14.2 变阻器(导学案)物理新教材苏科版九年级上册
2026-09-01
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摘要:
该初中物理导学案聚焦“变阻器”核心内容,涵盖滑动变阻器的原理、构造、使用方法及电阻箱、电位器等知识点。通过“用铅笔芯改变电路中电流”的实验导入,衔接电阻概念,搭建从具体现象到抽象原理的学习支架。
以科学探究为主线,设计“活动14.3”“14.4”等实验及表格记录,结合“三步判断法”“记忆口诀”培养科学思维,联系调光灯、油箱油量测定等实际应用渗透科学态度与责任,助力学生自主建构知识,提升解决问题能力。
内容正文:
14.2 变阻器(导学案)
【学习目标】
1. 知道变阻器能连续改变接入电路的电阻,从而改变电路中的电流。
2. 知道滑动变阻器的构造、符号和铭牌上各参数的含义。
3. 会判断“一上一下”与“同上同下”两类接法的效果,能按要求把滑动变阻器接入电路。
4. 知道电阻箱、电位器也是常见的变阻器,会读出电阻箱的阻值。
【学习重点】
1. 滑动变阻器的构造与原理。2. 滑动变阻器的使用方法。
【学习难点】判断不同接线柱组合下,移动滑片引起的电阻和电流变化。
【自主预习】阅读教材,完成以下问题:
1. 调节接入电路的铅笔芯长度,可以连续改变接入电路的电阻,从而连续改变电流的大小。根据这一原理,人们发明了滑动变阻器。
2. 滑动变阻器的主要部件有滑片P、金属杆、瓷管和电阻丝等。电阻丝表面涂有绝缘漆,密绕在瓷管上。
3. 电阻丝的两端分别与接线柱A、B相连;金属杆两端的接线柱C、D都能通过滑片P与电阻丝相连接。
4. 滑动变阻器的铭牌上通常标有最大电阻和允许通过的最大电流。
5. 要用滑动变阻器改变电流的大小,必须选择一上一下两个接线柱接入电路;接通电路前应把滑片移到使接入电阻最大的位置,目的是保护电路。
【课堂探究】
探究一、怎样改变电阻
1. 活动14.3 用铅笔芯改变电路中的电流
用小刀将铅笔剖成两半,留下附着铅笔芯的那一半,按图14-8连接到电路中。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。
2. 议一议
(1)M端向左(靠近N端)移动时,接入电路的铅笔芯变短,电阻变小,电流变大,灯泡变亮。
(2)M端向右(远离N端)移动时,接入电路的铅笔芯变长,电阻变大,电流变小,灯泡变暗。
(3)引起电流连续变化的原因是:接入电路的铅笔芯长度在连续改变,导致接入电路的电阻连续改变。
【说明】铅笔芯的主要成分是石墨,属于导体,但电阻比金属大得多,所以适合做这个实验。
【例题1】如图所示是小雨自制的简易调光灯,其中铅笔芯是 ______(选填“导体”或“绝缘体”),闭合开关,回形针沿铅笔芯向左移动过程中灯的亮度会 ______(选填“变亮”、“变暗”或“不变”)。
【答案】导体;变亮
【详解】[1]铅笔芯容易导电,是导体。
[2]闭合开关,回形针沿铅笔芯向左移动过程中,铅笔芯接入电路的长度变小,电阻变小,电路中电流变大,灯的亮度会变亮。
探究二、滑动变阻器
1. 构造
主要部件:滑片P、金属杆、瓷管和电阻丝。电阻丝的两端分别与接线柱A、B相连,金属杆两端的接线柱C、D都能通过滑片P与电阻丝相连接。
2. 三个关键点
(1)电阻丝涂绝缘漆并密绕:绝缘漆使相邻线圈之间不导电,电流必须沿电阻丝绕行;密绕是为了在有限的瓷管上绕入更长的电阻丝。
(2)滑片P与电阻丝接触处的绝缘漆已被刮去,所以电流可以从滑片处流入或流出电阻丝。
(3)金属杆的电阻几乎为零,所以C、D与滑片P可看作等电位。
3. 符号与铭牌
铭牌上标有“20Ω 2A”,表示最大电阻是20Ω,允许通过的最大电流是2A,使用时电流不能超过2A,否则会因过热而损坏。
【例题2】滑动变阻器是实验时常用的电学器材,关于图片中滑动变阻器的说法中正确的是( )
A.此滑动变阻器允许接入电路的最大阻值50Ω
B.当通过此滑动变阻器的电流为3A时,可以安全使用
C.当此滑动变阻器同时接入下方两接线柱时,相当于接入导线
D.滑动变阻器是通过改变接入导体的材料来改变阻值
【答案】A
【详解】A.从滑动变阻器的铭牌上可以看出,“50Ω”表示此滑动变阻器的最大阻值为50Ω,故A正确;
B.从滑动变阻器的铭牌上可以看出,“1.6A”表示此滑动变阻器允许通过的最大电流为1.6A。当通过的电流为3A时,由于3A>1.6A,超过了其允许的最大电流,滑动变阻器会被烧坏,不能安全使用,故B错误;
C.当此滑动变阻器同时接入下方两接线柱时,是将整个电阻丝接入电路,此时它相当于一个阻值为50Ω的定值电阻,而不是相当于接入一根导线,故C错误;
D.滑动变阻器的工作原理是:在材料和横截面积一定的情况下,通过改变接入电路中电阻丝的长度来改变电阻的大小。它不是通过改变导体的材料来改变阻值的,故D错误。
故选A。
探究三、活动14.4 学习使用滑动变阻器
1. 想一想
(1)四个接线柱中任选两个接入电路,共有六种接法:A、D A、C B、D B、C A、B C、D。
(2)若把A、D接入电路,电流从A流入,沿电阻丝流到滑片P处,再经滑片、金属杆从D流出——接入电路的是A到P之间的那段电阻丝。
2. 做一做
按图14-10连接电路,依次把接线柱接入M、N两点间,闭合开关移动滑片P,把现象记录在下表中。
实验序号
使用的接线柱
滑片P移动的方向
灯泡亮度的变化
电流表示数的变化
①
A、D
②
A、C
③
B、D
④
B、C
⑤
A、B
⑥
C、D
3. 实验结论
(1)接A、D或A、C(一上一下,下接A):滑片P向右移动时,接入的A—P段电阻丝变长,电阻变大,电流变小,灯泡变暗。
(2)接B、D或B、C(一上一下,下接B):滑片P向右移动时,接入的B—P段电阻丝变短,电阻变小,电流变大,灯泡变亮。
(3)接A、B(同下):接入的是全部电阻丝,电阻始终最大,移动滑片时灯泡亮度和电流表示数都不变。
(4)接C、D(同上):接入的只是金属杆,电阻几乎为零,移动滑片时灯泡最亮、电流最大且都不变。
4. 议一议
(1)滑动变阻器是通过移动滑片P,改变接入电路的电阻丝长度来改变电阻的。
(2)要改变电路中电流的大小,必须选择一上一下两个接线柱接入电路。
(3)接通电路前应把滑片移到接入阻值最大处,因为这样闭合开关瞬间电路中的电流最小,可以保护电路中的元件不被过大的电流损坏。
【记忆口诀】“一上一下”能调节,接入的是下面那个接线柱到滑片之间的那段电阻丝;“同上同下”不能调节。
【例题3】如图是滑动变阻器的结构示意图,将接线柱A、D接入电路中,滑动变阻器连入电路的电阻丝是______段(选填“AP”或“BP”),当滑片P向右滑动时,接入电路中的电阻将______(选填“变大”“变小”或“不变”),滑动变阻器铭牌上标有“20Ω,1A”的字样,它的意思是______。
【答案】AP;变大;该滑动变阻器的最大阻值为20Ω,允许通过的最大电流为1A
【详解】【小题1】[1]由图可知,将接线柱A和D接入电路,电流从D接线柱流入,经过金属杆到达滑片P,再通过滑片P下方的电阻丝流向A接线柱。因此,接入电路的电阻丝是滑片P与接线柱A之间的部分,即AP段。
[2]当滑片P向右滑动时,AP段电阻丝的长度变长,其接入电路的电阻将变大。
[3]滑动变阻器铭牌上标有“20Ω,1A”的字样表示该滑动变阻器的最大阻值为20Ω,允许通过的最大电流为1A。
探究四、其他变阻器与实践与练习
1. 电阻箱与电位器
【电阻箱】通过旋转旋钮改变接入电路的电阻,可以直接读出准确的阻值,但阻值只能一挡一挡地跳变,不能连续调节。【电位器】常用于收音机、音响的音量调节,原理与滑动变阻器相同。
2. 实践与练习
(1)某滑动变阻器铭牌上标有“10Ω 2A”,“10Ω”表示最大电阻是10Ω;“2A”表示允许通过的最大电流是2A。
(2)观察图14-13所示的电阻箱,它此时的电阻是多少欧?该电阻箱的最大电阻是多少欧?
【解答】四个旋钮分别指1、2、5、8,R=1×1000Ω+2×100Ω+5×10Ω+8×1Ω=1258Ω;四个旋钮都拨到9时最大,为9999Ω。优点是能读出准确的阻值,缺点是不能连续调节。
(3)要求闭合开关后滑片P向D端移动时灯泡L变暗、电流表示数减小,应怎样连接?
【解答】P向D端(右端)移动时电流要变小,说明接入的电阻丝要变长,因此下面应选A接线柱,上面选C或D中的一个,把电源、开关、灯泡L、电流表和滑动变阻器串联成一个回路。
(4)图14-15是自动测定油箱内油量的简易装置,试说明其工作原理。
【解答】油量减少时浮标下降,通过杠杆使滑片移动,接入电路的电阻发生改变,电路中的电流随之改变,由电流表改装成的油量表指针偏转角度也随之改变,从刻度上就能读出油量的多少。
【例题4】如图是自动测定油箱内油量的装置,油量表相当于___________(选填“电流表”或“电压表”),当油位上升时,R₁接入电路的电阻变___________(选填“大”、“小”)。
【答案】电流表;小
【详解】[1]由图可知油量表串联在整个电路中,因此油量表相当于电流表。
[2]当油位上升时,浮标上浮,通过杠杆带动滑片下移,R₁接入电路的电阻丝长度变短,因此R₁接入电路的电阻变小。
【精讲点拨】
1. 判断接法只看“下面接的是A还是B”:接A时,滑片右移电阻变大;接B时,滑片右移电阻变小。上面接C还是D不影响结果——因为金属杆几乎没有电阻。
2. 三步判断法:①看电流从哪个接线柱进、哪个出;②找出接入的那段电阻丝(下面接线柱到滑片之间);③滑片移动使这段变长还是变短,长→电阻大→电流小→灯暗。
3. “同上同下”是两种极端:同下(A、B)接入全部电阻丝,阻值恒为最大;同上(C、D)只接金属杆,阻值近似为零,相当于一根导线,此时电路电流最大,容易损坏元件。
4. 闭合开关前把滑片调到阻值最大处,是电学实验的通用规范,后面探究欧姆定律、测小灯泡电阻时都要这样做。
5. 铭牌两个参数各管一头:“××Ω”是能提供的最大阻值(决定调节范围),“××A”是能承受的最大电流(决定使用安全)。
【归纳整理】14.2 变阻器
一、原理:改变接入电路的电阻丝长度→改变电阻→改变电流。
二、构造:滑片P、金属杆、瓷管、电阻丝;A、B接电阻丝两端,C、D接金属杆两端。
三、接法:“一上一下”可调节(接入下面接线柱到滑片之间的电阻丝);“同上同下”不可调节。
四、铭牌:最大电阻+允许通过的最大电流。
五、规范:闭合开关前把滑片移到阻值最大处。
六、其他变阻器:电阻箱(阻值准确、不能连续调)、电位器。
【课堂练习】
1.如图所示电阻箱,此时的电阻值是( )
A.45Ω B.54Ω C.4500Ω D.5400Ω
【答案】B
【详解】如图,该电阻箱的电阻值R=0×1000Ω+0×100Ω+5×10Ω+4×1Ω=54Ω,故ACD不符合题意,B符合题意。
故选B。
2.如图所示是滑动变阻器连入电路的四种接法,当滑片P向左滑动时,连入电路的电阻变大的是( )
A. B. C. D.
【答案】D
【详解】A.滑动变阻器只将金属杆接入了电路,相当于只接入导线,滑片失去作用,移动滑片,电阻不变,故A不符合题意;
B.滑动变阻器接入了左半段,滑片左移,连入电路的电阻丝变短,电阻变小,故B不符合题意;
C.滑动变阻器接入了左半段,滑片左移,连入电路的电阻丝变短,电阻变小,故C不符合题意;
D.滑动变阻器接入了右半段,滑片左移,连入电路的电阻丝变长,电阻变大,故D符合题意。
故选D。
3.滑动变阻器是通过改变接入电路中电阻丝的 ___________来改变电阻的。如图甲所示,当滑片向C端移动时,它接入电路的电阻值将 ___________(选填“变大”、“变小”或“不变”)。电阻箱是一种能够表示出电阻值的变阻器,如图乙中电阻箱的读数是 ___________Ω。
【答案】长度;变小;2029
【详解】[1]滑动变阻器是通过滑片的移动来改变接入电路中电阻丝的长度来改变电阻的。
[2]由图可知,滑动变阻器的A、C两接线柱接入电路,当滑片向C端移动时,滑片与C之间的电阻丝长度变短,其电阻变小。
[3]电阻箱的示数为R=2×1000Ω+0×100Ω+2×10Ω+9×1Ω=2029Ω
4.如图甲所示为某亮度可调节台灯,图乙为其用于调光的电位器结构图。为实现调光功能,电位器应与灯泡________(选填“串联”“并联”)。将a、b接片线端接入电路,为使灯变暗,应________(选填“顺时针”或“逆时针”)旋动滑片。关于电位器上的电阻丝材料,应该选用________(选填“铜丝”或“镍铬合金丝”)。
【答案】串联;顺时针;镍铬合金丝
【详解】【小题1】[1]电位器是一种可变电阻,用来调节电路中的电流,要改变灯泡的亮度,必须改变通过灯泡的电流大小,因此只有当电位器与灯泡串联时,才能改变整个电路的总电阻,从而改变电流。如果并联,电位器只是分流,无法有效控制灯泡的电流。
[2]由图乙,a、b接线端接入电路,为使灯变暗,即减小通过灯泡的电流,应该增大电路中的电阻,灯泡电阻变大,因此需要电位器接入电路的阻值增大,即将滑片顺时针旋动。
[3]电位器需要较大的电阻,以便有效调节电流,铜丝电阻率很小,不适合做电阻丝,镍铬合金丝电阻率大,耐高温,适合做电位器的电阻丝,所以选择镍铬合金丝。
5.电动汽车上的“油门”系统其结构原理如图甲、乙所示。图甲中的O、E、F为变阻器的三个接线柱,驾驶员踩下“油门”时,电路中变阻器阻值减小,电流变大,电动机的转速变大。图甲中汽车变阻器上旋钮滑片的材料应选用___________(选填“导体”或“绝缘体”);图乙电路中M、N应分别与图甲中的___________(选填“E、O”、“O、F”或“E、F”)接线柱相连。
【答案】导体;E、O
【详解】[1]为了使变阻器能够正常工作,旋钮滑片需要能够导电,从而改变接入电路的电阻大小。而导体具有良好的导电性,绝缘体则不善于导电,所以旋钮滑片的材料应选用导体。
[2]已知驾驶员踩下“油门”时,电路中变阻器阻值减小,电流变大。在滑动变阻器中,要使阻值减小,需要让接入电路的电阻丝长度变短。当M、N分别与E、O接线柱相连时,滑片向右移动(相当于踩下“油门”),接入电路的电阻丝长度变短,电阻减小,符合题目要求;若M、N分别与O、F接线柱相连,滑片向右移动时,接入电路的电阻丝长度变长,电阻增大,不符合要求;若M、N分别与E、F接线柱相连,此时接入电路的电阻为定值,滑片移动不会改变电阻大小,也不符合要求。
6.如图1所示,小明用铅笔芯做滑动变阻器,设计并制作一个模拟的调光灯。器材有:电池(电压为3V)、小灯泡(2.5V 0.3A)、铅笔芯、金属回形针、开关、导线、电流表。
环节一 探究改变铅笔芯电阻的方法
AB为铅笔芯,P为鳄鱼夹。移动鳄鱼夹P,用刻度尺测量铅笔芯AP段的长度L,闭合开关记录电流表的示数。
(1)实验中铅笔芯的电阻大小可以通过 ___________来反映;
(2)分析表格可以得到结论:___________;
环节二 模拟调光灯
将铅笔芯、小灯泡等器材按照如图2所示的方式连接。
(3)闭合开关,导线与铅笔芯左端固定,回形针向左移,小灯泡亮度变___________;
(4)为了安全使用调光灯,可将电流表 ___________联接入电路,调节回形针的位置,当电流表的示数为 ___________A时,在铅笔芯上标记此时回形针的位置O(图中未标出);
(5)甲、乙两根铅笔芯的长度都是10cm,甲的电阻为20Ω,乙的电阻为10Ω。调节效果可以从两个方面评价:一是小灯泡亮度的变化范围,回形针移动一定距离时,电阻变化越小调节精度越高。则铅笔芯甲和乙相比 ___________。
A.调节范围大,调节精度高
B.调节范围大,调节精度低
C.调节范围小,调节精度高
D.调节范围小,调节精度低
【答案】(1)电流表示数
(2)见解析
(3)亮
(4) 串 0.3
(5)B
【详解】(1)实验中通过电流表示数反映电阻大小,用到了转换法,电流表示数越大,表示电阻越小。
(2)根据表格数据,连入电路的电阻越长,电流表示数越小,表示电阻越大,说明在材料和横截面积一定时,长度越长,电阻越大。
(3)导线与铅笔芯左端固定,回形针向左移,铅笔芯接入电路的电阻变小,电路中的电流变大,小灯泡亮度变亮。
(4)[1][2]由电流表的使用可知,电流表应该与所测电路串联,为了安全使用调光灯,电路电流不能超过它的额定电流0.3A,因此当电流表示数为0.3A时,在铅笔芯上标记回形针的位置,铅笔芯连入电路中的电阻不能小于这一值。
(5)甲、乙两根铅笔芯的长度都是10cm,甲的电阻为20Ω,乙的电阻为10Ω,甲的电阻比乙的电阻大,因此甲电阻串联在电路中电阻阻值变化范围大,对应小灯泡亮度的变化范围大;回形针移动一定距离时,电阻变化越小调节精度越高,假设甲乙移动长度为l,甲电阻变化为ΔR甲=l×20Ω/10cm
乙电阻变化为ΔR乙=l×10Ω/10cm<ΔR甲
乙电阻变化小,乙电阻的精确度高,则铅笔芯甲和乙相比,调节范围大,调节精度低,故选B。
【课后反思】
本节课学习中,你有哪些收获,还有哪些问题?
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14.2 变阻器(导学案)
【学习目标】
1. 知道变阻器能连续改变接入电路的电阻,从而改变电路中的电流。
2. 知道滑动变阻器的构造、符号和铭牌上各参数的含义。
3. 会判断“一上一下”与“同上同下”两类接法的效果,能按要求把滑动变阻器接入电路。
4. 知道电阻箱、电位器也是常见的变阻器,会读出电阻箱的阻值。
【学习重点】
1. 滑动变阻器的构造与原理。2. 滑动变阻器的使用方法。
【学习难点】判断不同接线柱组合下,移动滑片引起的电阻和电流变化。
【自主预习】阅读教材,完成以下问题:
1. 调节接入电路的铅笔芯 ,可以连续改变接入电路的 ,从而连续改变 的大小。根据这一原理,人们发明了 。
2. 滑动变阻器的主要部件有 、 、 和 等。电阻丝表面涂有 ,密绕在瓷管上。
3. 电阻丝的两端分别与接线柱 、 相连;金属杆两端的接线柱 、 都能通过滑片P与电阻丝相连接。
4. 滑动变阻器的铭牌上通常标有 和 。
5. 要用滑动变阻器改变电流的大小,必须选择 两个接线柱接入电路;接通电路前应把滑片移到使接入电阻 的位置,目的是 。
【课堂探究】
探究一、怎样改变电阻
1. 活动14.3 用铅笔芯改变电路中的电流
用小刀将铅笔剖成两半,留下附着铅笔芯的那一半,按图14-8连接到电路中。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。
2. 议一议
(1)M端向左(靠近N端)移动时,接入电路的铅笔芯变 ,电阻变 ,电流变 ,灯泡变 。
(2)M端向右(远离N端)移动时,接入电路的铅笔芯变 ,电阻变 ,电流变 ,灯泡变 。
(3)引起电流连续变化的原因是:接入电路的铅笔芯 在连续改变,导致接入电路的 连续改变。
【说明】铅笔芯的主要成分是 ,属于导体,但电阻比金属大得多,所以适合做这个实验。
【例题1】如图所示是小雨自制的简易调光灯,其中铅笔芯是 ______(选填“导体”或“绝缘体”),闭合开关,回形针沿铅笔芯向左移动过程中灯的亮度会 ______(选填“变亮”、“变暗”或“不变”)。
探究二、滑动变阻器
1. 构造
主要部件: 、 、 和 。电阻丝的两端分别与接线柱 、 相连,金属杆两端的接线柱 、 都能通过滑片P与电阻丝相连接。
2. 三个关键点
(1)电阻丝涂绝缘漆并密绕:绝缘漆使相邻线圈之间 ,电流必须沿电阻丝绕行;密绕是为了在有限的瓷管上绕入更 的电阻丝。
(2)滑片P与电阻丝接触处的绝缘漆已被 ,所以电流可以从滑片处流入或流出电阻丝。
(3)金属杆的电阻几乎为 ,所以C、D与滑片P可看作等电位。
3. 符号与铭牌
铭牌上标有“20Ω 2A”,表示最大电阻是 ,允许通过的最大电流是 ,使用时电流不能超过2A,否则会因过热而 。
【例题2】滑动变阻器是实验时常用的电学器材,关于图片中滑动变阻器的说法中正确的是( )
A.此滑动变阻器允许接入电路的最大阻值50Ω
B.当通过此滑动变阻器的电流为3A时,可以安全使用
C.当此滑动变阻器同时接入下方两接线柱时,相当于接入导线
D.滑动变阻器是通过改变接入导体的材料来改变阻值
探究三、活动14.4 学习使用滑动变阻器
1. 想一想
(1)四个接线柱中任选两个接入电路,共有 种接法:A、D A、C B、D B、C A、B C、D。
(2)若把A、D接入电路,电流从A流入,沿电阻丝流到 处,再经滑片、金属杆从D流出——接入电路的是 之间的那段电阻丝。
2. 做一做
按图14-10连接电路,依次把接线柱接入M、N两点间,闭合开关移动滑片P,把现象记录在下表中。
实验序号
使用的接线柱
滑片P移动的方向
灯泡亮度的变化
电流表示数的变化
①
A、D
②
A、C
③
B、D
④
B、C
⑤
A、B
⑥
C、D
3. 实验结论
(1)接A、D或A、C(一上一下,下接A):滑片P向右移动时,接入的A—P段电阻丝变 ,电阻变 ,电流变 ,灯泡变 。
(2)接B、D或B、C(一上一下,下接B):滑片P向右移动时,接入的B—P段电阻丝变 ,电阻变 ,电流变 ,灯泡变 。
(3)接A、B(同下):接入的是 电阻丝,电阻始终 ,移动滑片时灯泡亮度和电流表示数都 。
(4)接C、D(同上):接入的只是 ,电阻几乎为 ,移动滑片时灯泡最 、电流最 且都不变。
4. 议一议
(1)滑动变阻器是通过移动滑片P,改变接入电路的电阻丝 来改变电阻的。
(2)要改变电路中电流的大小,必须选择 两个接线柱接入电路。
(3)接通电路前应把滑片移到接入阻值 处,因为这样闭合开关瞬间电路中的电流最 ,可以 中的元件不被过大的电流损坏。
【记忆口诀】“一上一下”能调节,接入的是 那个接线柱到滑片之间的那段电阻丝;“同上同下”不能调节。
【例题3】如图是滑动变阻器的结构示意图,将接线柱A、D接入电路中,滑动变阻器连入电路的电阻丝是______段(选填“AP”或“BP”),当滑片P向右滑动时,接入电路中的电阻将______(选填“变大”“变小”或“不变”),滑动变阻器铭牌上标有“20Ω,1A”的字样,它的意思是______。
探究四、其他变阻器与实践与练习
1. 电阻箱与电位器
【电阻箱】通过旋转旋钮改变接入电路的电阻,可以直接读出 的阻值,但阻值只能一挡一挡地跳变,不能 调节。【电位器】常用于收音机、音响的 调节,原理与滑动变阻器相同。
2. 实践与练习
(1)某滑动变阻器铭牌上标有“10Ω 2A”,“10Ω”表示 ;“2A”表示 。
(2)观察图14-13所示的电阻箱,它此时的电阻是多少欧?该电阻箱的最大电阻是多少欧?
【解答】四个旋钮分别指1、2、5、8,R=1×1000Ω+2×100Ω+5×10Ω+8×1Ω= Ω;四个旋钮都拨到9时最大,为 Ω。优点是能读出 的阻值,缺点是不能 调节。
(3)要求闭合开关后滑片P向D端移动时灯泡L变暗、电流表示数减小,应怎样连接?
【解答】P向D端(右端)移动时电流要变小,说明接入的电阻丝要变 ,因此下面应选 接线柱,上面选C或D中的一个,把电源、开关、灯泡L、电流表和滑动变阻器 成一个回路。
(4)图14-15是自动测定油箱内油量的简易装置,试说明其工作原理。
【解答】油量减少时浮标 ,通过杠杆使滑片移动,接入电路的 发生改变,电路中的 随之改变,由电流表改装成的油量表指针偏转角度也随之改变,从刻度上就能读出油量的多少。
【例题4】如图是自动测定油箱内油量的装置,油量表相当于___________(选填“电流表”或“电压表”),当油位上升时,R₁接入电路的电阻变___________(选填“大”、“小”)。
【精讲点拨】
1. 判断接法只看“下面接的是A还是B”:接A时,滑片右移电阻变大;接B时,滑片右移电阻变小。上面接C还是D不影响结果——因为金属杆几乎没有电阻。
2. 三步判断法:①看电流从哪个接线柱进、哪个出;②找出接入的那段电阻丝(下面接线柱到滑片之间);③滑片移动使这段变长还是变短,长→电阻大→电流小→灯暗。
3. “同上同下”是两种极端:同下(A、B)接入全部电阻丝,阻值恒为最大;同上(C、D)只接金属杆,阻值近似为零,相当于一根导线,此时电路电流最大,容易损坏元件。
4. 闭合开关前把滑片调到阻值最大处,是电学实验的通用规范,后面探究欧姆定律、测小灯泡电阻时都要这样做。
5. 铭牌两个参数各管一头:“××Ω”是能提供的最大阻值(决定调节范围),“××A”是能承受的最大电流(决定使用安全)。
【归纳整理】14.2 变阻器
一、原理:改变接入电路的电阻丝长度→改变电阻→改变电流。
二、构造:滑片P、金属杆、瓷管、电阻丝;A、B接电阻丝两端,C、D接金属杆两端。
三、接法:“一上一下”可调节(接入下面接线柱到滑片之间的电阻丝);“同上同下”不可调节。
四、铭牌:最大电阻+允许通过的最大电流。
五、规范:闭合开关前把滑片移到阻值最大处。
六、其他变阻器:电阻箱(阻值准确、不能连续调)、电位器。
【课堂练习】
1.如图所示电阻箱,此时的电阻值是( )
A.45Ω B.54Ω C.4500Ω D.5400Ω
2.如图所示是滑动变阻器连入电路的四种接法,当滑片P向左滑动时,连入电路的电阻变大的是( )
A. B. C. D.
3.滑动变阻器是通过改变接入电路中电阻丝的 ___________来改变电阻的。如图甲所示,当滑片向C端移动时,它接入电路的电阻值将 ___________(选填“变大”、“变小”或“不变”)。电阻箱是一种能够表示出电阻值的变阻器,如图乙中电阻箱的读数是 ___________Ω。
4.如图甲所示为某亮度可调节台灯,图乙为其用于调光的电位器结构图。为实现调光功能,电位器应与灯泡________(选填“串联”“并联”)。将a、b接片线端接入电路,为使灯变暗,应________(选填“顺时针”或“逆时针”)旋动滑片。关于电位器上的电阻丝材料,应该选用________(选填“铜丝”或“镍铬合金丝”)。
5.电动汽车上的“油门”系统其结构原理如图甲、乙所示。图甲中的O、E、F为变阻器的三个接线柱,驾驶员踩下“油门”时,电路中变阻器阻值减小,电流变大,电动机的转速变大。图甲中汽车变阻器上旋钮滑片的材料应选用___________(选填“导体”或“绝缘体”);图乙电路中M、N应分别与图甲中的___________(选填“E、O”、“O、F”或“E、F”)接线柱相连。
6.如图1所示,小明用铅笔芯做滑动变阻器,设计并制作一个模拟的调光灯。器材有:电池(电压为3V)、小灯泡(2.5V 0.3A)、铅笔芯、金属回形针、开关、导线、电流表。
环节一 探究改变铅笔芯电阻的方法
AB为铅笔芯,P为鳄鱼夹。移动鳄鱼夹P,用刻度尺测量铅笔芯AP段的长度L,闭合开关记录电流表的示数。
(1)实验中铅笔芯的电阻大小可以通过 ___________来反映;
(2)分析表格可以得到结论:___________;
环节二 模拟调光灯
将铅笔芯、小灯泡等器材按照如图2所示的方式连接。
(3)闭合开关,导线与铅笔芯左端固定,回形针向左移,小灯泡亮度变___________;
(4)为了安全使用调光灯,可将电流表 ___________联接入电路,调节回形针的位置,当电流表的示数为 ___________A时,在铅笔芯上标记此时回形针的位置O(图中未标出);
(5)甲、乙两根铅笔芯的长度都是10cm,甲的电阻为20Ω,乙的电阻为10Ω。调节效果可以从两个方面评价:一是小灯泡亮度的变化范围,回形针移动一定距离时,电阻变化越小调节精度越高。则铅笔芯甲和乙相比 ___________。
A.调节范围大,调节精度高
B.调节范围大,调节精度低
C.调节范围小,调节精度高
D.调节范围小,调节精度低
【课后反思】
本节课学习中,你有哪些收获,还有哪些问题?
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