压等于各用电器两端电压之和，总电压12伏，R2两端电压为9伏，那么R一两端的电压为3伏。就R一而言，电阻已知，两端电压已知。根据欧姆定律知二求一就可以算出它的电流了。3伏除以10欧姆为0.3倍，而串联电路电流处处相等，所以通过R的电流跟通过R一的电流相等，也为0.3安培。这下R2的电压已知，电流也已知，再次知二求一算出阻值为30欧姆，完美。再来一题，如图所示的电路中，R一的阻值为十亩，电流表A一的示数为0.9安培，A的示数为1.5安培。那R的阻值为多少？还是先判断电路，这是一个含电流表的电路，将电流表看成导线电流从正极出发分叉，一路流过R1A1，一路流过R2，在汇合后流过电流表A回到负极，可以看出R一与R2是并联的。因为还有电表，所以接着要判断电表的测量对象。电流表A一在R一的支路上，所以测量的是流过R一的电流。而电流表A在干路上测量的是电路的总电流。现在可以根据电路特点知二求一进行计算了。并联电路干路电流等于各支路电流之和，总电流为1.5安培。R一支路的电流为0.9安培，所以R二支路的电流为0.6安培。观察一下发现对于R一而言，阻值已知，电流也已知，R一两端的电压之二求一可以算出来为9伏。而并联电路各支路两端电压相等，所以R2两端的电压也为9伏。这下对于R2而言，电压已一只，电流也一只知二求一可以算出R2的组织为15欧姆棒。总结一下欧姆定律在串并联电路中的简单应用，首先要判断电路的串并联，然后弄清电表的测量对象，最后根据电路电压与电流的特点，知二求一，逐个击破。你学会了吗？呵呵。 用伏安法测量小灯泡的电阻。实验器材，学生电源。电压表、电流表、滑动变阻器、小灯泡、开关、导线若干。按图连接电路。选择有螺口的导线连接电源。实验前应检查开关是否断开。此电路小灯泡、滑动变阻器、电流表串联在一起。滑动变阻器有四个接线柱，我们选择的连接方式，因为一上一下。此时连接的为左下。连接电流表钳应选择合适量程和正确的正负接线柱。此端应连接正接线柱。最后选择有螺口的导线连接电源。将电流表并联在小灯泡的两端，测量小灯泡的电压。此时应注意选择合适的量程和正确的政府接线柱。检查电路电流从正极出发，流经开关、灯泡、滑动变阻器、电流表回到电源的负极。此时电压表测量小灯泡两端电压，检查正负接线柱是否连接正确。检查滑动变阻器是否为最大阻值数。检查无误，闭合开关。此时小灯泡并不发光，原因，小灯泡的实际电功率太小了。我们将滑动变阻器的滑片向左移动。待小灯泡发光时，读出此时电压表的示数、电流表的示数，并记录在实验报告单上。断开开关。先拔掉电源线。试验完毕。