第十二章 第3节《变阻器》知识清单 ----2025-2026学年北师大版物理九年级上学期

该初中物理知识清单系统梳理了变阻器的核心知识体系。从生活中音量、温度等调节需求引入，明确电阻调节的核心原理，进而详细讲解滑动变阻器的构造、工作原理、使用方法及铭牌含义，电阻箱的构造、读数方法及与滑动变阻器的区别，辅以自制简易变阻器实践活动和电位器拓展阅读，形成“生活现象-原理探究-器件应用-实践拓展”的完整学习支架。 知识链路以“问题驱动-实验探究-对比辨析-实践应用”为主线，科学探究贯穿始终（如滑动变阻器原理实验、自制变阻器活动），科学思维突出（通过表格对比滑动变阻器与电阻箱差异，建构调节电阻的认知模型），物理观念深化（电阻、电流关系的理解与应用），自我检测题精准对应核心知识点，助力学生从原理理解到实际应用，符合新课标核心素养培养要求。

北师大版九年级 物理全一册 (2025 秋版) 第十二章第 3 节《变阻器》 一、探究背景：生活中的电阻调节需求 1.常见调节场景：调节收音机 / 音箱的音量、电热毯 / 电暖器的温度、加湿器的雾量等（图 12.3-1：带调节旋钮的音箱）； 2.调节核心原理：通过改变用电器内部元件接入电路的电阻大小，控制电路中的电流，进而实现对音量、温度等的调节； 3.关键方法选择：改变导体电阻的方法（改变材料、长度、横截面积、温度）中，改变接入电路的导体长度操作更简单易行，是变阻器的核心设计依据。 二、核心器件 1：滑动变阻器（实验室常用可调电阻） 1. 构造与电路符号 a.核心组成部件（图 12.3-2 甲：滑动变阻器外观）： 0. 电阻主体：表面涂有绝缘层的电阻线（通常为镍铬合金线），紧密绕在瓷筒上，电阻线两端分别连接接线柱A、B（称为 “线圈接线柱”）； 0. 导电与调节部件：瓷筒上方架有金属杆（电阻极小，可忽略），金属杆两端连接接线柱C、D（称为 “金属杆接线柱”）；金属杆上套有可自由滑动的滑动头 P（金属材质，与金属杆、电阻线接触处的绝缘层已刮去，保证电流导通）； b.电路符号（图 12.3-2 乙）：用 “ ” 表示（左侧竖线代表电阻线，右侧竖线代表金属杆，中间斜线代表滑动头 P）。 2. 实验探究：滑动变阻器的工作原理 c.实验装置（图 12.3-3）：电路包含电源、开关、电流表、小灯泡、滑动变阻器（需按 “一上一下” 原则接入）； d.实验现象与原理分析（图 12.3-4：原理示意图，以接入接线柱 B、C 为例）： |滑动头P移动方向|接入电路的电阻线长度（OB段）|电路中电阻大小|电流表示数|小灯泡亮度| |--------------|------------------------|-------------|--------|---------| | 向 C 端滑动 | 变长 | 增大 | 减小 | 变暗 | | 向 D 端滑动 | 变短 | 减小 | 增大 | 变亮 | e.核心原理：通过移动滑动头 P，改变接入电路的电阻线长度，进而改变电路中的电阻，最终控制电流大小。 3. 滑动变阻器的使用方法 a.接线柱选择原则：必须遵循 “一上一下”（即同时接入 1 个 “线圈接线柱”（A 或 B）和 1 个 “金属杆接线柱”（C 或 D））； 0. 示例：接入 A（下）和 C（上）→ 接入电路的电阻线为 OA 段；接入 B（下）和 D（上）→ 接入电路的电阻线为 OB 段； 0. 错误接线分析： 4. 接 “两下”（A 和 B）：接入全部电阻线，电阻最大且固定不变（滑动头移动无法改变阻值，失去调节作用）； 4. 接 “两上”（C 和 D）：仅接入金属杆，电阻极小且固定不变（近似短路，易导致电流过大，烧毁电源或电流表）； b.闭合开关前的关键操作：将滑动头 P 调至最大电阻位置（确保电路中初始电流最小，保护元件）； 0. 判断方法：根据接线柱判断 —— 如接入 A、C 时，P 向 C 端滑动；接入 B、D 时，P 向 B 端滑动（使接入的电阻线最长）； c.滑动头移动规律：根据实验需求调节 —— 需增大电流时，将 P 向 “减小接入电阻线长度” 的方向移动；需减小电流时，向 “增大接入电阻线长度” 的方向移动。 4. 滑动变阻器的铭牌含义（图 12.3-5） 1. 铭牌标注示例：“50Ω 1.5A”； 1. “50Ω”：表示滑动变阻器接入电路的最大电阻值（即电阻变化范围为 0~50Ω）； 1. “1.5A”：表示滑动变阻器允许通过的最大电流值（超过该电流，电阻线会因过热烧毁）。 三、核心器件 2：电阻箱（可精确读数的可调电阻） 1. 构造与电路符号 a.构造（图 12.3-6 甲：电阻箱外观；图 12.3-6 乙：电阻箱面板）：包含 2 个总接线柱、多个带刻度的旋钮（每个旋钮对应不同的电阻倍数，如 ×1、×10、×100、×1000）； b.电路符号：用 “” 表示（方框内标注 “R” 或电阻符号，右侧带调节示意）。 2. 电阻箱的使用与读数方法 a.使用步骤：将电阻箱的 2 个总接线柱接入电路，通过旋转旋钮（使旋钮上的刻度线对准面板上的 “△” 或 “Ω” 标志），改变接入电路的阻值； b.读数公式：电阻箱的阻值 = 各旋钮指示的示数 × 对应倍数，再将所有结果求和； c.读数示例（图 12.3-6 乙面板）： 1. ×1000 旋钮指示 “1”、×100 旋钮指示 “8”、×10 旋钮指示 “9”、×1 旋钮指示 “3”； 1. 总阻值 = (1×1000 + 8×100 + 9×10 + 3×1)Ω = 1893Ω。 3. 电阻箱与滑动变阻器的区别 对比项目 滑动变阻器 电阻箱 阻值调节特点 连续可调（接入长度可细微变化） 跳跃可调（按旋钮倍数变化，如从 10Ω 直接变 20Ω） 阻值读数功能 无法直接读数（需结合其他仪器测量） 可精确读数（通过旋钮刻度计算） 适用场景 需连续调节电流 / 电压的实验（如 “探究电流与电压的关系”） 需精确控制阻值的实验（如 “测定小灯泡的额定功率” 中设定特定电阻） 四、实践活动：自制简易变阻器 1. 制作材料 1. 半根留有铅笔芯（石墨材质，可导电，电阻随长度变化）的木质笔杆、两段剥去绝缘皮的导线、一根打磨光滑的铜丝（制作滑环）。 2. 制作步骤 1.将其中一根导线的一端固定在铅笔芯的一端（确保接触良好）； 2.将铜丝绕在铅笔芯上几圈，做成可沿铅笔芯自由滑动且接触良好的滑环，再将另一根导线的一端固定在滑环上； 3.将自制变阻器接入含电源、开关、小灯泡的电路中（类似滑动变阻器的 “一上一下” 接入逻辑，铅笔芯两端相当于 “线圈接线柱”，滑环相当于 “滑动头”）。 3. 实验现象与原理 1. 现象：滑动铜丝滑环（改变接入电路的铅笔芯长度）→ 电路中电阻变化→ 电流变化→ 小灯泡亮度变化； 1. 原理：与滑动变阻器一致，均通过改变接入电路的导体长度调节电阻。 五、拓展阅读：生活中的可调电阻 —— 电位器 1. 电位器的功能与应用 1. 功能：本质是 “小型滑动变阻器”，实现阻值连续可调，用于精细调节电路中的电流或电压； 1. 常见应用：家电的调节旋钮（如音响音量旋钮、台灯调光旋钮、加湿器雾量旋钮）、电子设备的参数调节（如示波器的亮度调节）（图 12.3-12）。 2. 电位器的分类与特点 （1）传统机械式电位器 1. 工作原理：与滑动变阻器基本相同，核心部件为电阻体（如碳膜、金属膜、线绕电阻体）和滑动触点； 1. 常见类型： 8. 碳膜电位器：成本低、阻值范围广，适用于普通家电； 8. 线绕电位器：精度高、功率大，适用于需要稳定调节的场景（如工业设备）； 1. 缺点：滑动触点与电阻体存在机械磨损，长期使用易出现接触不良、阻值漂移（参数不稳定）的问题。 （2）数字电位器（数控可编程电阻器） 1. 工作原理：由多个微型定值电阻、MOS 管（模拟开关）和控制电路组成，通过控制 MOS 管的通断，选择不同的定值电阻组合，模拟 “连续变阻” 效果； 1. 优点：无机械触点（无磨损）、抗污损、抗振动、抗电磁干扰、寿命长、阻值精度高、支持编程控制（可通过单片机实现自动调节）； 1. 缺点：由定值电阻组合而成，无法实现 “真正的连续调节”（存在微小的阻值台阶），且功率较小，不适用于大功率电路。 3. 电位器的拓展应用 1. 作为 “简易传感器”：利用某些特殊材料的电阻特性（如光敏电阻、热敏电阻与电位器结合），将环境变化（如光照强度、温度）转化为电阻变化，实现自动控制（如自动调光台灯、温度感应风扇）。 六、自我检测（对应本节核心知识点） 1. 滑动变阻器的接线与阻值判断（图 12.3-8 甲） 1. 题干：滑动变阻器接入接线柱 A、C，闭合开关前，滑动头 P 应调至C 端（使接入电路的电阻线 OA 段最长，处于最大电阻位置，保护电路）；闭合开关后，将 P 向 D 端移动→ 接入电路的电阻线长度变短→ 阻值变小→ 电流变大→ 灯泡变亮。 2. 调光电路的错误分析与改正（图 12.3-9） 1. 错误现象：电路中滑动变阻器接 “两上”（C、D）或 “两下”（A、B），导致无法调节灯泡亮度（接 “两上” 时电阻极小，灯泡过亮；接 “两下” 时电阻最大，灯泡过暗或不亮）； 1. 改正方法：将滑动变阻器改为 “一上一下” 接入（如将灯泡的一端从 C 改接至 A 或 B），确保滑动头移动时能改变接入电路的电阻线长度，实现调光功能（要求 P 向左移动时灯泡变亮，需接 “B、C” 或 “A、D”）。 3. 滑动变阻器的电路连接（图 12.3-10） 1. 要求：将滑动变阻器接入电路，使滑动头 P 向右移动时，灯泡变亮（即 P 右移时电阻减小）； 1. 接线逻辑：需接入 “一上一下” 且 P 右移时接入电阻线变短的组合，如接 “B、D”（P 右移→OB 段变短）或 “A、C”（P 右移→OA 段变短）。 4. 双滑动变阻器的串联应用（图 12.3-11） 1. 题干：两个滑动变阻器 R₁（最大阻值 50Ω）、R₂（最大阻值 20Ω）串联，滑动头移动相同距离时，R₁的阻值变化量大于 R₂（R₁>R₂）； 1. （1）最大电阻位置：要使电路总电阻最大，需将 R₁的滑动头调至远离接入线圈接线柱的一端（如接 A、C 时调至 C 端），R₂的滑动头调至远离接入线圈接线柱的一端（接入全部电阻线）； 1. （2）粗调与细调选择：调节总电阻时，R₁适合粗调（阻值变化量大，可快速改变总电阻），R₂适合细调（阻值变化量小，用于精细调节总电阻）。 1 学科网（北京）股份有限公司 $