16.4 变阻器 课件 2026-2027学年人教版九年级物理全一册

物理观念 知道滑动变阻器的构造，理解变阻器的工作原理；知道滑动变阻器上所标规格的含义。 科学思维 知道正确使用滑动变阻器的方法。 科学探究 通过实验探究，掌握滑动变阻器的正确使用方法和接线方式。会用滑动变阻器改变电路中的电流及控制用电器两端的电压。 科学态度 与责任 知道变阻器在生活中的应用有哪些；培养学生严谨的科学态度，激发学生的发明创造热情。 教学重点 知道变阻器的工作原理。 教学难点 按要求正确连接变阻器。 选取一根自动铅笔芯，按下图连 接电路。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？ 铅笔芯 探究一、变阻器 1. 实验探究：改变小灯泡的亮度 【实验】把铅笔芯、小电灯、干电池用导线连接起来，沿铅笔芯移动导线夹，观察小灯泡的亮度怎样变化？ 铅笔芯 实验现象：随着夹子在铅笔芯上移动，小灯泡的亮度发生连续变化，接入电路的铅笔芯越短，电阻越小，小灯泡越亮。 【归纳】实验结论：改变接入电路的导体的长度，可以改变电阻。 2. 变阻器 探究一、变阻器 能改变接入电路中电阻大小的元件叫做变阻器。实验室常用的变阻器是滑动变阻器和电阻箱。 滑动变阻器在电路图中用符号 表示 探究二、滑动变阻器的使用 （1）构造： 滑动变阻器有缠绕在绝缘管上的电阻线 ，外面涂有绝缘漆，它的两端连接在两个接线柱AB上；支架上方有个比较粗的金属杆，电阻很小，金属杆两端有接线柱CD；金属杆与电阻线通过滑片相连。 探究二、滑动变阻器的使用 （2）原理：滑动变阻器是通过改变连入电路中电阻线的长度，来改变电阻的。 如图所示，滑片移动时与线圈相接触的部位上的绝缘层已经刮掉，电阻丝与滑片相连。滑片移到不同位置时，AC或BC两个接线柱间电阻丝的长度不一样，这样就可以改变接入电路中电阻的大小。 探究二、滑动变阻器的使用 （3）结构示意图和符号： 结构示意图：A、B、C、D分别表示四个接线柱，P表示滑片。元件符号如图所示。 结构示意图 变阻器符号 探究二、滑动变阻器的使用 （4）铭牌上各物理量的意义： 例如，一滑动变阻器标有“20Ω 1A”，其中“20Ω”表示变阻器的最大电阻是20欧；“1A”表示允许通过的最大的电流是1A。 铭牌 探究二、滑动变阻器的使用 （5） 实验探究：滑动变阻器的接线方法 【想一想】滑动变阻器共有ABCD四个接线柱，如果只选其中的两个接入电路M、N两点间，有几种连接方法？ 【归纳】有6种连接方法：AB、AC、AD、BC、BD、CD。 探究二、滑动变阻器的使用 （5） 实验探究：滑动变阻器的接线方法 【进行实验与记录】 探究二、滑动变阻器的使用 （5） 实验探究：滑动变阻器的接线方法 把滑动变阻器的接线柱依次接入电路中的M、N两点间。闭合开关，移动滑片P，观察灯泡亮度和电流表示数的变化，并记录在表格中。 探究二、滑动变阻器的使用 （5） 实验探究：滑动变阻器的接线方法 【实验记录】 探究二、滑动变阻器的使用 （5） 实验探究：滑动变阻器的接线方法 【分析论证】 ①把接线柱C、D连入电路的分析 把C、D接线柱连入电路，相当于一条导线，连入电路的阻值为0，移动滑片不能改变电阻。 探究二、滑动变阻器的使用 （5） 实验探究：滑动变阻器的接线方法 【分析论证】 ②把接线柱A、B连入电路的分析 将A、B接线柱接入电路时，电流要经过全部电阻线，此时变阻器连入电路的电阻值为变阻器的最大阻值，相当于一个定值电阻，移动滑片不能改变电阻。 探究二、滑动变阻器的使用 （5） 实验探究：滑动变阻器的接线方法 【探究归纳】 ①滑动变阻器应按照“一上一下”的方式接入电路中。 ②关键是确定滑动变阻器的下端接线柱，上端两个接线柱中任何一个连入电路，接法是等效的。 ③滑片向靠近下接线柱的方向移动，电阻变小，滑片向远离下接线柱的方向移动，电阻变大，可简记为：“近下电阻变小，远下电阻变大”。 探究二、滑动变阻器的使用 （6） 实验：用滑动变阻器改变小灯泡的亮度 【设计实验】 ①实验电路图如图所示； ②小灯泡与变阻器串联，电流表串联在电路中； ③闭合电键前应将滑片放到什么位置上？位于阻值最大位置（右端），可以使电路中的电流最小，起到保护电路元件的作用。 ④注意：电路中的电流不能超过允许通过的最大电流（否则烧坏滑动变阻器）。 探究二、滑动变阻器的使用 （6） 实验：用滑动变阻器改变小灯泡的亮度 【进行实验】 ①闭合开关，使滑片P位于最右端，观察电流表示数及小灯泡的亮度； ②将滑片由最右端移到中间，观察电流表示数及小灯泡的亮度； ③将滑片由中间移到最左端，观察电流表示数及小灯泡的亮度。 探究二、滑动变阻器的使用 （6） 实验：用滑动变阻器改变小灯泡的亮度 【实验现象】 滑片P的位置 最右端 中间 最左端 电流表示数 最小 较大 最大 小灯泡的亮度 暗 较亮 最亮 探究二、滑动变阻器的使用 （6） 实验：用滑动变阻器改变小灯泡的亮度 【实验分析】 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。 【实验结论】 用滑动变阻器改变小灯泡的亮度，滑动变阻器应该与小灯泡串联。电阻变大→电流变小→灯泡变暗；电阻变小→电流变大→灯泡变亮；所以滑动变阻器起到控制电路中电流的作用（即限流作用）。 探究二、滑动变阻器的使用 （7）用滑动变阻器控制电阻两端的电压 【设计实验】 ①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。 ②实验电路图与连接图如图所示。 探究二、滑动变阻器的使用 （7）用滑动变阻器控制电阻两端的电压 【 进行实验】 ①闭合开关S，调节滑动变阻器的滑片，使R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，使电阻成整数倍地变化，如5Ω、10Ω、15Ω等。闭合开关，调节变阻器的滑片，保持每次接入的定值电阻两端的电压不变。 探究二、滑动变阻器的使用 （7）用滑动变阻器控制电阻两端的电压 【实验现象】 ①当滑动变阻器连入电路中的电阻变大时，定值电阻两端的电压变小；当滑动变阻器连入电路中的电阻变小时，定值电阻两端的电压变大（选填“变大”或“变小”）。 ②换用不同的定值电阻时，定值电阻两端的电压改变（选填“改变”或“不改变”）。 若保持每次接入的定值电阻两端的电压不变，则需要调节滑动变阻器的滑片；当换用阻值较大的定值电阻时，需要调大滑动变阻器连入电路中的阻值；当换用阻值较小的定值电阻时，需要调小滑动变阻器连入电路中的阻值 探究二、滑动变阻器的使用 （7）用滑动变阻器控制电阻两端的电压 【实验结论】 ①利用滑动变阻器可以改变定值电阻两端的电压。 ②利用滑动变阻器可控制定值电阻两端电压不变，方法是“换大调大，换小调小”。 1．在“设计制作一个调光灯”的实践活动中，小明设计了如图所示的电路，电源使用三节铅蓄电池串联，小灯泡额定电压为3V，AP两个回形针可在铅笔芯上滑动。通过交流，小华同学提出了改进建议，关于以下建议，你认为合理的是（　　） A．为使灯泡亮度变化更明显，应选用长度很短的铅笔芯 B．为保护灯泡，可以在AP之间做一个标记，防止接入阻值太小 C．铅笔芯换成铜丝更好 D．电源电压改为1.5V更好 【答案】B 【详解】A．铅笔芯相当于一个滑动变阻器，它和灯泡串联，阻值越大的电阻对电流的阻碍作用越大，由于铅笔芯的长度越长电阻阻值越大，所以铅笔芯的长度应适当长一些，故A不符合题意； B．为保护灯泡，在AP之间做一个标记，保持灯泡与一定长度的铅笔芯串联，可以防止灯泡两端电压过大而烧坏灯泡，故B符合题意； C．铜丝的电阻很小，灯泡亮度的变化不明显，故C不符合题意； D．小灯泡额定电压为3V，电源电压改为1.5V，灯泡很暗实验现象不明显，故D不符合题意。故选B。 2．下列关于滑动变阻器（如图）的构造说法正确的是（　　） A．线圈是用铜丝或铝丝制成 B．滑片与金属棒之间是绝缘的 C．滑片与线圈之间是绝缘的 D．瓷筒与线圈是绝缘的 【答案】D 【详解】A．线圈是用电阻率较大的合金线制成的，故A错误； B．滑片与金属棒之间是导电的，否则无法改变电阻，故B错误； C．滑片与线圈之间是导电的，否则无法改变电阻，故C错误； D．瓷筒与线圈之间是绝缘的，因为陶瓷是绝缘体，故D正确； 故选D。 3．如图所示，将滑动变阻器连入电路，当滑片P向左移动时，能使连入电阻增大的是（　） A．甲和乙 B．乙和丁 C．乙和丙 D．甲和丁 【答案】B 【详解】甲丙．接入电路的是左半部分，当滑片向左移动时，接入电路的电阻丝变短，电阻变小，故甲丙不符合题意； 乙丁．接入电路的是右半部分，当滑片向左移动时，接入电路的电阻丝变长，电阻变大，故乙丁符合题意。 故选B。 4．如图，用变阻器控制灯泡L的亮度，若要求滑片P向左滑动时灯泡逐渐变亮，则下列接法中正确的是（　　） A．M接C，N接D B．M接A，N接B C．M接C，N接B D．M接A，N接D 【答案】C 【详解】滑动变阻器的滑片左移，灯泡变亮，电路中电流要变大。则变阻器连入电路的电阻要变小，滑动变阻器接入电路的电阻丝变短。下面的接线柱一定接接线柱C，上面的接线柱接A或B，故C正确，ABD错误。故选C。 【观察实物】滑动变阻器能够改变连入电路的电阻大小，起到连续改变电流大小的作用，但不能准确知道连入电路的电阻值。如果需要知道连入电路的电阻的阻值，就要用到电阻箱。 （1）电阻箱的特点 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显示出电阻阻值的变阻器。 探究三、电阻箱 探究三、电阻箱 （2）电阻箱的读数 如图所示电阻箱接入电路的阻值为 ＝3000+600+8=3608Ω.   使用时，把两个接线柱接入电路，调节旋盘就能得到0 ～×××××Ω（通常为9999.9Ω）之间的任意阻值。各旋盘对应的指示点的示数乘以面盘上标出的倍数，然后加在一起，就是接入电路的阻值。 探究三、电阻箱 （3）插孔式电阻箱 插入式电阻箱的工作原理为：把铜塞插进去，靠铜棒来短接下面的电阻，电流不从电阻丝走了使之失去作用来调整电阻大小的；缺点是阻值不能连续变化，只能是几个固定阻值电阻的组合数。 如图所示电阻箱接入 电路的阻值为 1+2=3Ω.   探究四、变阻器的应用 1. 一些常见的变阻器 【观察实物或图片】生活、生产中常见的一些变阻器如图所示： 探究四、变阻器的应用 2. 电位器及其应用 滑动变阻器一般只在实验室中应用。有些家用电器（如收音机）音量调节的器件也是一种变阻器，通常称为电位器。 （1）机械式电位器： 如图所示是机械式电位器，由内部构造图可知，电位器在电路相当于滑动变阻器的作用。 电位器 电位器结构图 电位器原理 探究四、变阻器的应用 如图所示，把A和B两个接线柱串联接入收音机电路，当顺时针旋转时，接入电路中的电阻变大，电流变小，音量变小，反之音量变大。 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。 探究四、变阻器的应用 （2）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阻值的器件（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。 探究四、变阻器的应用 3. 变阻器在生产和生活中的应用实例 （1）亮度可变的灯、转动速度可变的电风扇、舞台用到的调音台、家庭用的调温电褥子等都是应用了变阻器。 探究四、变阻器的应用 （2）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变大，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，油量表的示数变大。 5．如图所示，甲为亮度可调的台灯，电位器是调节其亮度的装置，a、b、c是它的三个接线柱，旋钮带动滑片转动。电位器应与灯泡_____（填“串联”或“并联”）。若逆时针旋转旋钮时灯泡发光变亮，则需将_____（选填“a和b”“a和c”或“b和c”）接线柱接入电路。 【答案】串联，a和b。 【详解】电位器相当于一个滑动变阻器，电位器应与灯泡串联，才能起到调节作用。若逆时针旋转旋钮时灯泡发光变亮，说明电路中电流变大，结合电位器的连接方法可知需将a和b接线柱接入电路。 6．如图所示，是一位同学设计的风力测定仪，O是转动轴，OC是金属杆，下面连着一块受风板，无风时，OC是竖直的，风越大，OC杆偏转角度越大，AB是一段弧形电阻，P点是金属杆与弧形电阻相接触的点。 （1）金属杆OC与弧形电阻组合相当于一个________________； （2）测风力时，是通过观察____________________来知道风力的大小； （3）如果风力变化不大，现象不明显，你想采取________________措施使现象更明显。 【答案】（1）滑动变阻器；（2）泡亮度；（3）在电路中串联一个电流表. 【详解】（1）风力的大小改变了OC杆偏转角度，从而改变了弧形电阻连入电路的电阻线的长度，所以金属杆OC与弧形电阻组合相当于一个滑动变阻器。 （2）测风力时，风越大，OC杆偏转角度越大，弧形电阻AB连入电路的电阻线长度变短，连入电路的电阻变小，电路中电流变大，小灯泡变亮，所以通过观察灯泡亮度来知道风力的大小。 （3）如果风力变化不大，现象不明显，可以在电路中串联一个电流表，准确反映风力的大小，使现象更明显。 1. 根据影响电阻大小的因素来理解变阻器的原理：即导体的材料、横截面积不变时，长度越长，电阻值越大； 2. 滑动变阻器正确连入电路的方法：①一上一下（接线柱）；② 串联使用； 3. 滑动变阻器在电路中的作用：①改变电路中的电流和部分电路两端的电压；②保护电路； 4. 判断滑动变阻器连入电路的电阻值变化的步骤 ①根据电流通过滑动变阻器的方向，判断滑动变阻器下面（即线圈上）的接线柱是哪一个接入了电路； ②看滑片的移动方向，滑片的移动方向越靠近线圈所用接线柱，则接入电路中的电阻越小。 1．当滑动变阻器的滑片向a端滑动时，下列四种接法中，变阻器阻值变小的是（　　） 【答案】C 【详解】A．由图可知，滑动变阻器同时接上面两个接线柱，滑动变阻器接入电路的电阻为零，移动滑片，滑动变阻器接入电路的阻值不变，故A不符合题意； B．由图可知，向a端移动滑片时，滑动变阻器接入电路的电阻丝长度变长，则滑动变阻器连入电路的阻值变大，故B不符合题意； C．由图可知，向a端移动滑片时，滑动变阻器接入电路的电阻丝长度变短，则滑动变阻器接入电路的阻值变小，故C符合题意； D．由图可知，向a端移动滑片时，滑动变阻器接入电路的电阻丝长度变长，则滑动变阻器连入电路的阻值变大，故D不符合题意。 故选C。 2．滑动变阻器的原理是通过改变连入电路中电阻丝的________来改变电阻，从而改变电路中的 _________。如图所示是滑动变阻器的结构示意图，要使滑片P向右滑动时电阻变大，应接入的接线柱是C和_________。滑动变阻器的铭牌上标有“50Ω 2A”的字样，其中“50Ω”指的是 __________。 【答案】长度；电流；A；滑动变阻器的最大电阻是50Ω。 【详解】电阻的阻值和电阻丝的长度有关，故滑动变阻器的原理是通过改变连入电路中导线的长度来改变电阻，从而改变电路中的电流。 由图可知，要使滑片P向右滑动时电阻变大，说明接入电路的电阻丝长度增大，则此时接入的有效部分是AP，所以应接入的接线柱为AC两个或AD两个接线柱；滑动变阻器的铭牌上标有“50Ω，2A”的字样，其中“50Ω”表示滑动变阻器的最大电阻是50Ω。 3．如图所示是一个自动体重测试仪的工作原理图，体重显示表是由______（选填“电流表”或“电压表”）改装而成的，它的示数越大，说明所测人的质量越____。 【答案】电流表；大。 【详解】如图所示，体重显示表是串联在电路中的，电压表要与被测用电器并联，故体重显示表是由电流表改装而成的。 体重测试仪（电流表）的示数越大，电路的总电阻越小，由串联电路中总电阻等于各分电阻之和可知，滑动变阻器R2接入电路中的电阻越小，则体重测试台受到的压力越大，即所测人的重力越大，其质量也越大。 4．铅笔芯的主要成分是石墨，软硬程度不同的铅笔其用途是不同的，例如作画用6B软铅笔，写字用软硬适中的HB铅笔，制图用6H硬铅笔。其铅笔芯都是导体，小明猜想铅笔芯的电阻大小可能与其软硬程度有关，于是他选取了干电池、软硬程度不同的铅笔芯、小灯泡、开关、导线，设计实验对以上问题进行探究。如果你参与小明的探究活动，你认为： （1）在图1标出的制成铅笔的几种材料中，通常情况下属于绝缘体的是 ______、______； （2）小明在选取软硬程度不同的铅笔芯的同时，应考虑他们的______和______是相同的； （3）在考虑以上因素是基础上，若图2乙中铅笔芯的硬度比图2甲中大，闭合开关后，小明观察灯泡的亮度，可确定乙图中铅笔芯的电阻 _____（选填“大”或“小”），说明铅笔芯的电阻与软硬程度 ______（选填“有关”或“无关”） （4）小明想借助电阻箱用“替代法”较准确的测量出铅笔芯的电阻，除了上述器材和电阻箱外，他还需要的器材是 _____，他的做法是：用电阻箱替代图中的铅笔芯，调节电阻箱的电阻值，使______的大小与原来接铅笔芯时的大小相同，则电阻箱接入电路的阻值就是铅笔芯的电阻值。 【答案】（1）木材，橡皮。（2）长度，横截面积；（3）大，有关；（4）电流表，电流。 【详解】（1）制成铅笔的材料有木材、石墨、橡皮、金属。其中木材和橡皮属于绝缘体，石墨和金属属于导体。 （2）导体的电阻与长度、材料、横截面积有关，在研究电阻跟铅笔的软硬关系时，采用控制变量法，保持长度、横截面积一定，改变铅笔的硬度。 （3）乙图中铅笔芯的硬度比甲图中大，闭合开关后，乙图灯泡的亮度比甲暗，电流小，可确定乙图中铅笔芯的电阻大，说明铅笔芯的电阻与软硬程度有关。 （4）需要将一只电流表串联在刚才的电路中，闭合开关读出电流表的示数为I，然后用电阻箱代替铅笔芯，调节电阻箱，使电流表的示数仍为I，读出电阻箱的阻值就等于铅笔芯的电阻。 1．（1）如图甲电流表的示数是______； （2）如图乙电阻箱的示数是______Ω，如图丙所示的是插入式电阻箱的结构示意图，则A、B两个接线柱之间的电阻值是______Ω； （3）某同学在使用电流表测量通过某一灯泡的电流的实验，发现闭合开关前电流表的指针指到如图丁所示的位置，等他修正后闭合开关，电流表的指针又指到如图丁所示的位置，则： ①闭合开关前产生这种现象的原因是______； ②闭合开关后产生这种现象的原因是______。 【答案】（1）0.5A；（2）2020，7；（3）没有调零，电流表正负接线柱接反了。 【详解】（1）电流表的量程为0～0.6A，分度值为0.02A，示数为0.5A。 （2）由图知，×1000的位置对应的数是2，×100的位置对应的数是0，×10的位置对应的数是2，×1的位置对应的数是0，故电阻箱的示数是2020Ω。 当铜塞插入时，则该铜塞处的电阻丝就会短路，这部分电阻就会消失；由图可知，A、B两个接线柱之间的电阻是R=5Ω+2Ω＝7Ω （3）①闭合开关前，电流表无电流，电流表的指针在0刻度线的左侧，这说明电流表没有调零。 ②闭合开关后，通过电流表有电流，电流表的指针在0刻度线的左侧，这说明电流表正负接线柱接反了。 2．如图所示是某同学设计的模拟可调光台灯电路，其中电位器有a、b、c三个接线柱，请连接电路，使顺时针旋转滑片时灯泡变亮。 【答案】见下图。 【详解】滑片顺时针旋转时，灯泡变亮，原因是电流变大，电源电压不变时，电阻变小，连入电路的电阻丝变短，一定是连入了上面的接线柱c和中间的接线柱b，如下图所示. 3．如图给出了几种元件，要求用滑动变阻器控制灯泡中的电流大小，电流表测出总电流的大小，电压表测出灯泡两端的电压。 （1）画出电路图，并按电路图连接实物图______； （2）根据你连接的实物图完成下表______； 滑片P 变阻器连入的 电阻怎样变化 小灯泡的亮度 怎样变化 电流表示数 怎样变化 电压表示数 怎样变化 向右移动         向左移动         【答案】见解析。 【详解】（1）按电流流向法，先画出电源的符号，从电源的正极出发一次画出电流表、灯泡、滑动变阻器、开关回到电源的负极，再把电压表并联在灯泡的两端，如下图所示；滑动变阻器与灯泡串联，电流表串联在电路中，电压表并联在灯泡的两端，然后与电源组成电路，如下图所示： 滑片P 变阻器连入的 电阻怎样变化 小灯泡的亮度 怎样变化 电流表示数 怎样变化 电压表示数 怎样变化 向右移动 变大 变暗 变小 变小 向左移动 变小 变亮 变大 变大 （2）滑片向右移动时，接入电路中的电阻变大，电路中的总电阻变大，则电路中的电流变小，灯泡两端的电压变小，所以电流表、电压表的示数均变小，灯泡变暗；滑片向左移动时，接入电路中的电阻小，电路中的总电阻变小，电路中的电流变大，即电流表、电压表的示数变大，灯泡变亮。如表所示： $