17.3 电阻的测量（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 第十七章 欧姆定律 第3节 电阻的测量 学习目标——物理学科素养 01 物理观念 知道伏安法测电阻的原理（R=U/I）；理解定值电阻和小灯泡电阻的特性差异，认识温度对灯丝电阻的影响。 02 科学思维 能设计测电阻的实验电路图；理解滑动变阻器在实验中的作用；能分析处理实验数据，体会用多次测量求平均值减小误差的方法。 03 科学探究 规范连接电路，熟练使用电压表和电流表；能设计实验记录表格，完成定值电阻和小灯泡的测量，能对实验现象和数据进行分析与评估。 04 科学态度与责任 养成严谨实验、规范操作、爱护仪器和安全用电的习惯；在实验探究中体会合作学习的重要性，尊重实验事实。 教学重难点 教学重点 教学难点 1. 伏安法测电阻的原理、实验电路图的设计与实物连接； 2. 滑动变阻器在实验中的作用及实验数据的处理； 3. 对比分析定值电阻与小灯泡的U-I图像差异。 1. 实验电路的规范连接（电表量程选择、正负接线柱判断及滑动变阻器接法）； 2.分析小灯泡电阻随温度变化的规律及实验误差评估； 3. 拓展：在缺少电表的情况下，运用特殊方法（单表法）测量电阻。 如右图所示，实验室里有几个电阻器。如果你不知道它的电阻，用什么办法可以测量得到呢？ 课堂引入 知识点1 伏安法电阻的测量 1. 伏安法测电阻原理： 根据欧姆定律，可以通过测量电阻器两端的电压和通过的电流来间接地测量电阻器的电阻。 这种测量电阻的方法称为伏安法。 知识点1：伏安法电阻的测量 探究新知 一游戏机因一电阻损坏无法使用，现测得损坏电阻两端的电压为5V，通过的电流为0.25A，根据欧姆定律，既可知道该损坏电阻的阻值。 由 可得，电阻的阻值为 I = U R R = U I = 5V 0.25A = 20Ω 知识点1：伏安法电阻的测量 探究新知 2. 设计实验 由欧姆定律的变形公式 可知，用电流表测出通过定值电阻的电流I，用电压表测出定值电阻两端的电压U，把实验数据代入，即可求出定值电阻的阻值大小。 R RP A S V 知识点1：伏安法电阻的测量 探究新知 为了减少实验误差，实际测量中要改变待测电阻两端的电压，多次测量电压及电流的值，求出每次的电阻值，最后求电阻的平均值。 方案一：通过改变电池的节数改变待测电阻两端的电压。 知识点1：伏安法电阻的测量 探究新知 方案二：使用滑动变阻器改变待测电阻两端的电压。 串联一个滑动变阻器，移动滑片，就可以改变定值电阻两端的电压和流过的电流。电路设计如图所示。如图所示，当变阻器的滑片P向左移动时，变阻器连入电路的阻值变小，则待测电阻两端的电压变大，通过的电流也变大。 R RP A S V 知识点1：伏安法电阻的测量 探究新知 3. 进行实验 实验器材：电压表、电流表、电源、开关、导线、电阻、滑动变阻器。 实验过程： ①根据电路图将待测电阻器、电压表 、电流表及滑动变阻器等接入电路。 R RP A S V 知识点1：伏安法电阻的测量 探究新知 3. 进行实验 ② 调节滑动变阻器滑片的位置，改变待测电阻两端电压，多测几组电压、电流数据，并记录。 ③根据每组数据算出相应的电阻，然后求出电阻的平均值，得到电阻器的电阻。 实验次数 电压U/V 电流I/A 电阻R/Ω 1 1.0 0.20 5.0 2 2.0 0.39 5.1 3 3.0 0.58 5.2 电阻平均值R/Ω 5.1 4. 数据处理 知识点1：伏安法电阻的测量 探究新知 3. 数据处理 （1）公式计算：将每次测量的电压值、电流值代入公式R=U/I，分别求出待测电阻的阻值R1、R2 、R3，计算出它们的平均值。 R=（5Ω+5.1Ω+5.2Ω）/3=5.1Ω （2）用图像处理的方法求出电阻： 知识点1：伏安法电阻的测量 探究新知 3. 数据处理 由I-U图像可以看出是一条过原点的直线。表明：当待测电阻器两端的电压改变时，通过它的电流也随之改变，但电压与电流的比值不变，即电阻不变。 4. 总结 当定值电阻两端的电压改变时，通过它的电流也改变， 而电压与电流的比值不变，即电阻阻值不变。 证明了导体的电阻是由自身的性质所决定的，与电压和电流无关。 知识点1：伏安法电阻的测量 探究新知 （1）在连接电路的过程中，接线应有序进行，按照电路图从电源正极出发，把干路上的各元件串联起来，然后把电压表并联在待测电阻的两端。 （2）连接实物图时，要将开关断开。 （3）实验前，要将滑动变阻器的滑片移至阻值最大处，以保证电路安全，防止开关突然闭合时，产生瞬间电流过大而损坏电源或电表。 （4）进行多次测量并计算电阻的平均值，可以减小误差。 【注意事项】 知识点1：欧姆定律 探究新知 【典例1】物理实验小组在用电压表和电流表测定值电阻的阻值时： (1)连接完电路，如图甲所示，仔细检查，发现有一根导线连接错误，请你在图中将错误导线打上“×”号，再用笔画线代替导线画出正确的连接； 知识点1：欧姆定律 探究新知 (2)正确连接电路，闭合开关后，发现电流表有示数，电压表无示数，则电路的故障可能是定值电阻R________； (3)某次测量中电压表和电流表的示数如图乙所示时，则该次测得的阻值为________Ω，接下来继续调节滑动变阻器的滑片，进行多次测量，这样做的目的是______________。 短路 10 求电阻的平均值， 减小误差 知识点1：欧姆定律 探究新知 【详解】（1）由图可知，电流表与电压表串联了，导致电流表没有示数，应将定值电阻右端接线柱与滑动变阻器左端接线柱之间的导线去掉，将此导线改接在电压表中间接线柱上。 （2）正确连接电路，闭合开关后，发现电流表有示数，说明电路是通路的，电压表无示数，则电路的故障可能是定值电阻R短路。 （3）某次测量中电压表和电流表的示数如图乙所示时，电压表选择小量程，分度值为0.1V，示数为1.2V；电流表选择小量程，分度值为0.02A，示数为0.12A；则该次测得的阻值为 接下来继续调节滑动变阻器的滑片，进行多次测量对应的电压、电流，然后计算出电阻，这样做的目的是：求电阻的平均值，减小误差。 知识点2 测量小灯泡的电阻 1. 实验原理： 知识点2：测量小灯泡的电阻 探究新知 2.进行实验： 实验器材：电源、电压表、电流表、滑动变阻器、开关、导线、小灯泡。 实验过程： ①按电路图连接电路； 知识点2：测量小灯泡的电阻 探究新知 2. 进行实验 ②闭合开关，调节滑动变阻器的滑片至适当位置，记录电压表、电流表的示数。 ③多次调节滑动变阻器的滑片，重复上述实验。 4. 数据处理 将每次测量的电压值、电流值代入公式，分别求出小灯泡的阻值R1、R2 、R3，并画出小灯泡的I-U图像，发现灯丝的电阻值是变化的。 5.总结 小灯两端的电压与电流之比（电阻）不是定值；当小灯两端电压越大时，灯丝电阻越大。原因是当灯两端电压变大时，灯丝温度升高。 知识点2：测量小灯泡的电阻 探究新知 实验次数 电压U/V 电流I/A 电阻R/Ω 1 1.5 0.1 15.0 2 2.0 0.12 16.7 3 2.5 0.14 18.0 知识点2：测量小灯泡的电阻 探究新知 6. 伏安法测小灯泡的电阻和伏安法测定值电阻的比较 项目 测定值电阻的阻值 测小灯泡的电阻 实验原理 R=U/I 电路图 实验过程 需要进行多次测量 数据处理 分别计算出每次测量的电阻，然后求出平均值 分别计算出每次测量的灯泡电阻，然后寻求普遍规律 实验结论 平均值为所求的电阻值 灯丝电阻随温度的升高而增大 知识点2：测量小灯泡的电阻 探究新知 【典例2】学习小组在“探究电压一定时电流与电阻的关系”实验时，采用如图甲所示的电路，电源电压恒为4.5V，五个定值电阻的阻值分别为5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、25Ω，滑动变阻器的规格为“50Ω，1A”。 (1)请你用笔画线代替导线，将图甲中的实物连接完整，要求滑动变阻器的滑片向左滑时，电流表示数减小。 (2)小强选取5Ω的定值电阻接入电路并按正确的步骤操作，闭合开关后发现电压表无示数，电流表有示数，如果电路只有一处故障，原因可能是定值电阻_______。 短路 知识点2：测量小灯泡的电阻 探究新知 (3)故障排除后，小强调节滑动变阻器滑片的位置，使电压表示数为2.5V，此时电流表指针位置如图乙所示，读出电流表示数为______A，并记录下来。 (4)小强说，接下来的操作步骤是：将开关断开，把5Ω的定值电阻替换成10Ω后立即闭合开关继续实验，小丽认为如果他这样操作，错误之处是_____________________。 (5)小组同学继续合作，正确完成后续实验。通过计算记录的每组电阻与电流的乘积，发现乘积几乎是一个定值，由此可初步得出实验结论是_____________________________。 0.5 闭合开关前未将滑动变阻器滑片调到最大阻值处 电压一定时，导体中的电流与导体的电阻成反比 知识点2：测量小灯泡的电阻 探究新知 (6)有一电阻器的电阻R未知，小丽利用最大阻值为R0的滑动变阻器和电流表，设计了如图丙所示的电路，电源电压未知且恒定。在保证电路安全的情况下完成了对电阻器电阻R的测量。 ①闭合开关S，将滑动变阻器的滑片P滑到最右端，记下此时电流表示数为I1； ②______________________________________，记下此时电流表示数为I2； ③电阻器的电阻表达式为R＝______（用R0、I1、I2表示）。 将滑动变阻器的滑片P滑到最左端 知识点2：测量小灯泡的电阻 探究新知 【详解】（1）滑动变阻器要求滑片左滑时电流减小，即接入电阻变大，因此需将滑动变阻器的右下接线柱接入电路。 （2）电流表有示数说明电路是通路，电压表无示数，说明与电压表并联的定值电阻短路，电压表被短路，因此无示数，符合故障现象。 （3）电流表选用0~0.6A量程，分度值为0.02A，指针指向0.5A，因此读数为0.5A。 （4）把5Ω换成10Ω后，根据串联分压，定值电阻阻值变大，两端电压会大于2.5V；直接闭合开关会导致定值电阻电压超标，正确操作是：闭合开关前，应先将滑动变阻器滑 知识点2：测量小灯泡的电阻 探究新知 【详解】滑片移到最大阻值处，再闭合开关调节滑片使定值电阻电压回到2.5V。 （5）实验中IR的乘积为定值（即定值电阻电压一定），因此可得结论：电压一定时，电流与电阻成反比。 （6）滑片在最右端时，滑动变阻器接入最大阻值R0，电源电压 ；滑片滑到最左端时，滑动变阻器接入电阻为0，电源电压 ；联立两式解得 。 知识点3 特殊方法测电阻 1. 伏阻法测电阻（利用电压表和已知电阻测量） 方法一： ① 把已知阻值的定值电阻R0和未知电阻Rx串联起来，如图所示。 ②用电压表分别测量出两者的电压U0、Ux。 ③计算出未知电阻Rx阻值的表达式为： 知识点3：特殊方法测电阻 探究新知 I0 =Ix = 1. 伏阻法测电阻（利用电压表和已知电阻测量） 方法二： ①如图所示，首先将开关S、S0闭合，读出电压表的示数，记为U；断开开关S0，读出电压表的示数为Ux。 ②计算：定值电阻R0两端的电压为U-Ux，则电路中的电流为： 知识点3：特殊方法测电阻 探究新知 Rx阻值为： Ix =I0= = = 1. 伏阻法测电阻（利用电压表和已知电阻测量） 方法三： ① 把未知电阻Rx和滑动变阻器R' 和串联起来，如图所示。 ②如图所示，滑片置于阻值最小的位置，闭合开关，记下电压表示数U1；滑片置于阻值最大的位置，记下电压表示数U2。 ③计算出未知电阻Rx阻值的表达式为： 知识点3：特殊方法测电阻 探究新知 A V Rx R' S P Ix = IR＇ = = 2. 伏安法测电阻（利用电流表和已知电阻测量） 方法一： ①如图，闭合S和S1，记录电流表的示数I1； ②闭合S断开S1，记录电流表的示数I2； ③用R0和测量出来的物理量表示Rx。 知识点3：特殊方法测电阻 探究新知 I0= I1-I2 U=（I2-I1）R0 = 2. 伏安法测电阻（利用电流表和已知电阻测量） 方法二： ①如图所示，闭合开关S1、S2，记下电流表示数为Ix； ②断开开关S2，记下电流表示数为I，未知电阻Rx阻值的表达式为： 知识点3：特殊方法测电阻 探究新知 U=IxRx U=I（Rx+R0） A R0 Rx S1 S2 知识点3： 探究新知 U=IxRx U=I（Rx+） 2. 伏安法测电阻（利用电流表和已知电阻测量） 方法三： 如图所示，滑片置于阻值最小的位置，闭合开关，记下电流表示数为Ix；滑片置于阻值最大的位置，记下电流表示数为I，未知电阻Rx阻值的表达式为： 知识点3：特殊方法测电阻 探究新知 【典例3】某同学在只有电流表或电压表的情况下想测量未知电阻的阻值，其中电源电压不变且未知，定值电阻的阻值和滑动变阻器的最大阻值均已知。下列电路中，不能测出阻值的是（　　） C 知识点3：特殊方法测电阻 探究新知 【详解】A．RX与定值电阻R0串联，电压表V1测R0两端电压，电压表V2测RX两端电压，此时电路电流 串联电路电流处处相等，则 可以测出阻值，故A不符合题意； B．RX与R0定值电阻并联，电流表A1测R0的电流，电流表A2测RX的电流，并联电路各支路电压相等，则电源电压 因此 可以测出阻值，故B不符合题意； 知识点3：特殊方法测电阻 探究新知 C．定值电阻R0与RX串联，电流表只测量一次电路电流I，根据 电源电压U未知，只有一个方程，无法解出未知电阻RX，不能测出阻值，故C符合题意； D．闭合S1时，R0被短路，电压表直接测电源电压U；断开S1时，R0与RX串联，电压表测RX电压UX。此时R0两端电压为U−Ux，电路电流 因此 可以测出RX阻值，故D不符合题意。 故选C。 课堂小结 课堂小结 课堂练习 课堂练习 1．如图是“用电流表和电压表测量小灯泡电阻”的4个实验电路，其中连接正确的是（     ） D 课堂练习 D 【详解】逐图细致分析（伏安法测电阻四条硬性规则） 电流表串联、正接线柱进，负接线柱出； 电压表并联小灯泡两端、正接线柱进，负接线柱出； 滑动变阻器一上一下接线； 电表不能接反、不能串并联混用。 A ．图中滑动变阻器同时接入了下面两根接线柱，滑动变阻器再电路中没有起作用，故A错误； B ．电流从电源正极流出，先到电流表负接线柱，从正接线柱流出，再进入电压表负接线柱，从正接线柱流出，因此电流表、正负接线柱接反，指针反向偏转，损坏 课堂练习 D 电表，故B错误； C． 电流表并联在灯泡两端，电压表串联在电路中，电压表内阻极大，电路近乎断路，灯泡不发光，无法测量，故C错误； D ．电流表串联整条电路，电流从正接线柱流入、负接线柱流出； 电压表并联小灯泡两端，正负接线柱对应灯泡两端电位，接线正确； 滑动变阻器一上一下接入，可调节电路电流； 所有规则全部满足，故D正确。 故选：D。 课堂练习 2．为了测量某未知电阻Rx的阻值，实验室提供了稳压电源、电流表、电压表、滑动变阻器、开关和导线若干，关于实验电路的连接要求，下列说法正确的是（　　） A．电流表需与Rx并联，以便直接读取通过Rx的电流 B．电压表需与Rx串联，这样才能准确测量Rx两端的电压 C．滑动变阻器应与Rx串联，既能保护电路又能实现多次测量 D．滑动变阻器应与Rx并联，可灵活改变Rx两端的电压大小 C 课堂练习 D 【详解】在伏安法测电阻的实验电路中，电流表串联在电路中，电压表并联在待测电阻Rx两端，滑动变阻器与Rx串联，一方面可以保护电路；另一方面能改变Rx两端的电压和电流，实现多次测量减小误差。故C正确，ABD错误。 故选C。 课堂练习 3．小明利用如图所示的电路测量小灯泡的电阻。闭合开关前，滑动变阻器的滑片应置于______（选填“A”或“B”）端。滑动变阻器用于改变灯泡两端的______，其接入电路的阻值变小，小灯泡的亮度变______。 B 电压 亮 课堂练习 【详解】 为保护电路，闭合开关前，滑动变阻器的滑片应置于阻值最大处，即B端； 利用如图所示的电路测量小灯泡的电阻时，滑动变阻器通过改变自身接入电路的阻值，从而改变灯泡两端的电压，从而得到多组测量数据； 当滑动变阻器接入阻值变小时，电路总电阻变小，电路中电流变大，小灯泡的亮度变亮。 课堂练习 4．如图所示为一个电学实验电路图，A、B为两个待接元件的接线柱。下列关于该电路能完成的实验探究，说法正确的是（　　） B A．若在A、B间接入定值电阻，保持滑动变阻器滑片位置不变，可探究电流与电压的关系 B．若在A、B间更换电阻不同的定值电阻，需通过调节滑动变阻器来保持定值电阻两端电压不变 C．若在A、B间接入定值电阻，保持滑动变阻器滑片位置不变，可完成测量定值电阻大小的实验 D．若在A、B间接入小灯泡，通过多次测量取平均值，可得到小灯泡的电阻大小 课堂练习 【详解】A．探究电流与电压的关系，需要控制电阻不变，多次改变电阻两端电压，得到多组数据才能得出结论。保持滑动变阻器滑片位置不变只能得到一组数据，无法完成探究，故A错误； B．探究电流与电阻的关系时，根据控制变量法，更换不同定值电阻后，需要调节滑动变阻器，来保持定值电阻两端电压不变，操作正确，故B正确； C．测量定值电阻的原理是R=U/I，需要多次测量取平均值减小误差。保持滑片位置不变只能得到一组数据，误差较大，无法完成实验，故C错误； D．小灯泡的电阻随温度（两端电压）升高而增大，不同电压下小灯泡的电阻本身不同，多次测量取平均值没有实际意义，故D错误。 故选：B。 课堂练习 5．小明利用如图所示的电路测量定值电阻R的阻值，电源电压为3V，R的阻值约为10Ω，R′为滑动变阻器，甲、乙为电压表或电流表。电流表有两个测量范围，分别为0∼0.6A和0∼3A。下列说法正确的是（　　） A．甲是电压表、乙是电流表 B．电流表应选用0∼3A的测量范围 C．闭合开关前，滑动变阻器的滑片应移至a端 D．本实验多次测量求电阻平均值是为了减小误差 D 课堂练习 【详解】A．甲串联在电路中，应为电流表，电流表相当于导线，若乙是电流表，会直接短路定值电阻R，电流会绕过R从乙表流过，导致R中无电流，同时可能因电流过大损坏电表或电源，乙并联在R两端，应为电压表。故A错误； B．根据欧姆定律得电路中最大电流为 为了测量精确度更高，故应选用0∼0.6A量程。故B错误； C．闭合开关前，滑动变阻器应调至最大阻值处，以保护电路。由图可知，滑片移至b端时接入电阻最大。故C错误； D．多次测量取平均值可有效减小实验误差。故D正确。 故选D。 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 $