二、 变阻器（培优教学课件）物理苏科版2024九年级上册

第十四章 欧姆定律 第二节 变阻器 江苏凤凰科学技术出版社 九年级物理 上册 义务教育教科书 音乐喷泉的灯光亮度需要调节， 收音机、电视机的音量需要调节， 电扇的转速也需要调节...... 这些都需要通过改变电路中电流的大小来实现。 那么，电流的大小又是由什么决定的呢? 导入新课 想一想 ①生活中你是怎样改变调光灯的亮度？ ②怎样改变收音机音量的大小？ 原来他们都用了一个叫做电位器（变阻器）的元件。 变阻器为什么能够改变灯的亮度？ 电位器 电位器 1. 了解滑动变阻器的构造和原理。 2. 会用滑动变阻器改变电路中的电流。 3. 会读旋转式电阻箱的阻值。 学习目标 教学重点： 滑动变阻器的构造、原理和使用。 教学难点： 滑动变阻器的使用。 重点与难点 1. 滑动变阻器的原理 2. 滑动变阻器的使用 3.电阻箱与电位器 4. 课堂总结 5. 综合提升训练 学习内容 第二节 变阻器 一、滑动变阻器的原理 一、滑动变阻器的原理 【做一做】 （1）用小刀将铅笔剖成两半，留下附着铅笔芯的那一半，按图（a）连接到电路中。 （2）如图（b）所示，将导线的N端固定在铅笔芯上，闭合开关，使M端在铅笔芯上左右移动。观察小灯泡亮度和电流表示数的变化。 一、滑动变阻器的原理 【议一议】 （1）当M端向左移动时，接入电路中的铅笔芯长度变_____，电流表的示数______，灯的亮度______。 （2）当M端向右移动时，接入电路中的铅笔芯长度变_____，电流表的示数_______，灯的亮度_______。 短 变大 变亮 长 变小 变暗 一、滑动变阻器的原理 （3）这个实验中，引起电流连续变化的原因是什么? 接入电路的铅笔芯的长度可以连续地发生变化，导致接入电路的电阻连续地变化。 【活动归纳】 通过上述活动可知，调节接入电路中的铅笔芯的长度，可以改变接入电路中的电阻，达到连续改变电流大小的目的。 根据这一原理，科技人员发明了一种可以连续改变电阻大小的器件——滑动变阻器。 二、滑动变阻器的使用 第二节 变阻器 二、滑动变阻器的使用 （1）滑动变阻器的构造 如图所示，主要有滑片、电阻线圈、接线柱（A、B、C、D）、金属杆等。 接线柱B 接线柱A 电阻线圈 滑片P 金属杆 接线柱D 瓷筒 接线柱C 1. 滑动变阻器 二、滑动变阻器的使用 （2）滑动变阻器的工作原理 滑动变阻器的电阻线是用电阻率较大的合金线制成的。如图所示，其中滑片左右移动时与线圈相接触的部位上的绝缘层已经刮掉，电阻丝可以与滑片相连。电阻丝的两端连在线圈两端的A、B两个接线柱上。滑片通过金属杆和两端的CD电线柱相连，滑片移到不同位置时，AC或BC两个接线柱间电阻丝的长度不一样，这样就可以改变接入电路中电阻的大小，从而改变电流。 二、滑动变阻器的使用 （3）滑动变阻器的结构示意图和符号 ①结构示意图：A、B、C、D分别表示四个接线柱 ，P表示滑片。 ② 元件符号如图所示。 （4）铭牌上各数值的物理意义 “××Ω”表示变阻器的最大电阻是××欧； “×A”表示允许通过的最大的电流是×安。 该变阻器的最大电阻是50欧； 允许通过的最大的电流是1.5A。 结构示意图 符号 铭牌 二、滑动变阻器的使用 2. 实验探究：滑动变阻器的接线方法 （1）想一想： ①滑动变阻器共有ABCD四个接线柱，如果只选其中的两个接入电路M、N两点间，可能有几种连接方法？将你的选择填在横线上（填所选接线柱的字母）： __________________________________________ AB AC AD BC BD CD A M S L N 二、滑动变阻器的使用 ②如果将滑动变阻器A、D两个接线柱接入电路，电流将流过滑动变阻器的哪些部分?向右（或向左）移动滑片P时，滑动变阻器接入电路的电阻将怎样改变?为什么?电路中的电流将怎样改变？ ③若另选两个接线柱将滑动变阻器接入电路，情况又会怎样? 电流的流向：电阻丝AP和金属杆PD。向右移动滑片P，因为接入电路的电阻丝长度变长，所以接入电路的电阻变大，电路中的电流变小。 ➛ ➛ 二、滑动变阻器的使用 （2）实验与记录 ①按图连接电路。 M N A M S L N 二、滑动变阻器的使用 ②按下页表格中的顺序，依次把滑动变阻器的接线柱接入电路中的M、N两点间。闭合开关，移动滑片P，观察灯泡亮度和电流表示数的变化，并将观察到的现象记录在表格中。 M N 二、滑动变阻器的使用 序号 接线柱 电流的路径 滑片移动 灯亮度变化 电流变化 1 2 3 4 5 6 A、D A、B A、C B、C 向右 向左 不变 不变 不变 不变 向左 向右 变亮 变暗 变大 变小 向左 向右 变亮 变暗 变大 变小 C、D 向左 向右 不变 不变 不变 不变 向左 向右 变亮 变暗 变大 变小 B、D 向左 向右 变暗 变亮 变小 变大 ③ 实验记录 ①分析实验序号1、2、3、4可以得出： 当滑动变阻器在下方接线柱AB与上方金属棒CD各选一个接线柱时，移动滑片可以改变连入电路中的电阻值。 （3）分析论证 ②分析实验序号5与6可以得出： 当滑动变阻器选用了下方两个接线柱AB或上方金属棒上的两个接线柱CD时，移动滑片不能改变连入电路中的电阻值。 二、滑动变阻器的使用 二、滑动变阻器的使用 A B C D ④把接线柱C、D连入电路的分析 把C、D接线柱连入电路，相当于一条导线，连入电路的阻值为0 移动滑片不 能改变电阻 电流方向 连接示意图 ➛ ➛ 二、滑动变阻器的使用 C D B A ⑤把接线柱A、B连入电路的分析 电流方向 把A、B接线柱连入电路，相当于一个定值电阻。 移动滑片不能改变电阻 连接示意图 将A、B接线柱接入电路时，电流要经过全部电阻线，此时变阻器连入电路的电阻值为变阻器的最大阻值且不能改变。 ➛ ➛ 二、滑动变阻器的使用 ①滑动变阻器是怎样改变电阻的? ②要利用滑动变阻器改变电路中电流的大小，应怎样将它接入电路中（是串联，还是并联?应怎样选择接线柱）? ③利用滑动变阻器改变电路中电流的大小，在接通电路前，应将滑片P移到使滑动变阻器接入电路的阻值最大的位置，为什么? （3）交流与小结 二、滑动变阻器的使用 ①滑动变阻器是通过移动滑片P来改变接入电路中的电阻丝的长度，从而改变电阻的。 ②要利用滑动变阻器改变电路中电流的大小，应该将滑动变阻器串联在电路中，连接时选择“一上一下”两个接线柱。 ③利用滑动变阻器改变电路中电流的大小，在接通电路前，应将滑片P移到使滑动变阻器接入电路的阻值最大的位置。主要是为了防止接通电路时电流过大，损坏电路元件，起到保护电路的作用。 探究归纳 滑动变阻器的使用方法 二、滑动变阻器的使用 【例题1】如图是滑动变阻器的结构和连入电路的示意图，当滑片P向右滑动时，连入电路的电阻变小的是（ ） B A B C D 【解析】A．同时接入上方两接线柱，相当于接入一导线，滑片移动时，接入的电阻不变，故A不合题意； B．滑片向右移动时，电阻丝接入部分的长度减小，接入电路中的电阻变小，故B符合题意． C．同时接入下方两接线柱，相当于接入一定值电阻，滑片移动时，接入的电阻不变，故C不合题意；D．滑片向右移动时，电阻丝接入部分的长度增大，接入电路中的电阻变大，故D不合题意。故选B. 二、滑动变阻器的使用 【例题2】请将图所示电路连接完整。要求：闭合开关后，滑动变阻器的滑片向左移动时，灯泡亮度增加。 【解析】当闭合开关后，滑动变阻器的滑片向左移动时，灯泡亮度增加，电路中电流变大，说明滑动变阻器接入电路的电阻变小，则应接入左下接线柱，如图所示。 三、电阻箱与电位器 第二节 变阻器 三、电阻箱与电位器 1. 旋钮式电阻箱 （1）元件符号：电阻箱是一种能读出连入电路阻值的变阻器，在电路图中用符号 表示。 （2）结构：如图所示，箱面上有两个接线柱、四个旋盘。 （3）使用方法：使用时，把两个接线柱接入电路，调节四个旋盘就能得到0~9 999欧的任意整数阻值。 （4）读数方法：分别计算出四个旋盘上小三角指示的示数与面板上对应倍数的乘积，将得到的四个乘积相加，就是电阻箱接入电路中的阻值。如图所示，接入电路的阻值为 3×1000Ω+6×100Ω+0×10Ω+8×1Ω＝3608Ω. 三、电阻箱与电位器 2. 插入式电阻箱 插入式电阻箱有两个接线柱，接线柱之间有几段电阻丝，电阻丝的上方有能插入或拔出的铜塞。拔出铜塞时，对应的那段电阻丝就接入了电路；插入铜塞时，对应的那段电阻丝就会被短路，相当于没有接入。 如图所示是一个插入式电阻箱的示意图，接入电路的总电阻R=1Ω+2Ω=3Ω； 如果当四个铜塞都拔出时，接入电路的总电阻R=1Ω+2Ω+2Ω+5Ω=10Ω。 如果当四个铜塞都插入时，接入电路的总电阻R=0Ω。 三、电阻箱与电位器 3. 电位器 滑动变阻器一般只在实验室中应用。有些家用电器音量调节的器件也是一种变阻器，通常称为电位器。 （1）电位器的构造 如图是机械式电位器，在电路相当于滑动变阻器的作用。 （2）电位器的原理 如图所示，若把A和B两个接线柱串联接入电路，当滑动片顺时针旋转时，接入电路中的电阻变小，电流变大，音量变大，反之音量变小。 电位器也可以用在其他电器上，例如，可调亮度的电灯，可调温度的电热毯、电饭锅，等等。 三、电阻箱与电位器 【例题3】如果把甲、乙两图变阻器接入电路中，甲图的示数是________，乙图的示数是_______。 5Ω 6868Ω 【解析】甲图，电阻箱的读数为 R1=6×1000Ω+8×100Ω+6×10Ω+8×1Ω=6868Ω 乙图，插头插进的电阻被短路，插头拔出的电阻接入电路中，所以插拔式电阻器的读数R2=2Ω+3Ω=5Ω 三、电阻箱与电位器 【例题4】旋转式变阻器（如图所示）与滑动变阻器相比，外形不同，但原理都是通过改变接入电路的导体的_______来改变其接电路的电阻。若图中旋转式变阻器的A、B两接线柱连入电路，则当转轴顺时针旋转时，它连入电路的电阻将变______；写出该变阻器与 电阻箱相比的一个优点： ____________。 能连续改变电阻 【解析】旋转式变阻器与滑动变阻器的原理都是 通过改变接入电路的导体的长度来改变其连入电路的电阻。 图中旋转式变阻器的AB两接线柱连入电路，则连入电路的弧形电阻片是PA段，当轴顺时针旋转时，它连入电路的电阻丝的长度变大，故它连入电路的电阻将变大。 旋转式变阻器与电阻箱相比能连续改变电阻。 长度 大 四、课堂总结 第二节 变阻器 课堂总结 变阻器 ①定义：可以连续改变电阻大小的器件. ②原理：靠改变接入电路中电阻线的长度改变电阻. ③元件符号: ④结构示意图: ①要与用电器串联. ②要使用“一上一下”两个接线柱. ③开关闭合前，滑片应在最大阻值处（保护电路作用）. ④应用：油量表、称重仪、身高测量仪等。 ①电阻箱的读数： ②电位器的原理： ③电位器：调节音量、电灯亮度；可调电热毯温度等. 滑动变阻 器使用 滑动 变阻器 电阻箱 电位器 五、综合提升训练 第二节 变阻器 综合提升训练 【解析】 A．同时接入上方两接线柱，接入电路的电阻始终为零，故A不符合题意； B．同时接入下方两接线柱，接入电路的电阻始终为最大阻值，故B不符合题意； C．图中采用了一上一下的接法，接入了左下接线柱，滑片左侧电阻丝接入电路，当滑动变阻器滑片P 向右移动时，接入电路中的电阻增大，故C符合题意； D．图中采用了一上一下的接法，接入了右下接线柱，滑片右侧电阻丝接入电路，当滑动变阻器滑片P 向右移动时，接入电路中的电阻减小，故D不符合题意。故选C。 1. 在如图所示滑动变阻器的四种接法中，当滑动变阻器滑片P 向右移动时，接入电路中的电阻增大的是（ ） C A B C D 综合提升训练 2. 如图所示请你请以笔画线代替导线完成电路连接，要求开关S闭合后，滑动变阻器的滑片P向右移动时，电流表的示数变大。 【解析】滑动变阻器在使用时串联在电路中，接线时选择“一上一下”，要求滑动变阻器的滑片P向右移动时，电流表的示数变大，即电路的总电阻减小，所以滑动变阻器的阻值减小，因此滑动变阻器的右下接线柱接入电路，如图所示. 综合提升训练 3. 如图丙，小陈设计了一种输液提示器，在护士站也能够观察到病人输液药袋中药量的变化，药袋用弹簧悬挂，“○”是用_______（选填“电流表”或“电压表”）改造而成的药量表。药量减少时，变阻器R接入电路的电阻_______ ，电表示数________。（以上两空选填“变大”、“变小”或“不变”） 变小 电流表 变大 【解析】由图可知，圆圈中的电表串联在电路中，是用电流表改造而成的药量表。 药量减少时，药的重力减小，弹簧缩短，带动滑动变阻器的滑片上移，变阻器R接入电路的电阻变大，电源电压不变，根据欧姆定律可知，电路中电流变小，电流表示数变小。 综合提升训练 4. 如图所示，电源电压保持不变，R是滑动变阻器，L为小灯泡。闭合开关S，当滑动变阻器R的滑片P向右端移动时，下列说法正确的是（　　） A．电压表V1示数变大，电压表V2示数变小 B．电压表V1示数变大，电流表A示数变大 C．电压表V2示数与电流表A示数的比值变大 D．电压表V1示数与电流表A示数的比值变小 C 综合提升训练 【解析】 A．由于电源电压不变且R与L并联，并联电路中各支路两端的电压相等，且等于电源电压，所以V1示数和V2示数都不变，故A错误； B．当滑动变阻器阻值变大时，通过滑动变阻器的电流减小，而通过灯泡的电流不变（因为灯泡两端电压不变），所以总电流（电流表A示数）减小，故B错误； C．电压表V2示数不变，电流表A示数减小，所以二者的比值变大，故C正确； D．电压表V1示数不变，电流表A示数减小，所以二者的比值变大，而不是变小，故D错误。故选C。 综合提升训练 5. 如图甲所示，电阻箱接入电路的阻值为_______ Ω，图乙为亮度可调的台灯，电位器（就是滑动变阻器）是调节其亮度的装置；图丙为电位器的内部结构示意图，a、b、c是它的三个接线柱，旋钮带动滑片转动，若顺时针旋转旋钮时灯泡发光变亮，则需将______（填“ a和b ”“ b和c ”或“ a和c ”）接线柱接入电路。关于电位器上电阻丝的材料，应该选用____________（填“铜丝”或“镍铬合金丝”），在闭合开关前，应将阻值调到______（填“最大”或“最小”）来保护电路。 最大 2000 b和c 镍铬合金丝 综合提升训练 【解析】电阻箱的示数为 R =2×1000Ω+0+100Ω+0×10Ω+0×1Ω=2000Ω 顺时针旋转旋片时，灯泡变亮，原因是电流变大，则电路中电阻变小，则应连接接线柱b和c与灯泡串联后接入电路。 在长度和粗细都相同的情况下，镍铬合金丝的电阻大，这样在移动滑片改变相同的长度时，镍铬合金丝的阻值会有明显的变化，起到明显改变电阻的目的，而用铜丝制作的话，达不到明显改变电阻的目的；因此关于电位器上电阻丝的材料，应该选用镍铬合金丝。 电源电压一定，在变阻器连入电阻最大时，电路中电流最小，因此在闭合开关前，应将阻值调到最大处，对电路起保护作用。 综合提升训练 6．小明收集了很多材料和长度都相同但粗细不同的铅笔芯。如图是用他身边的器材自制的简易调光灯电路，下列说法正确的是（　　） A．该实验装置可以探究导体电阻与导体材料的关系 B．该实验装置不可以探究导体电阻与导体长度的关系 C．闭合开关，夹子A向右移动的过程中灯泡亮度变亮 D．夹子A从最左端移动到最右端的过程中，他发现灯泡亮度变化不明显，他应该调换更粗的铅笔芯来做实验 C 综合提升训练 【解析】 AB．根据实物图可知，实验中移动夹子A，铅笔芯接入电路中的长度改变，铅笔芯的材料、横截面积、温度不变，所以探究的是导体电阻与导体长度的关系；由于材料不变，所以不能探究电阻与材料的关系，故AB错误； C．闭合开关，夹子A向右移动的过程中，铅笔芯接入电路中的长度变短，电阻变小，根据欧姆定律可知，通过灯泡的电流变大，灯泡亮度变亮，故C正确； D．夹子A从最左端移动到最右端的过程中，他发现灯泡亮度变化不明显，这说明铅笔芯的电阻变化较小，他应该调换更细的铅笔芯来做实验，故D错误。 故选C。 $$