16.4 变阻器（教学课件）物理新教材人教版九年级全一册

物理九年级全一册 •人教版 第十六章 电压和电阻 第4节 变阻器 学习目标——物理学科素养 01 物理观念 知道变阻器的构造、工作原理，掌握滑动变阻器的使用方法，了解变阻器在生活中的应用。 02 科学思维 通过分析滑片移动引起电阻变化的过程，学会判断接入电路电阻大小变化，建立 “长度→电阻→电流” 的逻辑关系。 03 科学探究 动手实验探究滑动变阻器的接法，归纳 “一上一下” 接线规则，提升电路操作与现象观察能力。 04 科学态度与责任 体会变阻器在台灯、音量旋钮等生活实例中的价值，养成规范操作电学实验、爱护器材的习惯。 教学重难点 教学重点 教学难点 1. 滑动变阻器的构造、工作原理、铭牌参数的物理意义； 2. 滑动变阻器“一上一下”的正确接法及正误接法的对比区分； 3. 滑动变阻器的实验操作规范与电路保护作用。 1. 滑动变阻器的构造、工作原理、铭牌参数的物理意义； 2. 滑动变阻器“一上一下”的正确接法及正误接法的对比区分； 3. 滑动变阻器的实验操作规范与电路保护作用。 家里的可调台灯为什么可以实现灯光由暗变亮、由亮变暗？电风扇旋钮为什么可以调节风速大小？ 课堂引入 可调节台灯 电风扇 分析1：改变接入台灯（或风扇）两端的电源电压，可以改变灯泡的亮度 不足之处：亮度不能连续调节 较暗 较亮 思考：要使灯泡的亮度连续可调，可以采用什么方法? 课堂引入 接入一节干电池 接入两节干电池 思考：影响导体电阻大小的因素有哪些? 材料、 长度、 横截面积、 温度 这些因素哪个更容易改变呢？ 分析2：改变接入电路中的电阻，也可改变灯泡的亮度 课堂引入 知识点1 变阻器 知识点1：变阻器 探究新知 演示实验 1. 实验：改变小灯泡的亮度 选取一根自动铅笔芯，如图所示。使铅笔芯一端的夹子固定，移动另一端的夹子，观察小灯泡的亮度。 小灯泡的亮度是怎样变化的？为什么会这样变化？ 视频：用铅笔芯控制小灯泡的亮度 【实验现象】 知识点1：变阻器 探究新知 【现象分析】 改变连入电路中的 _____________，可以改变接入电路中的______，从而可以改变电路中的______。 当铅笔芯连入电路中的长度变长时，灯泡亮度______。 当铅笔芯连入电路中的长度变短时，灯泡亮度______。 变暗 变亮 【实验结论】 改变接入电路的导体的长度，可以改变电阻。 电阻丝的长度 电阻 电流 （1）定义：能改变接入电路中电阻大小的元件叫做变阻器。 滑动变阻器： 能逐渐改变连入电路的电阻，但不能够显示连入电路的电阻值。 电阻箱： 能准确表示连入电路的电阻值，但不能连续改变电阻值。 （2）常见的变阻器 注意：滑动变阻器和电阻箱在接入电路中时，闭合开关之前，都应调节到最大阻值。 知识点1：变阻器 探究新知 2. 变阻器 3. 滑动变阻器 （1）滑动变阻器的结构 知识点1：变阻器 探究新知 接线柱 接线柱 电阻 线圈 滑片 金属杆 接线柱 接线柱 瓷筒 电阻丝外部涂有绝缘层，绕在瓷筒上，它的两端连在A、B接线柱上，滑片P通过金属杆与C、D接线柱相连。电阻丝与滑片的接触部分的绝缘层已被刮去，二者能良好接触。 通过改变接入电路中电阻丝的长度来改变接入电阻的大小，从而改变电路中电流的大小。 （5）工作原理 知识点1：变阻器 探究新知 （3）实物图与原理图： 实物图 原理图 为什么与滑片接触处的电阻丝的绝缘层被刮去? 电阻丝外面涂着绝缘层，为了使电阻丝与滑片相连，与滑片接触的地方的绝缘层已被刮掉。 （4）在电路图中的符号： 知识点1：变阻器 探究新知 （5）滑动变阻器的作用 ①通过改变滑动变阻器接入电路中的电阻，来改变电路中的电流和部分电路两端的电压； ②保护电路 注意：滑动变阻器正确连入电路后，在闭合开关前，要把滑片滑到阻值最大处。 知识点1：变阻器 探究新知 （6）滑动变阻器的铭牌及意义 “20Ω”表示滑动变阻器的最大阻值为20Ω（或阻值的调节范围0~20Ω）； “2A”表示变阻器允许通过的最大电流为2A。 标有“50Ω、5A”的字样，它的意义是什么? 知识点1：变阻器 探究新知 【典例1】（25-26九年级上·江苏扬州·阶段检测）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 【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，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。 A 知识点2 滑动变阻器的使用 知识点2：滑动变阻器的使用 探究新知 思考：滑动变阻器如何选择两个接线柱呢? 有几种接法? 要使滑动变阻器和用电器中的电流相同，滑动变阻器应该与用电器 。 1. 滑动变阻器的连接 串联 接入电路的接线柱 结构示 意图 向A端移滑片P灯泡亮度变化 AD AC BC BD AB CD 知识点2：滑动变阻器的使用 探究新知 视频：滑动变阻器的连接 接入电路的接线柱 结构示 意图 向A端移滑片P灯泡亮度变化 AD 变亮 AC 变亮 BC 变暗 BD 变暗 AB 不变 CD 不变 知识点2：滑动变阻器的使用 探究新知 接入电路的接线柱 结构示 意图 向A端移滑片P灯泡亮度变化 接入电路有效电阻 向A端移滑片P 电阻阻值变化 AD 变亮 AP A B C D 滑片P向A端移动 P A B C D P 知识点2：滑动变阻器的使用 探究新知 A B C D 滑片P向A端移动 P A B C D 接入电路的接线柱 结构示 意图 向A端移滑片P灯泡亮度变化 接入电路有效电阻 向A端移滑片P 电阻阻值变化 AD 变亮 AP 变小 P 知识点2：滑动变阻器的使用 探究新知 接入电路的接线柱 结构示 意图 向A端移滑片P灯泡亮度变化 接入电路有效电阻 向A端移滑片P 电阻阻值变化 AD 变亮 AP 变小 AC 变亮 AP 变小 BC 变暗 BP 变大 BD 变暗 BP 变大 AB 不变 AB 不变 CD 不变 无 不变 哪几种连接方式对小灯泡的控制相同，为什么? 知识点2：滑动变阻器的使用 探究新知 【归纳小结】 ①将AC或AD接入电路 向A端移动滑动变阻器的滑片，电阻_____。 变小 滑片接近连入电路的下接线柱，电阻变小。 知识点2：滑动变阻器的使用 探究新知 ②将BC或BD接入电路 向A端移动滑动变阻器的滑片，电阻_____。 变大 滑片远离连入电路的下接线柱，电阻变大。 【归纳小结】 知识点2：滑动变阻器的使用 探究新知 连接方法：接入两个接线柱，上端选一个，下端选一个，即要 “一上一下”。接入阻值只与下方接线柱有关，盯牢AB看即可。  接AC等价于接AD 接BC等价于接BD 知识点2：滑动变阻器的使用 探究新知 ③将AB或CD接入电路 相当于定值电阻。 相当于导线，连入电路的阻值为0。 移动滑片不能改变电阻 【归纳小结】 知识点2：滑动变阻器的使用 探究新知 知识点2：滑动变阻器的使用 探究新知 视频：滑动变阻器接入电路阻值大小分析 知识点2：滑动变阻器的使用 探究新知 【典例2】（25-26九年级上·天津北辰·阶段检测）如图所示为滑动变阻器的四种接线方法，当滑片P向右移动时，电路中的电阻变大的接法是（     ） 【详解】AD．都接右下接线柱B，接入PB段电阻丝。当滑片P向右移动时，PB段长度变短，电路中的电阻变小，故AD不符合题意； B．接左下接线柱A，接入AP段电阻丝。当滑片P向右移动时，AP段长度变长，电路中的电阻变大，故B符合题意； C． 同时接下面两个接线柱A、B，接入全部电阻丝。当滑片P向右移动时，接入长度不变，电阻不变，故C不符合题意。 B 2. 实验：用滑动变阻器改变小灯泡的亮度 【实验设计】 根据电路图，将小灯泡与变阻器串联，电流表串联在电路中，改变滑动变阻器接入电路的电阻大小，观察电流表的示数变化。 A L R' S 电路图 演示实验 知识点2：滑动变阻器的使用 探究新知 【实验过程】 （1）根据电路图连接好电路，接通电路前应将滑片放到阻值最大值处（最右端），闭合开关， 观察电流表示数及小灯泡的亮度； （2）将滑片向左滑动至最左端，观察电流表示数及小灯泡的亮度。 知识点2：滑动变阻器的使用 探究新知 视频：滑动变阻器改变小灯泡的亮度 【分析论证】 滑片P的位置 电流表示数 小灯泡的亮度 分析 最右端 最小 暗 电阻变大→电流变小→灯泡变暗 最左端 最大 最亮 电阻变小→电流变大→灯泡变亮 结论：移动滑动变阻器的滑片，能改变电路中的电流大小和小灯泡的亮度。 滑动变阻器起到控制电路中电流的作用（即限流作用）。 知识点2：滑动变阻器的使用 探究新知 【典例3】（25-26九年级上·内蒙古乌兰察布·期中）图为“用滑动变阻器改变电流”实验的部分电路。 知识点2：滑动变阻器的使用 探究新知 (1)滑动变阻器的原理：通过改变接入电路中导体的______来改变电阻； (2)用笔画线代替导线把滑动变阻器连入电路，使滑片向右移动时灯泡变亮：在闭合开关前，滑片P应移动到最______（选填“左”或“右”）端； (3)开始实验后，若甲同学发现无论怎样移动滑片P，灯泡的亮度都不发生变化，而且一直很暗，原因可能是滑动变阻器接入的是______接线柱。（选填字母） 长度 左 AB 3. 实验用滑动变阻器控制定值电阻两端的电压 演示实验 【实验器材】电源、开关、电流表、电压表、定值电阻R，滑动变阻器R'、导线等。 【实验设计】根据电路图连接实验器材，将定值电阻与变阻器串联，电流表串联在电路中，电压表并联在定值电阻两端，改变滑动变阻器接入电路的电阻大小，观察电流表和电压表的示数变化。 知识点2：滑动变阻器的使用 探究新知 A R S R' V 【实验过程】 根据电路图连接电路，其中定值电阻的电阻是R，滑动变阻器的电阻是R' 。接通电路前应将滑片放到阻值最大值处（最右端）。 （1）闭合开关，调节滑动变阻器的滑片，使定值电阻两端的电压成整数倍地变化，如2V、4V 、6V等。 （2）换用不同的定值电阻，使电阻R成整数倍地变化 ，如5Ω、10Ω、15Ω等。闭合开关，调节滑动变阻器的滑片，保持每次接入定值电阻两端的电压不变。 知识点2：滑动变阻器的使用 探究新知 【分析论证】 定值电阻 滑动变阻器接入电路的阻值 电流表示数 电压表示数 5Ω 大 0.4A 2V 5Ω 较小 0.8A 4V 5Ω 小 1.2A 6V 10Ω 较大 0.6A 6V 15Ω 大 0.4A 6V 定值电阻阻值一定时，滑动变阻器接入电路的阻值变大，定值电阻两端的电压变小。 定值电阻变大时，要使定值电阻两端的电压保持不变。滑动变阻器接入电路的阻值应变大。 【实验结论】利用滑动变阻器可以控制定值电阻两端的电压。 知识点2：滑动变阻器的使用 探究新知 知识点2：滑动变阻器的使用 探究新知 【典例4】（25-26九年级上·山东泰安·期中）物理实验课上，同学们通过实验研究“用滑动变阻器控制电阻两端的电压”。 (1)图甲是某组同学尚未完成连接的实物电路，请你用笔画线代替导线完成连接（连线不交叉）。要求：滑动变阻器的滑片P向A端移动，滑动变阻器接入的阻值变大。 (2)电路连接时开关应该断开的原因是________；为保护电路元件，开关闭合前，滑动变阻器的滑片应移动到________端（选填“A”或“B”）； 保护电路 A 知识点3 变阻器的应用 1. 电阻箱 （1）定义：电阻箱由若干个不同阻值的定值电阻，按一定的方式连接而成。是一种可以调节电阻大小并且能够表示出电阻阻值的变阻器。 (2) 符号： 实验室常用的变阻器是滑动变阻器和电阻箱。 R 知识点3：变阻器的应用 探究新知 （3）分类 ①旋转式电阻箱 旋转式电阻箱 读数 将各旋钮对应指示点的示数乘以面板上标记的倍数，然后相加。 R=3×1000Ω+6×100Ω+0×10Ω+8×1Ω=3608Ω 知识点3：变阻器的应用 探究新知 ②插孔式电阻箱 接线柱 铜塞 电阻丝 首先确定被拔出铜塞的位置，然后把对应的电阻值相加， 得到电阻箱的接入电阻值。 读数 知识点3：变阻器的应用 探究新知 当铜塞插入插孔时，对应电阻短路，阻值为0，电流不经过此电阻丝。 0 3 知识点3：变阻器的应用 探究新知 （3）变阻箱的特点 变阻器通常标有最大电阻和允许通过的最大电流，使用时要根据需要进行选择，不能使通过的电流超过最大值，否则会烧坏变阻器。通常在使用前应将电阻调节到最大。 注意事项 能够读出具体阻值，但不能连续改变接入电路中的电阻。 知识点3：变阻器的应用 探究新知 2. 电位器 滑动电位器 电子产品用到的电位器 旋转式电位器 （1）电位器：滑动变阻器一般只在实验室中应用。有些家用电器中，用于音量调节的器件也是一种变阻器，通常称为电位器。 知识点3：变阻器的应用 探究新知 （2）电位器及其应用 ①电位器的构造 如图是机械式电位器，主要有电阻丝和滑片组成，它通过机械式旋钮调节电阻的大小。 ②电位器的工作原理 如图所示，若把A和B两个接线柱串联接入电路，当滑动片P逆时针旋转时，接入电路中的电阻变小，电流变大，音量变大，反之音量变小。 知识点3：变阻器的应用 探究新知 数字电位器 （3）数字电位器及其应用 除机械式电位器外，数字电位器被人们越来越广泛地使用。数字电位器是一种用数字信号控制电阻的器件（集成电路）。 与机械式电位器相比，数字电位器具有可程序控制改变阻值、耐震动、噪声小、寿命长、抗环境污染等重要优点，因而，已在自动检测与控制、智能仪器仪表、消费类电子产品等许多重要领域得到应用。 知识点3：变阻器的应用 探究新知 调光 调速 调音控制台 （4）电位器的一些应用 电位器也可以用在其他电器上，例如，可调亮度的电灯，可调温度的电热毯、电饭锅，等等。 电热毯调温开关 知识点3：变阻器的应用 探究新知 （1）汽车油量表 如图所示是一种自动测定汽车油箱内的油面高低的装置，R是滑动变阻器，它的金属滑片固定在金属杆的右端，从油量表(实质是一只电流表)指针所指的刻度就可以知道油箱内油面的高低. 当油量减小时，浮标下降，滑片向上移动，R增大， 电流表示数变小，即油量表的示数变小。反之，当油量增加时，浮标上升，滑片向下移动，R变小，电流表示数变大，即油量表的示数变大。 油量减小 3. 变阻器在生产和生活中的应用实例 知识点3：变阻器的应用 探究新知 （2）公路收费站计重秤 如图所示，为公路收费站计重秤的原理图。R为滑动变阻器，车重表是由电流表改装而成，将它串联在电路中。当车越重时，R连入电路中的阻值变小，则电路中的电流变大，即车重表的示数将变大；反之，当车越轻时，R连入电路中的阻值变大，则电路中的电流变小，即车重表的示数将变小，这样就可以测出汽车的重力。 知识点3：变阻器的应用 探究新知 知识点3：变阻器的应用 探究新知 【典例5】（25-26九年级上·天津和平·期中）如图甲所示，电阻箱的示数为______Ω；如图乙所示是旋转式变阻器的结构图。A、B、C为它的三个接线柱，P为旋转触针。若将它接入电路中调节灯泡的亮度，逆时针旋转能使灯泡的亮度变大，则应将________（选填“A、B”“B、C”或“A、C”）接线柱连入电路中。 1615 B、C 课堂小结 课堂小结 ①定义：能改变接入电路中电阻大小的元件。 ②原理：改变接入电路中电阻丝的长度来改变接入电路中的电阻。 ③元件符号： ④结构示意图： 变阻器 滑动变阻器的使用 滑动 变阻器 ①要与用电器串联。 ②要“一上一下”连接。 ③闭合开关前，将滑动变阻器的滑片移动到最大阻值处。 ④作用：保护电路 改变定值电阻两端电压 控制定值电阻两端电压不变 机械式电位器 数字式电位器 电位器 课堂练习 课堂练习 1．（25-26九年级上·海南省直辖县级单位·期中）如图所示的滑动变阻器的四种接法中，当滑片P向左滑动时，电阻变大的是（     ） D 课堂练习 D 2．小明将完好的仪器连接成如图所示的电路（其中滑动变阻器的连线没有画出）。闭合开关进行实验时，发现小灯泡很亮且无论怎样移动滑片P小灯泡亮度不变，则滑动变阻器（     ） A．可能是接线柱M、F分别连入了G、H B．可能是接线柱E、F分别连入了G、H C．可能是接线柱E、N分别连入了G、H D．可能是接线柱M、N分别连入了G、H 课堂练习 A 3．（25-26九年级上·云南保山·阶段检测）电位器是变阻器的一种，小菲同学买了一个电位器，如图所示。小菲想把它与灯泡串联起来，利用它改变灯泡的亮度；请仔细观察，现想使滑动触头逆时针转动时灯泡变亮，以下接线方法正确的是（     ） A．A、B两个接线柱分别接入电路 B．B、C两个接线柱分别接入电路 C．A、C两个接线柱分别接入电路 D．以上连接方法都正确 课堂练习 4．（25-26九年级上·甘肃兰州·期中）如图甲所示是一种插入式电阻箱，当电阻箱的铜塞、拔出，、插入时，则其连入电路电阻大小是_______；乙图中电阻箱的示数是____________。 课堂练习 5．（25-26九年级上·河南驻马店·阶段检测）一位同学设计了一个风力测定仪，如图所示，O是转动轴，OC是金属杆，下面连接着一块受风板。无风时OC是竖直的，风越强，OC杆偏转的角度越大。AB是一段圆弧形电阻，P点是金属杆与圆弧形电阻相接触的点，电路中接有一个小灯泡，测风力时，闭合开关S即可。通过分析可知：通过观察___________ 可以粗略地知道风力的大小。风力变大时灯泡变_____，若要得到更准确的结果，可采取的措施为_____________________。 灯泡的亮度 亮 在电路中串联一个电流表 课堂练习 6．（25-26九年级上·吉林·期中）如图所示是一种测定油箱内油量的装置。 (1)此装置的油量表是由______表改装而成的，当油量减少时，滑动变阻器的阻值将______，油量表的示数将______。 (2)此装置中接入定值电阻是为了防止______（选填“加满油”或“用完油”）时可能造成的电路短路。 电流 变大 变小 加满油 课堂练习 7．（25-26九年级上·陕西西安·期中）如图，某社团利用旋钮变阻器设计了电动汽车变速系统。O、E、F为变阻器的三个接线柱，其中车速仪可由电路中的________（选填“电压”或“电流”）表改装而成。驾驶员踩下“油门”，滑片逆时针转动，车速仪示数变大，则接入MN的两个接线柱是________（选填“EO”“OF”或“EF”），此过程中通过变阻器的电流________（选填“大于”“小于”或“等于”）通过电动机的电流。 电流 EO 等于 课堂练习 8．（25-26九年级上·辽宁朝阳·期中）如图，请选择电位器A、B、C三个接线端其中的两个连入电路，要求顺时针旋转滑片时，灯泡变暗。并在图中画出正确的接线方式。 课后作业 探究新知 作业 内容 同步作业 完成课后作业：“练习与应用” 自主安排 配套同步分层作业 谢谢聆听 谢谢聆听 $