内容正文:
第14讲 欧姆定律
课时1:欧姆定律的理解与应用
目录
知识梳理
核心素养实验
湖北真题精选
课标要求
3. 4.2 探究电流与电压、电阻的关系,理解欧姆定律。
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知识梳理
NO.1
探究电流、电压和电阻的关系
探究目的 电流与电压的关系 电流与电阻的关系
实验方法 控制变量 法
实验设计 控制电阻不变,改变 电阻两端的电压 控制电阻两端的电压不变,改变 电阻
电路图
控制变量
电
阻两端的电压
电阻
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探究目的 电流与电压的关系 电流与电阻的关系
滑动变阻器的作用 保护电路
改变 电阻 两端电压 控制 电阻 两端电压不变
实验图像
实验结论 电阻一定时,电流与电压成 正 比 电压一定时,电流与电阻成 反 比
评估交流 利用不同规格的器材进行多次实验,可避免实验的偶然性和特殊性,从而得出普遍性的结论
电阻
电阻
正
反
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欧姆定律
1. 内容:导体中的电流,跟导体两端的电压成 正比 ,跟导体的电阻成 反比 。
【方法链接】 归纳推理 P124
正比
反比
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2. 公式
I=
变形公式:U=IR(求电压);R=(求电阻)。
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【温馨点拨】 (1)欧姆定律中的电流、电压、电阻是对于同一个电阻器或同一段电路(同体性)在同一时刻(同时性)而言的。(2)对于变形公式R=的理解:①导体电阻可以用本公式计算;②同一段电路,电流与电压成正比;③同一段电路,电阻的大小与电流和电压无关。(3)欧姆定律只适用于纯电阻电路。
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串、并联电路中电流、电压、电阻的特点
串联电路 并联电路
电路图
电流 I总=I1=I2 I总=I1+I2
电压 U总=U1+U2 U总=U1=U2
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串联电路 并联电路
等效
电阻
多个电阻器串联相当于增加了导体的长度,总电阻大于任一分电阻
多个电阻器并联相当于增加了导体的横截面积,总电阻小于任一支路分电阻
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续表
串联电路 并联电路
分配
比例 =
串联电路中电压分配与电阻成正比,即“串联分压正比” I1∶I2=R2∶R1
并联电路中电流分配与电阻成反比,即“并联分流反比”
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【温馨点拨】 (1)(串联、并联)电路中某个电阻器的电阻增大,则总电阻随之增大;某个电阻器的电阻减小,则总电阻随之减小。
(2)n个相同的电阻为R的电阻器串联,总电阻R总=nR,n个相同的电阻为R的电阻器并联,总电阻R总=。
(3)两个电阻器并联的总电阻用R总=计算比较方便。
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核心素养实验
NO.2
探究电流与电压的关系
【设计与进行实验】
1. 电路的设计及连接。
2. 连接电路的注意事项
(1)连接电路时开关应断开。
(2)闭合开关前滑动变阻器的滑片应移到电阻最大处。
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3. 滑动变阻器的作用
(1)保护电路,防止损坏电路元件。
(2)改变定值电阻两端的电压,进行多次测量。
4. 控制变量法的应用
【方法链接】 控制变量法 P122
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【交流与反思】
5. 将定值电阻换成小灯泡后不能得出正确结论的原因:小灯泡灯丝电阻受温度影响。
【实验结论】
导体电阻一定时,通过导体的电流与导体两端的电压成正比。
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【例1】 小飞在做“探究电流与电压的关系”的实验时,准备了以下器材:两节新的干电池、电流表、电压表、滑动变阻器、定值电阻(10 Ω)、开关、导线若干。
(1)在按图甲连接实物时,开关必须处于 断开 状态。在实物图中,滑动变阻器的滑片要移到 最左端 (填“最右端”或“最左端”)。
断开
最左端
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(2)问题解决后,他们接入10 Ω的定值电阻进行实验,并得出下表中的数据,对数据进行分析后得出实验结论是 如 图1所示 。
导体的电阻一定时,通过导体
电压U/V 1 1.5 2 2.5
电流I/A 0.1 0.15 0.2 0.25
的电流与导体两端的电压成正比
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(3)如图乙是小飞连接好的实验电路,小冲在一旁观察后指出小飞没有按照图甲正确连接实物。请你在实物图上对连接错误的一根导线画“×”,并用笔补画一根线代替导线将电路连接正确。
电压U/V 1 1.5 2 2.5
电流I/A 0.1 0.15 0.2 0.25
如图1所示
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【能力提升】
(4)电路连接正确后,闭合开关,发现电流表有示数,电压表示数接近电源电压,移动滑片P,两表示数均不变,电路中存在的故障可能是 滑动变阻器短路 。
(5)排除故障后,移动滑片P到某一位置时电流表示数如图丙所示,此时通过定值电阻的电流为 0.12 A,若要增大定值电阻两端的电压,应将滑片P向 右 (填“左”或“右”)端移动。
滑动
变阻器短路
0.12
右
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(6)请根据表中数据,在图丁中描绘出电流随电压变化的关系图像。
如图2所示
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(7)进行实验时,移动滑片P的过程中发现随着电压表示数的增大,电流表示数却逐渐减小,检查电路后发现连接的电路存在问题,问题是: 电压表并联在了滑动变阻器两端 。
(8)将定值电阻换成小灯泡,保持其他元件及连接方式不变进行实验, 不能 (填“能”或“不能”)得出电流与电压的正确结论,原因是 小灯泡的灯丝电阻随温度升高而变大 。
电
压表并联在了滑动变阻器两端
不能
小灯泡的灯丝电阻随温度升高而变大
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探究电流与电阻的关系
【设计与进行实验】
1. 电路的设计及连接
2. 连接电路的注意事项
(1)连接电路前开关应断开。
(2)闭合开关前滑动变阻器的滑片应移到电阻最大处。
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3. 滑动变阻器的作用
(1)保护电路,防止损坏电路元件。
(2)改变电路中的电流,使定值电阻两端的电压保持不变,进行多次测量。
4. 滑动变阻器规格选取:R滑≥Rmax,Rmax为定值电阻的最大电阻。
5. 实验中可用的定值电阻的最大电阻:R≤R滑max,R滑max为滑动变阻器的最大电阻。
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6. 控制变量法的应用
【方法链接】 控制变量法 P122
【实验结论】
导体两端电压一定时,通过导体的电流与导体的电阻成反比。
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【例2】 小欣利用实验探究电流跟电阻的关系。已知电源电压为6 V且保持不变,实验用到的电阻器的电阻分别为5 Ω、10 Ω、15 Ω、20 Ω、25 Ω。
(1)请根据图甲所示的电路图将图乙所示的实物电路连接完整(导线不允许交叉)。
如图所示
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(2)实验中多次改变电阻器R的电阻,调节滑动变阻器的滑片,使电压表示数保持不变,记下电流表的示数,得到如图丙所示的电流I随电阻R变化的图像。由图像可以得出结论: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 。
通过导体的
电流与导体的电阻成反比
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(3)将电阻为5 Ω的定值电阻换成电阻为10 Ω 的定值电阻后,闭合开关,为了保持电压表的示数为 2.5 V不变,应将滑动变阻器的滑片P向 A (填“A”或“B”)端移动,记录此时各表的示数。
2.5
A
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【能力提升】
(4)连接电路时,开关应 断开 。闭合开关前,应将滑动变阻器的滑片置于 最左端 (填“最左端”或“最右端”)。
(5)试触时,发现电流表指针偏转如图丁所示,说明电流表的正、负接线柱 接反 。
断开
最左端
接反
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(6)若有A、B两个滑动变阻器,最大电阻分别为20 Ω和40 Ω,则实验中应选择的滑动变阻器是 B (填“A”或“B”)。
(7)本实验中滑动变阻器的主要作用是 控制定值电阻两端的电压不变 。
(8)图丙中为曲线,不便于直观判断I与R的定量关系,小欣对图像中的坐标进行了巧妙变换,从而直观判断出了I与R的关系。你认为小欣的改进方法是 作出I- 。
B
控制定值电阻两端的电压不
变
作出I-图像
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湖北真题精选
NO.3
动态电路分析
【例1】 (2024•武汉)如图所示是一种测定油箱内油量的装置。滑杆的右端是滑动变阻器的滑片,滑杆左端固定着一个浮子,油箱内油量变化时,滑片就在电阻片两端之间滑动。下列说法错误的是( D )
D
A. 电阻为R0的定值电阻和滑动变阻器是串联的
B. 油量减少时,滑动变阻器接入电路的电阻变大
C. 油量增加时,电流表示数变大
D. 油箱中没有油时,电流表示数为零
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探究电流与电压和电阻的关系
【例2】 (2024•武汉)某同学利用图甲所示的电路探究电流与电压的关系。实验中电源电压保持3 V不变,定值电阻的阻值为4 Ω,滑动变阻器的规格为“20 Ω 0.5 A”。
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(1)该同学接错了一根导线,请你在这根导线上画“×”,并补画出正确的那根导线。
如图所示:
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(2)正确改接电路后,该同学立即进行实验。闭合开关后,电流表的示数如图乙所示,此时通过定值电阻的电流是 0.22 A。这位同学实验操作的不足之处是 闭合开关前,没有将滑动变阻器的滑片移到最左端 。
0.22
闭合开关前,没有将滑动变阻器的滑片移到最左端
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(3)该同学完成了预先设计好的表格中的4次实验,将得到的实验数据填入表格。
电压U/V 0.3 0.6 0.9 1.2 1.5 1.8 2.1 2.4
电流I/A 0.15 0.23 0.30 0.38
分析表中已测出的数据,可以初步得到实验结论:在电阻一定的情况下,通过导体的电流与导体两端的电压 成正比 。为了进一步验证这个结论,该同学利用现有器材,在不改变电路连接的情况下,表格里余下的4次实验中,他还能完成 1 次。
成正比
1
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【变式训练】 (2023•武汉)小红同学用下列器材探究电流与电阻的关系:干电池4节,电阻为R的定值电阻(10 Ω、15 Ω、20 Ω和25 Ω),电流表A(量程0~0.6 A或0~3 A),电压表V(量程0~3 V或0~15 V),滑动变阻器,开关,导线若干。
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(1)①如图乙所示,电压表量程为0~15 V,电流表量程为0~0.6 A,定值电阻的电阻R=10 Ω,请根据图甲在图乙中补画两根导线,将实物电路连接完整。
如图所示:
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②确认电路连接无误后,闭合开关,电压表示数如图丙所示,则电源电压是 6 V。
6
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(2)断开开关,将电压表量程改为0~3 V,并联接在图甲中的A、B两点,检查电路无误后,闭合开关,向左移动滑片P,当电流表示数为0.24 A时,记下电压表的示数,设此时滑动变阻器连入电路的电阻为RP1。接着将10 Ω的定值电阻更换为15 Ω的定值电阻,重做实验,当观察到电压表的示数是 2.4 V时,记下电流表的示数。设此时滑动变阻器连入电路的电阻为RP2,则RP2-RP1= 7.5 Ω。
2.4
7.5
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(3)小红同学继续进行实验,将15 Ω的定值电阻更换为20 Ω的定值电阻,闭合开关,发现滑片P在最右端时,电压表示数为2.7 V。为了能用20 Ω和25 Ω的定值电阻继续完成实验,应将实物电路中的滑动变阻器更换为 50 Ω1.5 A (填“25 Ω 2 A”“30 Ω 2 A”或“50 Ω 1.5 A”)的滑动变阻器。
50 Ω 1.5 A
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欧姆定律的应用
【例3】 (2025•安徽)如图所示,定值电阻的电阻为R1,滑动变阻器的电阻为R2,电源电压保持不变。闭合开关S,滑动变阻器滑片向左移动过程中,下列说法正确的是( D )
D
A. 电压表V的示数变大,电流表A1的示数不变
B. 电压表V的示数不变,电流表A1的示数变大
C. 电流表A的示数的变化量大于电流表A2的示数的变化量
D. 电流表A的示数的变化量等于电流表A2的示数的变化量
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课时2:电阻的测量
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核心素养实验
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课时2:电阻的测量
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核心素养实验
NO.1
测量定值电阻的电阻
【设计与进行实验】
1. 测量电阻的实验原理:R=。
2. 滑动变阻器在电路中的作用:保护电路,改变定值电阻两端的电压。
3. 多次测量的目的及操作
(1)目的:多次测量求平均值,减小实验误差。
(2)操作:测量一组实验数据后,应移动滑片,多测几组数据,求电阻的平均值。
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【例1】 在“伏安法测电阻”的实验中:
(1)在连接电路时,开关S应处于 断开 的状态,滑动变阻器的滑片P应放在电阻最 大 的位置。
断开
大
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(2)仔细检查电路,发现有一根导线连接错误,请你在图甲中错误的导线上画“×”,并用笔画线表示导线画出正确的导线连接。
如图所示
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(3)正确连接电路后,闭合开关,调节滑动变阻器的滑片P,当电压表的示数为2 V时,观察到电流表示数如图乙所示,记下数据并算出电阻R为 10 Ω。
(4)继续向 A (填“A”或“B”)端移动滑片P,适当增大电阻为R的电阻器两端的电压,并通过多次测量计算电阻的平均值,从而减小实验误差。
10
A
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测量小灯泡的电阻
【设计与进行实验】
1. 测量电阻的实验原理:R=。
2. 滑动变阻器在电路中的作用:保护电路,改变小灯泡两端的电压。
3. 多次测量的目的:测量不同电压下小灯泡的电阻。
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【交流与反思】
4. 小灯泡的UI图像不是直线的原因:小灯泡的电阻受温度影响。
5. 不能求小灯泡电阻平均值的原因:小灯泡的电阻受温度影响,不是定值。
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【例2】 小张同学在做“测量小灯泡电阻”的实验中,所用器材如下:两节新干电池,标有2.5 V相同规格灯泡若干,电阻分别为R1、R2的两个滑动变阻器,它们的规格分别为“10 Ω 1 A”“20 Ω 2 A”,开关、导线若干。
(1)请你根据图甲,用笔画线表示导线,将图乙中的实物电路连接完整(要求:滑动变阻器滑片P向右移动时灯泡变亮,且导线不交叉)。
如图所示
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(2)闭合开关前,应将滑片P置于 A (填“A”或“B”)端。移动滑片P,依次测得6组数据,如下表所示。其中第2次实验时电流表表盘如图丙所示,此时电路中的电流为 0.2 A。
实验次数 1 2 3 4 5 6
电压U/V 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 2.8
电流I/A 0.16 0.22 0.25 0.28 0.29
A
0.2
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(3)第4次实验时小灯泡的电阻为 8 Ω。
由表中数据可知,小张选用的滑动变阻器应是电阻为 R2 (填“R1”或“R2”)的滑动变阻器。
(4)小张将这6组数据算得的电阻取平均值作为小灯泡的电阻,这种数据处理方式是 不合理 (填“合理”或“不合理”)的。
8
R2
不合理
实验次数 1 2 3 4 5 6
电压U/V 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 2.8
电流I/A 0.16 0.22 0.25 0.28 0.29
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【能力提升】
(5)在某次测量中,调节滑动变阻器滑片到某一位置,电压表示数为2.2 V,要测小灯泡正常发光时的电阻,应将滑片适当地向 B (填“A”或“B”)端移动,同时眼睛应观察 电压表 示数。
(6)分析表中实验数据,发现随着电压增大,小灯泡电阻 变大 (填“变大”或“变小”),原因是 灯丝电阻受温度影响 。
B
电压表
变大
灯丝电阻受温度影响
实验次数 1 2 3 4 5 6
电压U/V 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 2.8
电流I/A 0.16 0.22 0.25 0.28 0.29
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(7)查阅有关资料后得知,电压表工作时,其内部有微弱电流通过。据此分析,所测量的小灯泡正常发光时的电阻 偏小 (填“偏大”或“偏小”)。
偏小
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课时2:电阻的测量
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湖北真题精选
NO.2
伏安法测电阻
【例】 (2024•湖北)某小组想测量标有“2.5 V 0.3 A”的小灯泡在不同工作状态下的电阻,设计了如图甲所示实验电路,电源电压不变。
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(1)请用笔画线表示导线将图甲中实物电路连接完整。
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(2)移动滑动变阻器的滑片至最 左 端后闭合开关,使电路中的电流在开始测量时最小。向另一端移动滑片,观察到小灯泡在电压达到0.42 V时开始发光,此时电流表示数如图乙所示,读数为 0.12 A。
左
0.12
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(3)根据实验数据绘制UI图像如图丙所示,小灯泡未发光时电阻可能为 B 。(填字母)
A. 0 Ω B. 3.1 Ω
C. 3.5 Ω D. 8.3 Ω
(4)随着电流增大,滑动变阻器两端的电压 减小 ,小灯泡的电阻 增大 ,整个电路中的电阻 减小 。(均填“增大”“减小”或“不变”)
B
减小
增
大
减小
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