第3节 测量电阻（教学课件）物理教科版2024九年级上册

第3节 测量电阻 九年级物理上册 •教科版2024年 第五章　欧姆定律 学习目标 01 02 03 04 物理观念 帮助学生建立和巩固对电阻概念的理解，使其能够运用欧姆定律分析电路中的物理现象。 科学思维 培养学生运用科学方法思考和解决问题的能力，使其能够理解并运用电阻的串并联规律。 科学探究 通过电阻的测量实验，培养学生的实验操作能力、数据处理能力和问题解决能力。 科学态度与责任 通过实验和问题讨论，培养学生的合作意识、批判思维和科学态度，使其能够积极参与物理学习并形成对科学的正确认识。 重点难点 ①伏安法测量电阻：掌握利用伏安法测量电阻的实验步骤、数据处理方法； ②欧姆定律的应用：通过电阻的测量，深入理解欧姆定律及其应用。 教学重点 ①电阻的测量原理：理解并掌握利用伏安法测量电阻的原理和方法； ②数据处理能力：培养学生正确处理实验数据，求解电阻值的能力； 实验操作技能：培养学生的实验操作能力，养成良好的实验操作习惯。 教学难点 课堂导入 　　小苏收拾家里时，发现有一台老式坏了的收音机，于是决定尝试将其修复。经过检查，发现一只标注模糊的电阻引线断了，需要更换。 我们怎样才能知道它的阻值呢？ 探究新知一　用电压表和电流表测量电阻 　　欧姆定律是电学中的重要定律，它在生产和生活实际中有着广泛的应用。欧姆定律提供了测量导体电阻的理论依据。要测量一个未知电阻阻值，可以测量通过导体的电流和导体两端的电压，从而间接测量导体的电阻。 I = U R 欧姆定律 R= U I 用电流表测出 用电压表测出 这种测量电阻的方法称为伏安法。 I U R? 探究新知一　用电压表和电流表测量电阻 如图所示，某同学设计的测量未知电阻的实验电路图。和同学讨论，它有哪些不完备的地方？应怎样改进？ 讨论交流 Rx A S V 这样只能测量一组教据，可能误差比较大，应该多次测量，取平均值。 怎样才能实现多次测量? R P A S V 根据滑动变阻器来改变待测电阻器两端的电压，多次测量电压及电流。 探究新知一　用电压表和电流表测量电阻 【实验】用电流表和电压表测量电阻 演示实验 实验原理 实验思路　 ①通过测量电阻器两端的电压和通过的电流，利用欧姆定律算出电阻。 ②为了减小误差，实际测量中可根据滑动变阻器来改变待测电阻器两端的电压，多次测量电压及电流，分别算出相应的电阻，求出电阻的平均值。 R P A S V 实验电路图 探究新知一　用电压表和电流表测量电阻 电源、电流表、电压表、滑动变阻器、开关、待测定值电阻、导线等。 实验器材 实验过程 ①根据电路图将待测电阻、电压表 、电流表及滑动变阻器等接入电路。 ②改变滑动变阻器滑片的位置，多测几组电压、电流数据，并记录。 ③根据每组数据算出相应的电阻，然后求出电阻的平均值，得到电阻器的电阻。 实物图 探究新知一　用电压表和电流表测量电阻 电压U/V 电流I/A 电阻R/Ω ① ② ③ 电阻平均值R/Ω 1.2 20 2.0 2.8 0.06 0.10 0.14 20 20 平均电阻R= R1+R2+R3 3 = 20Ω+20Ω+20Ω 3 = 20Ω 20 分析论证 改变 不变 证明了导体的电阻是由自身的性质所决定的，与电压和电流无关。 当定值电阻两端的电压改变时，通过它的电流也改变，而电压与电流的比值不变，即电阻阻值不变。 探究新知一　用电压表和电流表测量电阻 交流与合作 1. 实验过程中需要注意哪些问题： ①预估电阻值的大概范围，以便选择合适量程的电压表和电流表。 ②连接电路是应保持开关处于断开状态。闭合开关前，需要检查电路，避免出现短路现象，滑动变阻器的滑片要移到阻值最大处，以保护电路。 2. 滑动变阻器在这个实验中的作用： ①改变未知电阻两端的电压和流过未知电阻的电流。 ②保护电路。 探究新知一　用电压表和电流表测量电阻 【学习任务一】伏安法测电阻 小明利用如图甲所示的电路来测量R的阻值，电源电压为3V，R的阻值约为10Ω，闭合开关后，电压表指针的位置如图乙所示。对于该实验，下列说法正确的是（　　） A．闭合开关前，滑动变阻器的滑片应移至a端 B．电流表的量程应该选择0∼3A C．图乙中电压表的读数为2.3V D．多次测量求平均值是为了让结论更具普遍性 C 探究新知一　用电压表和电流表测量电阻 解：分析电路图，电路为串联电路，电流表测量电路中电流，电压表测量电路两端电压： A、为了保护电路，在连接电路时，开关应该处于断开状态，滑动变阻器应放在阻值最大处，结合题目中图即远离下接线柱，移至b端；故A错误。 B、根据串联电路电阻规律和欧姆定律知：电路中最大电流为　　　　　　　，故电流表应选0～0.6A；故B错误。 C、电源电压为3V，故电压表所选量程为0～3V，故此时电压表示数为：2.3V；故C正确。 D、伏安法测电阻多次测量求平均值的目的是减小误差。故D错误。 故选：C。 探究新知一　用电压表和电流表测量电阻 【变式训练】伏安法测电阻 小刘同学利用如图所示的电路做“伏安法测电阻”的实验，已知Rx为待测定值电阻，电源电压恒为5V，滑动变阻器R标有“30Ω 1.5A”字样，闭合开关S，移动滑片P，得到如表实验数据，下列关于实验的说法正确的是（　　） A．图中的甲是电压表、乙是电流表 B．实验表格中的所有实验数据均是本实验中真实测得的 C．序号2实验中，待测电阻与滑动变阻器的阻值之比为2：3 D．多次测量实验数据的目的是为了寻找普遍规律 C 探究新知一　用电压表和电流表测量电阻 解：A、电流表串联在电路中，电压表并联在定值电阻两端，所以加电表是电流表，乙电表是电压表，故A错误；B、由表格数据知：当定值电阻阻值最小时，此时滑动变阻器的阻值最大，根据串联分压可知， 　　　　　　　　　≈36.4Ω，滑动变阻器的最大阻值为20Ω，所以第1次实验不是真实测出，故B错误； C、根据串联分压可知　　　　，代入第2次数据可知，　　　　　　　，故C正确； D、实验需要多测几组数据的目的是取电阻的平均值，减小误差，故D错误。 故选：C。 探究新知二　电压—电流图像 U/V 0 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 I/A R 　　在上面的实验中，除了用表格形式记录测量结果外，我们还可以用图像的方式表示。在坐标图上，横坐标表示电流 I，纵坐标表示电压 U。 电压—电流图像 　　将测量的数据在图中描点，用直线或光滑的曲线连接各点，就可以得到电流随电压变化的关系曲线。电压—电流图像常被用来研究导体电阻的变化规律，是物理学中电学部分重要的图像。 导体的电阻是导体本身的一种性质 探究新知二　电压—电流图像 U/V 0 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 I/A 利用数字化电压一电图流传感器测量后绘出的不同电阻的电压一电流图像。 R1 R2 R3 R1＞R2＞R3 越靠近U轴，电阻越大。 探究新知三　实验：测量灯泡的电阻 将上述实验中的电阻器换成小灯泡，用同样的方法测量小灯泡的电阻。多测几组数据，根据实验数据分别计算出小灯泡的电阻，比较计算出的几个数值。每次算出的电阻相同吗？ 探究新知三　实验：测量灯泡的电阻 【实验】测量灯泡的电阻 实验原理 演示实验 实验器材 小灯泡(2.5V)、电压表、电流表、开关 滑动变阻器、电源、导线等。 探究新知三　实验：测量灯泡的电阻 实验过程 　　①按电路图连接实物。闭合开关， 移动滑动变阻器滑片，分别测量并记录灯泡两端电压低于2.5 V、等于2.5V、略高于2.5V时电压值和对应的电流值。用手触摸小灯泡，感受小灯泡的温度变化。同时观察小灯泡的情况，读出电压表和电流表的示效，并求出电阻值，并记录数据。 　　②多次调节滑动变阻器的滑片，重复上述实验。 P A S V L 实验电路图 探究新知三　实验：测量灯泡的电阻 实验次数 电压U/V 电流I/A 电阻R/Ω 1 1.5 0.22 6.82 2 2.5 0.28 8.93 3 2.8 0.30 9.33 小灯泡电阻随着电压和电流的变化而发生变化（变大）。 你知道这是为什么吗？ 灯泡亮度 较暗 正常 很亮 分析论证 探究新知三　实验：测量灯泡的电阻 灯泡的灯丝由暗变亮的过程，即灯丝的温度逐渐升高的过程。 　　在上面的实验中，如果用电压传感器和电流传感器替代电压表和电流表，逐渐增大灯泡两端的电压，让灯丝由暗变亮，直至正常发光，在这个过程中，传感器采集数据并传到计算机，作出的电压—电流图像如图所示： 小灯泡电阻的变化与温度变化有关。 温度越高，电阻越大。 探究新知三　实验：测量灯泡的电阻 交流与合作 伏安法测量小灯泡电阻实验中的电路故障分析 故障 原因 闭合开关，灯泡不亮， 电流表、电压表有示数。 ①滑动变阻器接成定值电阻或接入电路的阻值过大（移动滑片观察灯泡是否发光）；②电源电压过低。 闭合开关，灯泡不亮， 电流表、电压表无示数。 ①电源无电压或电源断路； ②灯泡以外电源由断路。 闭合开关，灯泡不亮，电流表无示数，电压表有明显偏转并接近电源电压。 闭合开关，灯泡不亮， 电流表有示数，电压表无示数。 ①灯泡灯丝断了或灯座与灯泡接触不良； ②电流表与电压表互换，实际是电压表串联在电路中。 ①灯泡短路或电压表短路。 ②电压表接在了滑动变阻器两端。 灯泡不亮 P A S V L 探究新知三　实验：测量灯泡的电阻 故障 原因 灯泡发光较暗，两表示数较小，滑动滑片，电表示数和灯泡亮度无变化。 ①滑动变阻器接成定值电阻或接入电路的阻值过大（移动滑片观察灯泡是否发光）；②电源电压过低。 灯泡发光较亮，两表示数较大，滑动滑片，电表示数和灯泡亮度无变化。 滑动变阻器同时接入下面两个接线柱。 电流表或者电压表反方向偏转。 ①电流表或电压表选择的量程都很大； ②电源电压过低。 灯泡亮，电表问题 电流表或者电压表偏转角度很小。 正负接线柱接反了。 ①量程选择过小；②电路中出现短路或者断路；③电源电压过大。 电流表或电压表指针偏转超过最大刻度。 ①连接电路时，开关未断开； ②电路中某处接触不良。 连接电路时，连接完最后一根导线，灯泡即发光，电表指针来回摆动。 探究新知三　实验：测量灯泡的电阻 故障 原因 滑动变阻器滑动滑片时， 电表示数以及灯泡亮度无变化。 滑动变阻器连接错误，使滑动变阻器变成了定值电阻或导线。 无论怎么调节滑动变阻器， 电压表示数总小于小灯泡正常工作电压。 电源电压过低，需更换电源。 无论怎么调节滑动变阻器， 电压表示数总大于小灯泡正常工作电压。 灯泡两端电压过高，滑动变阻器的滑片没有设置阻值最大处或滑动变阻器接入了上面两接线柱。 滑动变阻器问题 闭合开关瞬间，灯泡发出强光后立即熄灭，电流表指针偏转后又回到零刻度线处，电压表仍然有示数。 电源电压过大或者所选择的滑动变阻器阻值过小。 探究新知三　用电流表测量电流 【学习任务二】伏安法测小灯泡的电阻 东东老师在做“测量小灯泡正常发光的电阻”演示实验时，针对实验中遇到的问题，让同学们自己解释了相关现象，下列解释正确的是（　　） A．按要求规范连接电路，实验开始，闭合开关，灯泡不发光，电路可能是正常的 B．电压表、电流表的量程选大了 C．若出现灯泡不亮，电流表无示数，电压表有示数的现象，说明灯泡的灯座短路了 D．滑动变阻器的滑片向右滑动时，两个表的示数都变小 A 探究新知三　用电流表测量电流 解：A．按要求规范连接电路，实验开始，闭合开关，灯泡不发光，闭合开关时，滑动变阻器滑片处于最大值处，电路中的总电阻变大，由电流　　 知，电路中电路较小，小灯泡的实际功率较小，造成小灯泡不发光，也可能时灯泡故障或电路故障引起，故A说法正确； B.实验中电压是由两节干电池左侧，电压表可以选用0-3V，小灯泡的额定功率未知，无法判断电路中电流的最大值，不能说电流表量程选大了，故B错误； C.灯泡不亮，电流表无示数，说明电路断路，电压表由示数，说明电压表两个接线柱到电源两端通路，可以判断时小灯泡断路，故C错误； D.滑动变阻器的滑片向右滑动时，滑动变阻器接入的电阻变小，电流中的电流变大，小灯泡两端的电压变大，两个电表示数都变大，故D错误。 故选：A。 探究新知三　用电流表测量电流 【变式训练】伏安法测小灯泡的电阻 如图所示，小莉同学用“伏安法”测正常工作电压为2.5V的小灯泡正常发光时的电阻。闭合开关，将滑动变阻器的滑片移动到如图所示的位置时，电压表示数为2.8V，这时应将滑动变阻器的滑片向_____（选填“左”或“右”）适当移动。当小灯泡正常发光时，电流表示数如图乙所示，则小灯泡正常发光时的电阻是_____Ω。 5 右 探究新知三　用电流表测量电流 解：电压表示数为2.8V，高于灯泡的额定电压，由串联分压的特点可知，应向右移动滑动变阻器的滑片，增大滑动变阻器连入电路的阻值，减小灯泡两端的分压，直至电压表示数为2.5V。图中电流表连接的是小量程，分度值为0.02A，示数为0.5A，则小灯泡正常发光时的电阻： 故答案为：右；5。 课堂小结 电阻的测量 实验：伏安法测量电阻的阻值 实验原理 实验电路图 实验结论 实验：测量小灯泡的电阻 实验原理 实验电路图 实验结论 电压—电流图像 【解析】A、测量未知电阻的电压，不一定非要选择电压表的小量程，故A错误； B、闭合开关前，滑动变阻器的滑片要放在最大阻值处，由图可知，滑片应该放在b端，故B错误； C、若被测电阻断路，电压表有示数，接近电源电压，电流表无示数，故C错误； D、为了得到比较准确的电阻值，应多次测量求平均值，故D正确。故选：D。 课堂练习 1.（2024秋•锦江区期末）如图所示，是“用电压表和电流表测量定值电阻的阻值”的实验电路图。对该实验的操作和分析，下列选项正确的是（　　） A．连接电压表时，一定要选用较小的量程 B．闭合开关前，应使滑动变阻器滑片P位于a端 C．若被测电阻断路，闭合开关后电压表和电流表均无示数 D．为了得到比较准确的电阻值，应多次测量求平均值 D 【解析】解：电流表选用大量程，分度值为0.1A，电流为0.2A，电压表选用大量程，分度值为0.5V， 电压为10V，由欧姆定律待测电阻的阻值为此实验中进行多次实验的目的是取平均值减小误差。故答案为：50；取平均值减小误差。 课堂练习 2.（2025•青羊区校级模拟）用伏安法测量导体的电阻实验时，小明的实验方案和操作过程均正确，实验中所用的电流表、电压表以及两表的连接和示数如图所示。此时待测电阻的阻值为______Ω，此实验中进行多次实验的目的是_________________。 50 取平均值减小误差 【解析】解：A、为防止连接错误，造成电路中电流过大烧坏用电器，连接电路的过程中，开关应断开，正确； B、试触时发现电流表指针反向偏转，说明电流表的正负接线柱反接了，若此时将电池正、负极对调，虽然满足了电流表的接法，但又会导致电压表的接线柱反接，故此方法不正确。 C、根据电压表和电流表正确使用可知，电流表要与待测电阻串联，电压表要与待测电阻并联，正确； D、为防止电路中电流过大烧坏用电器，连接电路时，滑动变阻器应处于最大阻值处，正确。 故选：B。 课堂练习 3.（2013秋•自贡期末）进行物理实验时，正确的操作是获取实验数据的前提。在“用电压表和电流表测小灯泡电阻”的实验中，下列操作中有问题的是（　　） A．连接电路的过程中，开关应处于断开状态 B．试触时发现电流表指针反向偏转，电压表正常，只需断开电路，将电池正、负极对调 C．电流表要与待测电阻串联，电压表要与待测电阻并联 D．连接电路的过程中，滑动变阻器要全部连入电路 B 课堂练习 4. （2025•广安区校级模拟）某同学在做“测量小灯泡正常发光时的电阻”的实验时，设计了如图甲所示的实验电路，已知标有“3.8V”字样的小灯泡正常发光时的电阻约为10Ω，电源电压为6V，可供选用的滑动变阻器有R1（20Ω 1A）和R2（50Ω 0.2A）。 （1）为了能完成实验，应该选用的滑动变阻器是_____（选填“R1”或“R2”）； （2）将滑动变阻器调至阻值最大处，闭合开关，发现有一个电表无示数。通过分析发现图甲中有一根导线连接错误，请在错误连线上画“×”并在图中画出那一根正确的连线； （3）电路改正后，某次测量时电压表的示数为2.6V，为使小灯泡正常发光，应将滑动变阻器的滑片向_____（选填“A”或“B”）端滑动。小灯泡正常发光时，电流表的示数如图乙所示，则小灯泡正常发光时的电阻为_____Ω。 R1 B 9.5 课堂练习 【解析】解：（1）小灯泡的额定电压为3.8V，小灯泡电阻约为10Ω，由欧姆定律可知，灯的额定 电流约为： 当灯正常发光时，根据串联电路的规律及欧姆定律可知，滑动变阻器连入电路中的电阻为： 故为了能够顺利完成实验探究，应选用“20Ω 1A”的滑动变阻器，即选R1； （2）将滑动变阻器调至阻值最大处，闭合开关，电压表串联在电路中， 连接错误，电路断路，电压表的示数接近电源电压，电流表无示数； 电路图改正如图所示： 课堂练习 （3）实验过程中，某次测量时电压表的示数为2.6V，小于灯泡的额定电压3.8V，应增大灯泡的电压，根据串联电路电压的规律，应减小滑动变阻器的电压，由分压原理可知，应减小滑动变阻器连入电路中的电阻大小，故滑片向B移动，直到电压表示数为灯泡的额定电压3.8V； 小灯泡正常发光时，电流表的示数如图乙所示，电流表选用小量程，分度值为0.02A，电流为0.4A，由欧姆定律可得，小灯泡正常发光时的电阻为： 故答案为：（1）R1；（2）见解答图；（3）B；9.5。 布置作业 1.基础性作业：完成课件中的课堂练习。 2.拓展性作业： ①如果实际测量中缺少电流表，你能用一只电压表和一只阻值已知的定值电阻测未知电阻的阻值吗?画出电路图，实际做一做。 　　根据串联电流相等，可以用电压表和已知电阻R0进行连接，计算出电路电流I，用电压表测量电阻R0的电压U0，再测量待测电阻的电压Ux，由欧姆定律即可求出电阻阻值，如图所示： Rx S V R0 V Rx == 布置作业 ②如果实际测量中缺少电压表，可以用一只电流表和一只已知阻值的电阻R0测量未知电阻的阻值吗？画出电路图，实际做一做。 　　根据并联电路电压相等，可以用电流表和已知电阻R0进行连接，测出经过电阻R0的电流I0，计算出待测电阻两端电压，再用电流表测量经过待测电阻的电流Ix，由欧姆定律即可求出电阻阻值，如图所示： Rx S A R0 A Rx == 谢谢聆听 谢谢聆听 $