北师大版九年级上册物理第十二章 欧姆定律 教用课件

第十二章 欧姆定律 一、学生实验：探究--电流 与电压、电阻的关系 课时1 探究电流与电压、电阻的关系 1．通过实验使学生知道“电阻一定时，电流跟电压 成正比，电压一定时，电流跟电阻成反比”。 2．使学生初步熟悉如何用电流表、电压表测同一只 电阻的电流及其两端电压，会用与待测电阻串联的滑动 变阻器调节待测电阻两端的电压。 思考：怎样才能使灯泡发光程度变暗呢？ 方案1：减少一节电池 方案2：串联上一个电阻 一、探究电流与电压、电阻的关系 探究目的 探究电流跟电压的关系 探究电流跟电阻的关系 实验方法 控制电阻不变,改变电压 控制电压不变,改变电阻 实物图和 电路图 实验过程 按图甲连接电路，保持 电阻的阻值不变，移动 滑动变阻器的滑片,通 过调节滑动变阻器的滑 片来改变电阻两端的电 压，分别读出不同的电 压值和对应的电流值, 填入下表中 按图甲连接电路，移动滑动变阻 器的滑片至合适的位置，记录电 压值、电流值、电阻的阻值,然后 更换不同阻值的电阻，通过调节 滑动变阻器的滑片，使电压表的 示数不变，即电阻两端的电压不 变，分别记下不同电阻的阻值和 对应的电流值,填入下表中 数据记录 数据处理 实验 次序 电阻 / Ω 电压 / V 电流 / A 1 10 2.4 0.24 2 1.8 0.18 3 1.2 0.12 实验 次序 电阻 / Ω 电压 / V 电流 / A 1 3 5 0.6 2 10 0.3 3 15 0.2 分析论证 从上表中数据可以看出，电压 改变后,电流也随之改变，电压 变为原来的几倍，电流也变为 原来的几倍。将实验数据通过 图像的形式表示出来如上图所 示，分析图像可知，当电阻一 定时，电流与电压成正比 从上表中数据可以看出，电阻改变 后，电流也随之改变,电阻变为原来 的几倍，电流反而变为原来的几分 之一。将实验数据通过图像的形式 表示出来如上图所示,分析图像可知， 当电压一定时，电流与电阻的倒数 成正比，即电流与电阻成反比 得出结论 (1)当导体的电阻不变时，通过导体的电流与导体两端的电压成正比; (2)当导体两端的电压不变时，通过导体的电流与导体的电阻成反比 例：(1)在研究通过导体的电流与导体两端电压的关系时，应当用滑动变 阻器进行调节,不断地改变 值,并记录对应的 值,然后 对数据进行分析,得出结论。 (2)在研究通过导体的电流与导体电阻的关系时,每次实验应换用不同电 阻的导体，并运用滑动变阻器进行调节,使每一次导体两端的电压 ， 并记录对应的 值，然后对数据进行分析，得出结论。 (3)通过两组实验得出的结论是 。 电流 相等 电流 电压 通过导体的电流跟导体两端的电压成正比， 跟导体的电阻成反比 温故知新:复习“三大件”的使用 第十二章 欧姆定律 一、学生实验：探究—电流 与电压、电阻的关系 课时2 欧姆定律 1.能根据实验探究得到的电流、电压、电阻的关系得 出欧姆定律。 2.理解欧姆定律,记住欧姆定律的公式,并能利用欧姆 定律进行简单计算。 电压是产生电流的原因，电压越高，电流可能越大。 电阻表示导体对电流的阻碍作用，电阻越大，电流可能会越小。 思考：流过导体的电流与导体的电阻及加在它两端的电压存在 怎样的定量关系呢？ 一、欧姆定律 1.内容:通过导体的电流,跟导体两端的电压成正比，跟导体的电阻成反比。 2.公式及单位 U—电压一伏特( V ) ,I一电流一安培(A) ,R—电阻一欧姆( Ω)。 3.欧姆定律公式的变形式 U=IR 已知电流 I 、电阻 R ,求电压 U 已知电压 U 、电流 I ,求电阻 R 4.对欧姆定律的理解 (1)统一性:公式中的三个物理量 I、U、R 必须使用国际单位制中的单位，即 I的单位是 A,U 的单位是 V,R 的单位是 Ω。 (2)同一性:欧姆定律中“通过导体的电流 I ”“导体两端的电压 U "及“导 体的电阻 R ”都是同一个导体或同一段电路中对应的物理量,对于不同导体 之间或不同电路中的电流、电压和电阻，欧姆定律不适用。因此，在运用 公式I= U/R 时，必须将同一个导体或同一段电路中的电流、电压和电阻代 人公式计算。 (3)同时性:欧姆定律中的三个物理量还具有同时性。在同一段电路中,开关的 通断或滑动变阻器滑片的移动,都会导致电路中电流、电压和电路中总电阻 的变化，因而公式 I=U/R 中的三个物理量必须是同一时间的值。 (4)变形式 R=U/I 表示导体的电阻在数值上等于加在导体两端的电压与通过 导体的电流的比值。因为同一个 导体的电阻一定( 电阻是导体本身的性质) ，所以不能说成“导体的电阻与导体两端的电压成正比，与通过导体的电 流成反比"。 二、欧姆定律的简单应用 1.欧姆定律的应用 利用欧姆定律和串、并联电路中电流与电压、电阻的关系，可解答串、 并联电路中综合性比较强的问题。 (1)串联电路的分压作用 如图所示,R1 与 R2 串联，根据欧姆定律可知， ，因为 I1=I2 ， ，此式说明串联电路中各电阻分得的电压与它们的阻值 成正比，电阻的阻值越大,分得的电压越大。 应用:若电路两端的总电压大于用电器正常工作的电压，可在电路中串联 电阻分去多余的电压,以保护用电器。 2.利用欧姆定律解题的一般步骤 (1)画电路图(电压表看作断路，电流表看作导线，分析电路的连接方式)。 (2)找出测量对象(分析电表的测量对象,明确电表的测量值)。 (3)注明已知量和未知量(在图上标出已知量的大小，未知量的符号)。 (4)找出各物理量之间的关系,利用欧姆定律和串、并联电路中电流与电压、 电阻的关系列出关系式(列式时要注意公式成立的条件)。 (5)将已知量代入关系式(代入据前统一单位) ，然后进行计算。 例：根据欧姆定律 I=U/R，变形可得 R=U/I ,下列说法正确的是( )。 A.通过导体的电流跟导体的电阻成正比，跟导体两端的电压成反比 B.当导体两端电压一定时，导体的电阻跟通过导体的电流成反比 C.当通过导体的电流一定时,导体的电阻跟导体两端的电压成正比 D.当导体的电阻一定时,通过导体的电流跟导体两端的电压成正比 解析:由欧姆定律可知,当导体的电阻一定时,通过导体的电流跟导体两端的 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A错误,D正确。电阻是导体本身的一种性质,其大小由导体的长度、材料、 橫截面积以及温度等决定,与通过导体的电流、导体两端的电压均无关,故B、 C错误。 D 欧姆定律和串、并联电路中 U、I、R 关系的应用对象 第十二章 欧姆定律 二、根据欧姆定律测量 导体的电阻 1.知道伏安法测电阻的实验原理。 2.能找出实验过程发生故障的原因，并进行处理。 灯泡内灯丝对电流有阻碍作用吗？ 导体的电阻如何测量？ 你知道哪些用伏安法的实验？ 一、根据欧姆定律测量导体的电阻 实验目的 根据欧姆定律测量导体的电阻 实验原理 R= U / I 即用电压表测出导体两端的电压 U,用电 流表测出通过导体的电流 I ， 实验器材 电源、开关、导线、滑动变阻器、待测电阻、电流 表、电压表等 实物图和 电路图 实验 步骤 (1)根据电路图连接实物图，将滑动变阻器的滑片移至阻值最大 处后，闭合开关。 (2)调节滑动变阻器的滑片，改变待测电阻两端的电压，分别记 下三组电压值和对应的电流值。根据每组数据，计算出电阻值， 最后计算出电阻值的平均值作为待测电阻的阻值 数据 记录 及处 理 实验 次序 电压 U/A 电流 I/A 待测电阻 R/Ω 待测电阻阻值的 平均值 Ω 1 1 0.10 10.0 10.42 2 0.19 10.5 3 3 0.28 10.7 常见故障 故障原因 电表指针偏转超过最大刻度 可能:(1)电表量程选择过小;(2)电路中某处出现 短路 电流表几乎无示数,电压表的 指针明显偏转 可能:(1 )被测电阻断路;(2)电流表与电压表位 置接反 电流表有示数,电压表无示数 可能:(1)电压表损坏或断路;(2)被测电阻短路或 电压表短路 伏安法测电阻的常见故障及故障原因 电表的指针反向偏转 电表的“+”“一”接线柱接反 电表的指针偏转角度很小 可能:(1)电表选择的量程过大;(2)电源电压太小 移动滑动变阻器的滑片， 电表示数无变化 可能:滑动变阻器连接错误，没有遵循“一上一 下”的接线原则,使滑动变阻器作为定值电阻或 导线接入了电路中 移动滑动变阻器的滑片,电流表的示数变 大(或变小)时,电压表的示数变小(或变大) 可能:电压表与滑动变阻器并联, 测量滑动变阻器两端的电压 无论怎样调节滑动变阻器，电压表的示数 总小于灯泡的额定电压 可能:电压表测量电源电压 例：如图是小红测定小灯泡电阻的电路,当闭合开关S 时,发现灯 L 不 亮,电流表、电压表均无示数。若电路故障只出现在灯 L 和滑动变阻 器 R 中的一处,则下列判断正确的是( )。D A.灯L短路 B.灯L断路 C.滑动变阻器R短路 D.滑动变阻器R断路 在测量定值电阻的阻值时,受 仪器读数等因素的影响,结果 会存在偶然误差,进行多次测 量，求平均值,是为了减小实 验误差。 第十二章 欧姆定律 *三、串并联电路中的电阻关系 1．知道串、并联电路中电阻的关系。 2．了解等效替代的研究方法，会画等效电路。 3．会用串、并联电路中电阻的关系进行简单计算。 电工在修理一个用电器时需要一个10Ω的电阻，但手边只 有一些5Ω和20Ω的电阻，但电工马上想到了方法，你知道 他是怎么做到的吗？ 一、等效电路 如果给我们两个电阻，我们可以这样把它们接人电路(如图甲、乙所示)。 开关闭合，甲、乙两个电路中会有电流通过。我们能不能找到 两个这样的电阻,把它们分别单独接入甲、乙电路中，甲、乙电 路中电流表示数仍和原来接人两个电阻时的示数相同呢?当然,我 们可以找到。如图丙、丁所示，R的作用与甲图R1、R2串联时作 用相同,R'的作用与乙图R1、R2并联时作用相同。这样的电阻就 是与之对应的两个电阻的等效电阻。 二、串联电路中的电阻关系 提出 问题 当几个电阻串联时，它们的等效电阻的阻值和这几个电阻的阻值是什么 关系 猜想 当几个电阻串联时，它们的等效电阻的阻值等于这几个电阻的阻值之和 电路 图 指导过程 在串联电路中，电流处处相等，总电压等于各部分电路两端 的电压之和。在图甲所示电路中有I=I1=l2 , U=U1+U2 。根据 欧姆定律有U1=IR1 U2=IR2,则U=IR1 +IR2。在图乙所示电路 中有U=IR,因为图甲、乙所示电路中电源电压相等，所以 IR=IR 1+IR2 ,即R=R1+R2 得出结论 在串联电路中，等效电阻的阻值等于各串联电阻的阻值之和 应用 若电路中总电压大于用电器正常工作电压，则可在电路中串 联一电阻分去多余电压,以保护用电器 三、并联电路中的电阻关系 提出 问题 当几个电阻并联时,它们的等效电阻的阻值和各并联 电阻的阻值是什么关系 猜想 当几个电阻并联时，它们的等效电阻阻值的倒数等于 各并联电阻阻值的倒数之和 电路图 推导过程 在并联电路中，干路电流等于各支路电流之和,各支路两端 的电压相等。在图甲所示电路中有I=I1+l2, U=U1=U2,根据 欧姆定律有 ，则 ， 因为图甲、乙所示电路中电源电压相等，所以 得出结论 若电路中总电流大于用电器允许通过的最大电流，则可在 电路中并联一电阻分去多余电流,以保护用电器 应用 若电路中总电流大于用电器允许通过的最大电流，则可在 电路中并联一电阻分去多余电流,以保护用电器 1.去表法 四、等效电路图的画法及其应用 (1)因为电流表的电阻很小，所以可把它当作一根导线。因此，在分析电路 时可拆除电流表,用导线替代电流表，即在电路中把电流表的位置用导线连 接起来。 (2)因为电压表的电阻很大，所以可把它所在电路看成是断路。因此，在分 析电路时可拆除电压表,但千万不能把去掉电压表的电路用导线连接起来。 (3)在弄清电路的连接方式之后,再把电流表和电压表归位，分析电流表测的 是通过哪部分电路的电流，电压表测的是哪部分电路两端的电压。 2.电流流向法 如图甲所示，当只闭合 S2 时,电流只有一条通路, L1 和 L2 串联;如图乙所示， 当只闭合 S1 和 S3 时,电流在流经 L2 前分支:一条支路电流通过 L2，另一条 支路电流通过 S3 、L1 之后两支路电流汇合，显然 L1 与 L2 并联。 例：电阻R的阻值比电阻R2的阻值小，把它们]串联后，总电阻( )。 A.小于R1 B.小于R2 C.小于R2而大于R1 D.等于R1与R2之和 解析:电阻串联后,相当于增大了电阻的长度,则总电阻增大,即电阻越串越 大,总电阻大于任意一个分电阻,所以总电阻等于R1与R2之和。故选D。 D 等效替代法是在保证某种效果(特性和关系)相同的前提下,将实际的、陌生的、 复杂的物理问题和物理过程用等效的、简单的、易于研究的物理问题和物理 过程代替来研究和处理的方法。 第十二章 欧姆定律 四、欧姆定律的应用 1.会用一只电压表和一个已知电阻测量未知导体的电阻。 2.会用一只电流表和一个已知电阻测量未知导体的电阻。 3.知道电流表的电阻很小，电压表的电阻很大。 通过前面的学习，我们掌握了根据欧姆定律用电压表和电流 表测量电阻的方法（伏安法），在实际中若只有一块电压表（或 者电流表），你能测量一个未知的电阻吗？你还需要哪些器材？ 一、测量电阻的方法 电压表和已知阻值的电阻测未知 电阻的阻值(伏阻法) 用电流表和已知阻值的电阻测未知 电阻的阻值(安阻法) 测 量 方 法 ① 电 路 图 R0 为已知电阻,Rx 为未知电阻 测 量 方 法 ① 测量 过程 如上图所示，先将电压表接在a、 b 两点间,测出 R0 两端的电压Uo , 则通过 R0 的电流 I0 =U0 / R0；在 a'、b'两点间，测出 Rx 两端的电 压Ux ,这时通过Rx 的电流 Ix=Ux /Rx 。因为 R0 与 Rx 串联，则有 Ix =I0，所以Ux / Rx = U0 / R0,则Rx = (Ux / U0)/R0 如上图所示，先将电流表与R0 串联，测出通过R0 的电流 I0 ， 则 R0 两端的电压U0 =I0R0；再 将电流表与Rx 串联，测出通过 Rx 的电流 Ix ，则Rx两端的电压Ux =IxRx 。因为R0 与Rx并联，则有 U0=Ux，所以IxRx =I0R0 ，则Rx = (I0 / IX)/R0 测量 结果 测 量 方 法 ② 电 路 图 如果用单刀双掷开关，只需连接电路一次 测 量 方 法 ② 测量 过程 如上图所示，如上图所示，闭合 开关 S0 ,开关 S 接“1”时，电 压表测 R0 两端的电压 U0 ,开关 S 接“2”时,电压表测 R0 和 Rx 两端的总电压U ,则Ux=U-U0 。 根据串联电路中各处电流相等， 有 ，则 。 如上图所示，闭合开关 S0 ,开关S 接“2”时,电流表测通过电阻R0 的电流 I0 ,开关 S 接“1”时,电流 表测通过电阻 R0 和 Rx 的总电流 I ,则 Ix=I-I0 ,Rx 两端的电压Ux=(I- I0)Rx ,R0 两端的电压U0=l0 R0 。 因为 R0 与 Rx 并联,则Ux=U0 , 即 ，则 2.其他测量电阻的方法 实验仪器 电路图 测量方法及结果 电压表、滑动 变阻器(最大阻 值已知)、未知 电阻、电源、 开关等 如左图所示，先把滑动变阻器的滑片 P 移 至最左端，则滑动变阻器连人电路的阻值 为零，闭合开关 S,电压表测电源电压 U; 再把滑动变阻器的滑片 P 移至最右端，此 时滑动变阻器连入电路的电阻为最大阻值 R0,电压表测Rx两端的电压Ux,此时电路中 的电流 ，则 电阻箱、定值 电阻、电压表 未知电阻、电 源、开关等 如左图所示，先只闭合开关 S 和 S1,记下电压表的示数U0;再只闭 合开关 S 和 S2 ,调节电阻箱 R1 的阻值，使电压表的示数仍为U0, 则待测电阻 Rx 的阻值等于此时 电阻箱 R1 的示数 电流表、滑 动变阻器(最 大阻值已知)、 未知电阻、 电源、开关 等 如左图所示，把滑动变阻器的滑片 P 移至最左端，使滑动变阻器连入 电路的阻值为零，闭合开关 S ,读 出电流表的示数 I1 ;再把滑片 P 移 到最右端,使滑动变阻器连人电路 的阻值为最大阻值 R0 ,读出电流表 的示数I2 。根据欧姆定律知 ，则 ， 1.电流表的电阻 二、电流表和电压表的电阻 电流表的电阻很小，实验室里常用的电流表，量程是 0~0.6 A 时电阻约 为0.125Ω,量程是 0~3 A 时电阻约为0.025Ω。 2.电压表的电阻 电压表的电阻一般很大,实验室里常用的电压表,量程是 0~3 V 时电阻约 为3 kΩ,量程是 0~15 V 时电阻约为15 kΩ。 例：图为伏安法测电阻的一种接法(其他元件未画出) ,如果考虑电流表 电阻和电压表电阻对测量结果的影响,则电压表与电流表的示数之比等 于( )。C A.电流表的电阻 B.电压表的电阻 C.电压表和待测电阻并联的总电阻 D.电流表和待测电阻串联的总电阻 例：下列四个电路中，电源电压保持不变,R0 为已知阻值的定值电阻， 通过控制开关 S 和 S1 不能测出未知电阻 Rx 阻值的电路是( )。B 电流表和电压表都有电阻， 同时又具有特殊性。特殊性表 现在电流表能反映出通过自身 的电流，电压表能反映出自身 两端的电压。