3.4 欧姆定律及其应用（教学课件）科学新教材浙教版八年级上册

科学八年级上册 •浙教版 第4节 欧姆定律及其应用 第三章 电路探秘 教学重难点 教学难点 教学重点 1. 电流与电压的关系 2.电流与电阻的关系 3.欧姆定律 4.欧姆定律的应用 1. 电流与电压的关系 2.电流与电阻的关系 3.欧姆定律 4.欧姆定律的应用 课堂引入 电压越大，对电路中电荷的推动作用越大，相当于电流获得的推动作用越强;而电阻越大，则对电路中电流的阻碍作用就越大。那么，电流与电压、电流与电阻之间存在怎样的定量关系呢? 知识点1 电流与电压关系 1.实验仪器：学生电源一个，滑动变阻器一个，电流表一个，电压表一个，10欧，15欧、20欧和30欧的电阻各一个，开关一个，导线若干 2.探究电流与电压的关系： ①实验方法：采取控制变量的方式，控制电阻不变改变电压大小，观察电流变化 ②实验电路图与U-I图像： 知识点1：电流与电压的关系 ③实验结论：导体的电阻不变时，通过导体的电流和它两端的电压成正比 知识点1：电流与电压的关系 典例分析 例1 某导体中的电流与它两端电压的关系如图所示，下列分析正确的是（ ） A．当导体两端的电压为0时，电阻为0 B．该导体的电阻随电压的增大而减小 C．当导体两端的电压为0时，电流为0 D．当导体两端的电压为2伏时，电流为0.6安 【解析】A．由图像看出，当导体两端的电压为0时，电流为0，但是电阻不为零，因为电阻是导体本身的一种性质，与材料、长度、横截面积以及温度有关，与电压和电流没有关系，故A错误； B．电阻是导体本身的一种性质，与材料、长度、横截面积以及温度有关，该导体的电阻不随电压的改变而改变，该B错误； C．从图像可知，当导体两端电压为0时，对应的电流也为0，故C正确； D．从图像可知，当导体两端电压为2V时，对应的电流是0.4A，故D错误。 故选C。 典例分析 例2 小科利用图甲所示的电路探究电流与电压的关系，图乙是绘制的电流随电压变化的图像。由此推断，小科在M和N之间接入的是_________（填“定值电阻”或“小灯泡”）。一段时间后，电流表示数变为0，电压表示数增大，则故障原因是__________。 A．MN之间短路　　 B．MN之间断路 C．RP短路　　    D．RP断路 【解析】[1]由图乙所示I - U图像可知，电流与电压不成正比，这表明电阻是变化的。因为小灯泡的电阻随温度变化而变化，而定值电阻阻值不变，所以小科在M和N之间接入的是小灯泡。 [2]A．若MN之间短路，那么电压表示数为0，电流表示数不为0，故A不符合题意； B．若MN之间断路，此时电路中没有电流，电流表示数为0，而电压表串联在电路中，测电源电压，电压表示数增大，符合题意，故B符合题意； C．若RP短路，电路是通路，电流表有示数，电压表测电源电压，示数增大，故C不符合题意； D．若RP断路，整个电路断路，电流表和电压表都无示数，不符合电压表示数增大的条件，故D不符合题意。 故选B。 知识点2 电流与电阻的关系 1.探究电流与电阻的关系： ①实验方法：采取控制变量的方式，控制电压不变改变电阻大小，观察电流变化 ②实验电路图与R-I图像： ③实验结论：导体两端的电压不变时，通过导体的电流和电阻成反比 知识点2：电流与电阻的关系 典例分析 例1 军采用如图所示的电路，研究“通过某导体的电流与它的电阻关系”，他分别用5Ω和10Ω的电阻做两次实验，当完成第一次实验后，小军将A、B两点间的电阻R由5Ω更换为10Ω，闭合开关后，滑动变阻器应该（　　） A．保持变阻器滑片不动 B．将变阻器滑片向右移动 C．将变阻器滑片向左移动 D．更换阻值更大的滑动变阻器 【解析】由电路图可知，定值电阻与滑动变阻器串联，电压表测定值电阻两端的电压，电流表测电路中的电流；将AB两点间5Ω的电阻更换为10Ω的电阻，根据串联电路分压规律可知，AB间的电压将增大（电压表的示数增大）；为保持AB间的电压不变，要移动滑片使AB间的电压减小，根据串联电路电压规律可知，则应将当滑动变阻器两端电压升高，根据串联电路分压规律可知，则滑动变阻器接入电路的阻值要变大，所以应将变阻器滑片向右移动。故B符合题意，ACD不符合题意。 故选B。 典例分析 例2 根据下列一组实验数据，可以得到的结论是（   ） A．导体电阻一定时，电压跟电流成正比 B．导体电阻一定时，电流跟电压成正比 C．电压一定时，电阻跟电流成反比 D．电压一定时，电流跟电阻成反比 【解析】由表中数据可知，导体两端的电压4V保持不变，导体电阻与通过导体的电流乘积是定值，即IR=4V=U，由此可知，在电压一定时，通过导体的电流与导体电阻成反比，故D符合题意，ABC不符合题意。 故选D。 典例分析 例3 某同学用如图所示的电路探究“导体中电流跟电阻的关系”时，在实验过程中，当A、B两点间的电阻由10Ω的 R1更换为15Ω的 R2后，闭合开关，他接下来应该进行的操作是（　　） A．读取电流表的数据 B．保持变阻器滑片不动 C．增加电池的节数 D．调节变阻器滑片的位置 【解析】在探究“导体中电流跟电阻的关系”实验时，需运用控制变量法，保持电阻两端的电压不变。当把A、B两点间由10Ω的R1更换为15Ω的R2后，根据串联电路分压原理，电阻增大，其两端的电压会增大。为了保持电阻两端的电压不变，需要调节滑动变阻器的滑片，增大滑动变阻器接入电路的电阻，从而减小电阻两端的电压，直到电压表的示数与更换电阻前相同，然后再读取电流表的数据。所以接下来应该进行的操作是调节变阻器滑片的位置。故ABC不符合题意，D符合题意。 故选D。 知识点3 欧姆定律 1.欧姆定律：德国物理学家欧姆研究了电流与电压、电阻的关系，得出了如下结论:导体中的电流，跟这段导体两端的电压成正比，跟这段导体的电阻成反比。这就是著名的欧姆定律。如果用U表示导体两端的电压，R表示这段导体的电阻，I表示通过导体的电流，那么欧姆定律可写成: 2.分析实验数据：通过观察和实验获得的数据，需要进行分析处理，以寻找数据之间的关系和规律。数据分析往往需要把获得的数据整理成表格或图像，以利于寻找和发现规律。 知识点3：欧姆定律 3.欧姆：德国物理学家，出生于工人家庭，从小就掌握了机械制造方面的许多技能。16岁时，他进入埃尔兰根大学旁听数学、物理与哲学。由于经济困难中途辍学，24岁时他重新回校，26岁完成博士学业，当了一名中学教师。他热心于电学研究，研究过不同金属的导电能力。 在今天看来，对欧姆定律的研究并不困难，但在欧姆那个年代非常困难。主要原因有两个:一是没有电压足够稳定的电源;二是没有能精确测量电路中电流大小的仪表(电流表)。 1826年，欧姆在实验研究的基础上，归纳出了今天所称的欧姆定律。次年他在专著《伽伐尼电路:数学研究》中，给出了欧姆定律的理论推导。他的成果当时在德国没有得到肯定，但在其他国家受到了重视，英国皇家学会于1841年授予他科普利奖章，次年接收他为会员。这时德国才 知识点3：欧姆定律 典例分析 例1 欧姆定律可以导出公式 ，下列说法正确的是（　　） A．当电压增大为原来的2倍时，电阻R也增大为原来的2倍 B．当电流I增大为原来的2倍时，电阻R减小为原来的2倍 C．通过导体的电流若为零，电阻也为零 D．即使导体两端的电压为零，电阻也不为零 【解析】AB．电阻是导体本身的一种性质，与导体两端的电压和通过的电流无关，所以，当电压增大为来的2倍时，电阻不变，由欧姆定律 可知，电流I增大为原来的2倍时；当电流I增大为原来的2倍时，导体两端的电压也增大为原来的2被，故AB错误； CD．通过导体的电流为零（或导体两端的电压为零）时，导体的电阻不变，且不为零，故C错误，D正确。 故选D。 典例分析 例2 关于欧姆定律，下列说法中正确的是（　　） A．通过导体的电流跟该导体的电阻成正比，跟该导体两端的电压成反比 B．当通过导体的电流一定时，导体的电阻跟该导体两端的电压成正比 C．当导体两端的电压一定时，导体的电阻跟通过电阻的电流成反比 D．当电阻一定时，通过导体的电流跟它两端的电压成正比 【解析】AD．当电阻一定时，导体中的电流与导体两端的电压成正比；当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，故D正确，A错误； BC．电阻是导体本身的一种性质，与通过它的电流和它两端的电压无关，故BC错误。 故选D。 知识点4 欧姆定律的应用 1.欧姆定律及意义： ①1827年德国物理学家欧姆总结出了欧姆定律,其内容是导体中的电流，跟这段导体两端的电压成正比，跟这段导体的电阻成反比。 ②欧姆定律的表达式:I=U/R 知识点4：欧姆定律的应用 2.伏安法测电阻： ①利用如图所示的电路图，读出电压和电流表的示数，用欧姆定律计算电阻 知识点4：欧姆定律的应用 3.伏阻法测电阻 原理：利用串联电路电流相等进行计算 知识点4：欧姆定律的应用 4.安阻法测电阻 原理：利用并联电路电压相等计算 知识点4：欧姆定律的应用 典例分析 例1 用如图电路“测量电阻R的阻值”。为了改变电阻R两端的电压，有三种方案可选： 甲：改变接入MN的串联电池的个数； 乙：将电池与不同阻值的电阻串联接入MN； 丙：将电池与滑动变阻器串联接入MN，改变滑动变阻器滑片的位置。 其中可行的方案是（　　） A．仅有甲可行 B．仅有丙可行 C．仅甲、丙可行 D．甲、乙、丙都可行 【解析】测量电阻R的阻值时，为了多次测量求平均值减小误差，需要改变电阻两端的电压和通过电路的电流，则 甲：多节干电池串联接入MN时，改变干电池串联的节数时电源的电压发生变化，R两端的电压发生变化，故甲方法可行； 乙：电池先后与不同定值电阻串联接入MN，定值电阻的阻值不同，分得的电压不同，定值电阻R两端的电压不同，故乙可行； 丙：电池与滑动变阻器串联接入MN时，移动滑动变阻器滑片P改变接入电路中的电阻，从而改变电路中的电流和R两端的电压，故丙方法可行。 综上可知，甲、乙、丙三种方案均可行。 故ABC不符合题意，D符合题意。 故选D。 典例分析 例2 近年来超导材料（一定温度下导体电阻为零）成为全球科学界研究的热点，利用“伏安法”可以简单测量导体电阻是否为零。若导线电阻不可忽略，R为某超导材料，则下列测量方法中最合理的是（　　） 【解析】AB．因导线电阻不可忽略，根据串联电路电压规律，AB两种测量方式会导致测出的电压值大于R两端的实际电压，且B中无保护电阻，会导致电流过大。故AB不符合题意； CD．电压表直接测量R两端电压，C选项串联了一个定值电阻，可防止电流过大，起到保护电路的作用，故D不符合题意，C符合题意。 故选C。 典例分析 例3 如图所示的电路中，电源电压保持不变且元件完好，只闭合S1，两电表均有示数；再将S2闭合，则下列判断正确的是（　　） A．电压表示数与电流表示数的比值变小 B．电压表示数与电流表示数的比值不变 C．若向右移动滑片，电流表的示数将变小 D．若向左移动滑片，电压表的示数将变大 【解析】只闭合S1，R1、R2串联，则电压表V测量的是R1两端的电压，电流表A测电路的电流，此时电压表示数与电流表示数的比值为电阻R1的阻值；再将S2闭合，将滑动变阻器短路，移动滑动变阻器的滑片对电路没有影响，电压表测电源的电压，电流表A测通过电阻R1的电流；则电压表示数与电流表示数的比值为电阻R1的阻值，故电压表示数与电流表示数的比值不变；故B正确，ACD错误。 故选B。 知识点5 电路分析与应用 知识点4：电路分析与应用 典例分析 例1 如图所示是某青少年科技创新小组自制的肺活量比较装置，通过观察电流表示数的变化即可比较肺活量的大小；R0为滑动变阻器，R1为定值电阻，电压表、电流表为理想电表，电源电压保持不变。现闭合开关S，向装置吹气，隔板向上平移，滑动隔板变阻器R0接入电路的阻值变小，下列说法正确的是（　　） A．电压表的示数不变，电流表A1的示数变小 B．电压表的示数不变，电流表A2的示数变小 C．电压表的示数变小，电流表A1的示数变大 D．电流表A1的示数变大，电流表A2的示数变大 【解析】分析电路图可知，定值电阻R1与滑动变阻器R0并联，电压表测量电源两端的电压，电流表A1测量干路中的电流，电流表A2测量滑动变阻器R0的电流；闭合开关S，向装置吹气，隔板向上平移，滑动变阻器R0接入电路的阻值变小，则通过滑动变阻器R0的电流变大，则电流表A2的示数变大；由于干路中电流等于各支路中电流之和，通过定值电阻R1的电流不变，通过滑动变阻器R0的电流变大，则干路中电流变大，所以电流表A1的示数变大；由于电压表测量电源两端的电压，所以滑动变阻器阻值变化不影响电压表示数，故D正确，ABC错误。 故选D。 典例分析 例2 如图为小科同学设计的一款风力测试仪，其中R为阻值均匀的电阻丝。下列对电路的分析正确的是（　　） A．风力越大，电压表的示数越大 B．风力越大，小灯泡的亮度越亮 C．若将电压表改为电流表，风力越大其示数越大 D．若将小灯泡改为电压表，风力越大其示数越大 【解析】AB．由图可知，变阻器和灯泡串联，电压表测量变阻器两端的电压，风力越大，变阻器连入电路的阻值越小，由串联分压可知，电压表的示数越小，电路的总电阻越小，由欧姆定律可知中电流越大，灯泡越亮，故A错误，B正确； C．若将电压表改为电流表，将变阻器短路，电流表测量灯泡中的电流，风力越大其示数不变，故C错误； D．若将小灯泡改为电压表，电压表串联中电路中，电压表的内阻很大，通过电路的电流很小，电压表的示数接近电源电压，风力越大其示数不变，故D错误。 故选B。 典例分析 例3 如图所示，为某种“呼气式酒精测试仪”的原理简图，该仪器由酒精气体传感器、定值电阻R与电压表组成。闭合开关，将传感器逐渐靠近装有酒精的杯口上方，发现电压表示数逐渐增大，下列说法错误的是（　　） A．通过传感器的电流逐渐增大 B．传感器两端的电压逐渐减小 C．酒精气体浓度越大，电流表示数越小 D．传感器的电阻逐渐减小 【解析】由电路图可知，电阻R与酒精气体传感器电阻串联，电压表测R两端的电压； ACD．将传感器逐渐靠近装有酒精的杯口上方时，酒精气体浓度增大，电压表示数逐渐增大，根据欧姆定律可知，电路中的电流增大，则电路中的总电阻减小，酒精气体传感器的电阻减小，即传感器的电阻逐渐减小，故C错误，AD正确； B．此时电阻R两端的电压变大，根据串联电路的电压规律可知传感器两端的电压逐渐减小，故B正确。 故选C。 课堂练习 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 课堂练习 探究新知 1．在“探究电流与电压的关系”的实验中，小军分别画出了电阻 和 的I-U图像如图所示，下列说法中，正确的是 （　　） A．当R1与R2两端的电压为0时，它们的电阻也为0 B．用不同的电阻探究电流与电压的关系得出的结论不一样 C．当电阻一定时，导体两端的电压与通过导体的电流成正比 D．R1与R2的阻值之比为1: 2 【答案】D 课堂练习 探究新知 2．小科利用图甲电路研究“电流与电阻的关系”。电源电压为3伏，多次更换定值电阻R，读取电流表的示数，根据得到的实验数据绘制出图乙曲线。下列叙述不正确（　　） A．该实验过程中，R两端的电压控制在2.5伏 B．当R由5欧换成10欧后，应将滑动变阻器滑片向左移动到适当位置 C．接入25欧定值电阻后，滑动变阻器的滑片应移动到5欧的位置 D．该实验结论为：导体两端电压一定时，通过导体的电流与其电阻成反比 【答案】B 课堂练习 探究新知 3．小科为探究“电压一定时，电流与电阻之间的关系”，设计了如图实验。先在AB间接入10Ω的定值电阻R1，移动滑片P，读取电压表、电流表示数并记录；然后用15欧的定值电阻R2替换R1后，接下来的操作和操作后的电路分析正确的是（　　） A．闭合开关，电压表示数变大 B．闭合开关，电流表示数不变 C．注视电压表，并向左调节滑片 D．注视电流表，并向右调节滑片 【答案】A 课堂练习 探究新知 4．小科同学为了探究电流跟电阻的关系，在如图所示的情况下，将A、B两点间10Ω的电阻更换为15Ω的电阻，闭合开关后，下一步的操作应当是（　　） A．记录电流表和电压表的示数 B．将滑动变阻器滑片向左移动 C．将滑动变阻器滑片向右移动 D．适当增加电池的节数 【答案】C 课堂练习 探究新知 5．如图甲所示的电路中，电源电压3V保持不变，R1为定值电阻，R2为电阻箱。小科多次改变R2的阻值，闭合开关S，记录对应电流表的示数，得到电流表示数I随电阻箱阻值的倒数变化的图像如图乙,下列说法错误的是（ ） A．定值电阻R1的阻值为10Ω B．乙图中C点的横坐标为0.5 C．乙图中A点可以看作是R2短路时电流表的示数 D．通过R2的电流与R2的阻值成反比 【答案】C 课堂练习 探究新知 9．如图甲所示滑动变阻器的滑片从 a 端滑到 b 端的过程中电流表和电压表示数变化的规律如图乙所示。下列说法正确的是（　　） A．滑片向右移动时，电压表示数变小 B．滑动变阻器的最大阻值为60Ω C．电源电压为5V D．滑片移动过程中，两电表示数变化量的比值不变 【答案】D 课堂练习 探究新知 10．小金在医院挂盐水时，看见护士因为输液病人多而忙乱。为减轻护士负担，他初步设计了自动输液提示器电路图（如图），电表能自动显示输液量并在药液快输完时电铃响提醒护士。若电铃只有在电流达到一定值时才会响，且药液减少电表显示的示数也减小。结合该电路，下列说法正确的是（　　） A．把电流表改成药液显示盘，去掉电压表。 B．图中药液显示盘刻度不均匀 C．药液用到一半时，电压表指针一定指在刻度盘中央 D．挂盐水过程中，电压表和电流表比值变大 【答案】B