内容正文:
第1课时 欧姆定律的理解及计算
知识点1 电流与电压、电阻的关系
1.电流与电压的关系:在________一定的情况下,通过导体的电流与这段导体两端的电压成________比。
2.电流与电阻的关系:在________一定的情况下,通过导体的电流与导体的电阻成________比。
知识点2 欧姆定律
1.内容:导体中的电流,跟导体两端的电压成________,跟导体的电阻成________。
2.计算公式:________,其中U表示导体两端的________,单位是________;R表示导体的________,单位是________;I表示通过导体的________,单位是________。
3.推导式
(1)求电压:________。
(2)求电阻:________。
方法点拨:(1)欧姆定律适用于纯电阻电路。
(2)同体性:I、U、R是对同一导体或同一电路而言,三者要一一对应。
(3)同时性:公式中的I、U、R三个物理量必须是同一时间的值。
(4)统一性:公式中的I、U、R三个物理量必须使用国际单位制中的单位。
重难点1 欧姆定律的理解
【典例1】 由欧姆定律I=变形可得R=,下列说法正确的是( )
A.导体电阻大小跟它两端的电压成正比
B.导体电阻大小跟通过它的电流成反比
C.导体电阻大小由它两端电压和通过电流决定
D.导体电阻大小等于它两端电压与通过电流的比值
关键点拨:导体的电阻,由导体本身的材料、长度和横截面积决定,并受温度影响;与它两端的电压、通过它的电流无关。
[听课记录]
【变式1】 从欧姆定律可导出R=,下列说法正确的是( )
A.当电压为0时,电阻为0
B.当电流增大为原来的2倍时,电阻减小为原来的
C.当电压增大为原来的2倍时,电阻增大为原来的2倍
D.不管电压或电流如何变化,电阻不变
重难点2 欧姆定律的简单计算
【典例2】 (2024·枣庄三模)如图所示,电源保持6 V 的电压不变,开关S闭合后,电流表的示数是0.4 A,电压表的示数为2 V,则R2两端的电压为________V,电阻R1的阻值是________Ω。
关键点拨:在计算时,I、U、R必须是同一段导体、同一连接状态下的物理量。
[听课记录]
【变式2】 (2023·枣庄一模)在如图所示的电路中,电源电压不变,电阻R2的阻值为20 Ω。闭合开关S,两电流表的示数分别为0.5 A和0.2 A,则电源电压为________V,电阻R1的阻值为__________Ω。
【变式3】 如图是小灯泡L和电阻R中电流随电压变化的图象。由图象可知,电阻R的阻值为________Ω。若将它们并联接在电压为1 V的电源两端,电路中的总电流为________A。
重难点3 动态电路分析
【典例3】 (2023·枣庄T8)如图所示,R1是定值电阻,R2是滑动变阻器,电源电压保持不变,当滑动变阻器R2的滑片P向b端滑动时,下列说法正确的是( )
A.电压表V的示数变小,电流表A1的示数变小
B.电压表V的示数变大,电流表A2的示数不变
C.电压表V的示数不变,电流表A1的示数变大
D.电压表V的示数与电流表A2的示数之比不变
[听课记录]
【变式4】 (2021·枣庄T11)如图所示,电源电压恒定不变,闭合开关S,当滑片P从变阻器的a点向b点移动的过程中,下列关于电流表A和电压表V示数变化的说法正确的是( )
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示数不变
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示数不变
实验 探究电流与电压、电阻的关系
用图甲所示的电路探究“电流与电阻的关系”,电源电压恒为3 V,滑动变阻器的规格为“20 Ω 1.5 A”。
基础设问:
(1)实验时,依次更换不同阻值的定值电阻,调节________________,保证电阻两端电压不变,分别记录每次的电阻R和电流表示数I,数据如表。
实验次数
1
2
3
4
5
电阻R/Ω
30
20
15
10
5
电流I/A
0.08
0.12
0.16
0.48
电阻的倒
数/Ω-1
0.033
0.050
0.067
0.100
0.200
(2)第4次实验的电流表示数如图乙所示,读数为________A。
(3)为了更精确地描述I与R的关系,在表中增加了的数据,并根据I、的值在图丙的坐标纸中描出了相应的点。请你在图丙中补充第4次的实验数据点,并作出I-图象。
(4)根据图象可以得到的实验结论是______________________________________
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
变式设问:
(5)当闭合开关试触时,发现电流表指针摆动出现了如图丁所示情况,存在的问题是________________________________________________________________
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
(6)连接好电路后,若将电流表和电压表在电路中的位置交换,则闭合开关后,会发现两表中只有________(选填“电流”或“电压”)表有示数。
(7)从表中数据可知,实验中定值电阻两端的电压保持________V,滑动变阻器的最大阻值应不小于________Ω。
(8)该实验中用20 Ω的电阻换下30 Ω的电阻接入电路,闭合开关后,滑动变阻器的滑片应向________(选填“左”或“右”)端移动,直至电压表示数与原来相同,记下相应的电流值。
创新设问:
(9)若实验中不小心将电压表并联在了滑动变阻器两端,________(选填“能”或“不能”)得到电流与电阻的关系,原因是________________________________
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
(10)现用上述电路探究导体中的电流与导体两端电压的关系,闭合开关,发现电压表示数接近3 V,电流表指针几乎不偏转,移动滑片的过程中,两表示数均无变化。已知导线、电表均完好,且接触良好,则故障原因是________________
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
[听课记录]
[变式训练]
(2024·枣庄一模)某实验小组用图甲所示电路进行“探究电流与电压的关系”实验。
(1)连接电路时,开关应该__________。闭合开关前,滑动变阻器滑片P应该位于____________(选填“A”或“B”)端;
(2)移动滑片P到某一位置时电流表示数如图乙所示,此时通过定值电阻R的电流为__________A,根据实验数据绘制出定值电阻R的I-U图象如图丙所示。由图象可得:当导体的电阻一定时,通过导体的电流与导体两端的电压成正比;
(3)同学们利用完整的图甲电路进一步“探究电流与电阻的关系”,测得实验数据如下表所示。实验时,保持电压表的示数为__________V不变。分析数据可得:当导体两端的电压一定时,通过导体的电流与导体的电阻成反比。
实验次数
1
2
3
4
5
R/Ω
5
10
15
20
25
I/A
0.40
0.20
0.13
0.10
0.08
4 / 7
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第16讲 欧姆定律
第1课时 欧姆定律的理解及计算
过教材 串知识 夯基础
知识点1
1.电阻 正 2.电压 反
知识点2
1.正比 反比 2.I= 电压 伏特(V) 电阻 欧姆(Ω)
电流 安培(A) 3.(1)U=IR R=
研重难 学方法 提能力
典例1 D [导体的电阻是导体本身所具有的阻碍电流的性质,与通过它的电流、它两端的电压无关,电阻不随着电压和电流的改变而改变,导体电阻大小等于它两端电压与通过电流的比值,故D正确。]
变式1 D [电阻是导体本身的一种性质,只与导体的材料、长度、横截面积和温度有关,与导体两端的电压和通过的电流无关;当电压为0时、电流增大为原来的2倍时或电压增大为原来的2倍时,电阻的阻值不变,故D正确。]
典例2 解析:由电路图可知,R1与R2串联,电压表测R2两端的电压,电流表测电路中的电流;因电压表示数为2 V,所以R2两端的电压为2 V;因串联电路两端电压等于各部分电压之和,所以R1两端的电压U1=U-U2=6 V-2 V=4 V
因串联电路电流处处相等,所以由R=可得,电阻R1的阻值R1===10 Ω。
答案:2 10
变式2 解析:由题图可知,R1、R2并联,电流表A1测量通过R1的电流,电流表A2测量干路电流;根据并联电路的电流特点可知,通过R2的电流为I2=I-I1=0.5 A-0.2 A=0.3 A
由I=可知,R2两端的电压为U2=I2R2=0.3 A×20 Ω=6 V
根据并联电路的电压特点可知,电源电压和R1两端的电压等于R2两端的电压,即U=U1=U2=6 V
由I=可知,电阻R1的阻值为R1===30 Ω。
答案:6 30
变式3 解析:由题中图象可知,当UR=1 V时,对应的电流IR=0.05 A,由欧姆定律得R===20 Ω。若将它们并联接在电压为1 V的电源两端,由题图可知通过R的电流是0.05 A,通过L的电流是0.15 A,所以干路电流I=IR+IL=0.05 A+0.15 A=0.2 A。
答案:20 0.2
典例3 D [由电路图可知,R1与R2并联,电压表V测电源的电压,电流表A1测干路电流,电流表A2测R1支路的电流;因电源电压保持不变,所以滑片移动时,电压表V的示数不变;因并联电路中各支路独立工作、互不影响,所以,滑片移动时,通过R1的电流不变,即电流表A2的示数不变;当滑动变阻器R2的滑片P向b滑动时,滑动变阻器接入电路中的电阻变大,由I=可知,通过R2的电流变小,因并联电路中干路电流等于各支路电流之和,所以,干路电流变小,即电流表A1的示数变小,故A、B、C错误;电压表V示数不变,电流表A2的示数不变,则电压表V的示数与电流表A2的示数之比不变,故D正确。]
变式4 B
练实验 重迁移 强素养
实验 解析:(6)若交换位置,相当于把电压表串联在电路中,则电流表无示数,电压表示数接近电源电压。
(7)探究电流与电阻的关系时,保持电阻两端的电压不变,电压UR=IR=0.08 A×30 Ω=2.4 V,滑动变阻器两端的电压U滑=U-UR=3 V-2.4 V=0.6 V。根据串联电路特点=,当R=30 Ω时,得R滑=7.5 Ω,则滑动变阻器的最大阻值应不小于7.5 Ω。
(8)将30 Ω电阻换成20 Ω的电阻后,定值电阻分压变小,为保持定值电阻两端电压不变,应向左端移动滑片,使滑动变阻器接入电路的阻值减小,直到电压表示数与原来相同。
答案:(1)滑动变阻器的滑片 (2)0.24 (3)如图所示
(4)电压一定时,电流与电阻的倒数成正比(或电压一定时,电流与电阻成反比) (5)电流表正、负接线柱接反了
(6)电压 (7)2.4 7.5 (8)左 (9)能 由于电源电压不变,更换定值电阻后调节滑动变阻器滑片使电压表示数不变,即可控制定值电阻两端电压不变 (10)电阻R断路
变式训练
解析:(1)为了保护电路,连接电路时,开关应该断开;闭合开关前,滑动变阻器滑片P应该位于阻值最大处,由题图甲可知,即A端。
(2)如题图乙所示,电流表选择的是小量程,分度值为0.02 A,电流表的示数为0.3 A。
(3)由表中数据知道,定值电阻两端电压为UV=IR=0.40 A×5 Ω=0.20 A×10 Ω=0.10 A×20 Ω=0.08 A×25 Ω=2 V
故实验时,保持电压表的示数为2 V不变。
答案:(1)断开 A (2)0.3 (3)2
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