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(共47张PPT)
中物理
5.3 测量电阻
第五章 欧姆定律
初中物理教科版（2024）九年级上册
教学目标
物理观念
帮助学生建立和巩固对电阻概念的理解，使其能够运用欧姆定律分析电路中的物理现象。
科学思维
培养学生运用科学方法思考和解决问题的能力，使其能够理解并运用电阻的串并联规律。
科学探究
通过电阻的测量实验，培养学生的实验操作能力、数据处理能力和问题解决能力。
科学态度与责任
通过实验和问题讨论，培养学生的合作意识、批判思维和科学态度，使其能够积极参与物理学习并形成对科学的正确认识。
教学重难点
重点
①伏安法测量电阻：掌握利用伏安法测量电阻的实验步骤、数据处理方法；
②欧姆定律的应用：通过电阻的测量，深入理解欧姆定律及其应用。
难点
①电阻的测量原理：理解并掌握利用伏安法测量电阻的原理和方法；
②数据处理能力：培养学生正确处理实验数据，求解电阻值的能力；实验操作技能：培养学生的实验操作能力，养成良好的实验操作习惯。
新课引入
现有几个标注模糊的电阻，怎样才能知道它的阻值呢？
　　欧姆定律提供了测量导体电阻的理论依据。要测量一个未知电阻阻值，可以测量通过导体的电流和导体两端的电压，从而间接测量导体的电阻。
I =
U
R
欧姆定律
R=
U
I
用电流表测出
用电压表测出
这种测量电阻的方法称为伏安法。
I
U
R
讲授新课
测量电阻的阻值大小
一、用电压表和电流表测量电阻
实验探究：测量未知电阻
实验目的：
实验原理：
对一个未知电阻，用电压表测出它两端电压U，用电流表测量通过它的电流I，应用欧姆定律，就可以求出其电阻值。这种方法叫做伏安法。
伏安法是测量电阻的一个基本方法。
小明设计的电路图
如图是小明设计的实验电路图。它有哪些不完备的地方？应怎样改进？
设计实验与制定计划：
只能测量一次？！
改进后的电路图
移动滑片，会改变电压和电流，可进行多次测量，分别算出相应的电阻，求出电阻的平均值。
电路图
电源、电压表、电流表、滑动变阻器、开关、导线、待测电阻。
实验器材：
实物图
连接注意事项：
2、电流表、电压表要进行“调零”，
选择适当的量程，要“＋”进“－”出。
1、连接电路时，开关要断开，
滑动变阻器要调到最大阻值。
3、每次读完数据后及时断开开关，以防止电阻温度的升高引起阻值的变化。
电源、电流表、电压表、滑动变阻器、开关、待测定值电阻、导线等。
实验器材
实验过程
①根据电路图将待测电阻、电压表 、电流表及滑动变阻器等接入电路。
②改变滑动变阻器滑片的位置，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。
实物图
进行实验与收集证据：
电压U/V 电流I/A 电阻R/Ω
①
②
③
电阻平均值R/Ω
1.2
20
2.0
2.8
0.06
0.10
0.14
20
20
平均电阻R=
R1+R2+R3
3
=
20Ω+20Ω+20Ω
3
=
20Ω
20
改变
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。
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。
收集数据
在上面的实验中除了用表格形式记录测量结果外，我们还可以用图像的方式表示。
在坐标图上，横坐标表示电流I，纵坐标表示电压U。将测量的数据在图中描点，用直线或光滑的曲线连接各点，就可以得到电流随电压变化的关系曲线。
1
2
3
如何比较电阻的大小？
①找坐标值，直接计算
②相同电流，比较电压
③相同电压，比较电流
越靠近U轴，
电阻越大
对于U-I图像：
电流－电压图像
电压-电流图像
1. 实验过程中需要注意哪些问题：
①预估电阻值的大概范围，以便选择合适量程的电压表和电流表。
②连接电路是应保持开关处于断开状态。闭合开关前，需要检查电路，避免出现短路现象，滑动变阻器的滑片要移到阻值最大处，以保护电路。
2. 滑动变阻器在这个实验中的作用：
①改变未知电阻两端的电压和流过未知电阻的电流。
②保护电路。
评估交流
①改变电阻两端电压和通过电阻的电流，从而实现多次测量。
3、实验中滑动变阻器有什么作用
4、多次测量的目的是？
②保护电路
5、实验中若电压表无示数，电流表有示数是什么原因？
电阻R短路
6、实验中若电压表接近电源电压，电流表无示数是什么原因？
电阻R开路
多次测量，求平均值，减小实验误差
误差分析
电流表外接
误差原因：
电压表分流，测量值偏差
分析电路：
电压表读数为电阻两端的电压(无论电压表自身内阻大小，其测量值均为定值电阻两端电压)，电流表测量值为通过电压表和定值电阻的电流之和，电压测量准确，电流表测量值偏大，因而伏安法(R=U/I)计算后，得出测量值为定值电阻和电压表的并联电阻。(即R测=RxRv/ (Rx+Rv))，因而测量值比真实值偏小。
适用情况：
因为测量值为电压表和定值电阻并联阻值，因而适用于测量阻值较小的定值电阻。(也就是RxR测=U测/I测=Uv/(IR+Iv)误差分析：
理论上，测量的物理量应为电阻R两端的电压和通过电阻R的电流I；实际使用中，电压表的阻值虽然很大，但不是无穷大，因此在电路中有分流作用，使得电流表测量值不准确。
在伏安法（R=U/I）测量待测电阻阻值时，经常会出现电流表的内接和外接。
电流表内接
R测=U测/I测=(UR+UA)/IA误差原因：
电流表分压测量值偏差
分析电路：
分析电路可知，电流表读数为通过定值电阻的电流(无论电流表自身内阻大小，其测量值均为通过定值电阻的电流)，电压表测量值为电流表和定值电阻两端的电压之和，电流测量准确，电压表测量值偏大，因而伏安法(R=U/I)计算后，得出测量值为定值电阻和电流表的串联电阻。(即R测=Rx+RA))，因而测量值比真实值偏大。
适用情况：
因为测量值为电流表和定值电阻串联阻值，因而适用于测量阻值较大的定值电阻。(也就是Rx>Rv)
误差分析：
理论上，在伏安法(R=U/I)测量待测电阻阻值时，测量的物理量应为电阻R两端的电压和通过电阻R的电流I;实际使用中，电流表的阻值虽然很小，但不是零，因此在电路中有分压作用，使得电压表测量值不准确。
　例1 小英按图甲所示的电路图连接实验电路，测量电阻R 的阻值。闭合开关 S，调节滑动变阻器的滑片P 后，观察到电压表和电流表的示数分别如图乙、丙所示，则电压表的示数是　　Ｖ，电流表的示数为 A，电阻R的阻值为 Ω。
例题分析
２
0.4
5
例2：有一个阻值看不清的电阻器Rx，要测出它的电阻值
（1）小明按电路图连接好电路，检查无误后闭合开关S，观察到电压表的示数为1.6V，电流表的示数如右图所示，则通过电阻器Rx的电流 ______ A，Rx的电阻为____ Ω．
（2）实验中，为了减小误差，小明还需进行的操作是
_________________________.
移动滑片，至少再测出两组电流和电压的值
0.32
5
(1)请用笔画线代替导线，将图甲所示的实物电路连接完整。
(2)在连接电路时，开关应______，滑动变阻器滑片P应位于___(填“A”或“B”)端。
(3)闭合开关，滑动变阻器的滑片P移动到某一位置，电压表的示数为1.5 V，电流表的示数如图乙所示，其示数为________A，则R的阻值是________ Ω。
(4)实验中需要多次测量求平均值的目的是_______________。
断开
B
0.3
5
减小误差
小华用“伏安法”测电阻：
课堂练习
课堂练习
如图是电阻甲和乙的U﹣I 图象，由图象可知下列判断
正确的是（　　）
A.甲乙都是定值电阻
B.当乙两端电压为1V，其电阻值为10Ω
C.将甲和乙串联，若甲的电流为0.4A时，电路的总电压为3V
D.将甲和乙并联，若甲两端电压为1V时，干路上的电流为0.4A
C
1.当电阻的U-I 图像为直线时，表示该电阻的阻值不变；
2.当电阻的U-I 图像为曲线时，表示该电阻的阻值发生了变化。
1.关于电流跟电压和电阻的关系，下列说法正确的是（ ）
A．导体的电阻越大，通过导体的电流越小
B．导体的电阻越大，通过导体的电流越大
C．导体两端的电压越大，导体的电阻越大，通过导体的电流也越大
D．在导体两端的电压一定的情况下，导体的电阻越小，通过导体的电流越大
D
达标练习
2. 一个导体两端的电压是3V时 ，通过的电流是0.5A，则该导体的电阻是（ ）A．3Ω B．0.5Ω C．6Ω D．1.5Ω
C
3. 一个导体两端的电压是4V时 ，通过的电流是0.5A，则该导体的电阻是（ ） A．4Ω B．0.5Ω C．2Ω D．8Ω
D
4. 如图所示，导体1与导体2的电压—电流图像，则导体1的电阻R1与导体2的电阻R2（ ） A．R2 > R1 B．R2 = R1 C．R2 < R1 D．无法确定
A
5. 如图所示，测量灯泡的电阻，要使灯泡逐渐变亮，滑动变阻器的滑片P应（ ）调节
　　A．不动 B．向左 C．向右 D．无法确定
B
将上述实验中的电阻器换成小灯泡，用同样的方法测量小灯泡的电阻。多测几组数据，根据实验数据分别计算出小灯泡的电阻，比较计算出的几个数值。每次算出的电阻相同吗？
电路图
实物图
小灯泡的电阻是否固定不变？我们可以用伏安法来研究。
按图连接电路，逐渐增大电压，让灯丝由暗变亮，记录若干组电压、电流值。
实验探究：研究小灯泡的电阻
二、实验：测量小灯泡的电阻
实验器材
电源、开关、导线、滑动变阻器、小灯泡、电流表、电压表
实验原理
实验步骤
1.按照电路图连接实物
2.闭合开关，调节滑动变阻器滑片位置，逐渐增大灯泡两端电压，让等死由暗变亮，记录若干组电压、电流值，填入表格
3.分别计算出小灯泡不同亮度下的电阻，分析比较灯泡的电阻变化。
灯丝的电阻随温度升高而变大
有同学将记录表中四次测量的电阻的平均值作为小灯泡的电阻，你认为这样做正确吗？为什么？
不正确。因为灯丝的电阻随温度的升高而增大，因此，取四次测量的电阻的平均值并不能减小误差。
灯泡由不亮逐渐变为正常发光,灯泡灯丝的温度是否在变化 说明了什么？
思考： 用描点法作出小灯泡的U-I图线，会不会是一条直线呢？为什么？
不是。因为灯丝的电阻随温度的升高而增大，电流与电压不成正比关系。
收集并处理数据
交流与合作
伏安法测量小灯泡电阻实验中的电路故障分析
故障 原因
闭合开关，灯泡不亮，
电流表、电压表有示数。
①滑动变阻器接成定值电阻或接入电路的阻值过大（移动滑片观察灯泡是否发光）；
②电源电压过低。
闭合开关，灯泡不亮，
电流表、电压表无示数。
①电源无电压或电源断路；
②灯泡以外电源由断路。
闭合开关，灯泡不亮，
电流表无示数，电压表有明显偏转并接近电源电压。
闭合开关，灯泡不亮，
电流表有示数，电压表无示数。
①灯泡灯丝断了或灯座与灯泡接触不良；
②电流表与电压表互换，实际是电压表串联在电路中。
①灯泡短路或电压表短路。
②电压表接在了滑动变阻器两端。
灯泡不亮
P
A
S
V
L
故障 原因
灯泡发光较暗，两表示数较小，
滑动滑片，电表示数和灯泡亮度无变化。
①滑动变阻器接成定值电阻或接入电路的阻值过大（移动滑片观察灯泡是否发光）；
②电源电压过低。
灯泡发光较亮，两表示数较大，
滑动滑片，电表示数和灯泡亮度无变化。
滑动变阻器同时接入下面两个接线柱。
电流表或者电压表
反方向偏转。
①电流表或电压表选择的量程都很大；
②电源电压过低。
灯泡亮，电表问题
电流表或者电压表
偏转角度很小。
正负接线柱接反了。
①量程选择过小；②电路中出现短路或者断路；③电源电压过大。
电流表或电压表指针
偏转超过最大刻度。
①连接电路时，开关未断开；
②电路中某处接触不良。
连接电路时，连接完最后一根导线，灯泡即发光，电表指针来回摆动。
故障 原因
滑动变阻器滑动滑片时，
电表示数以及灯泡亮度无变化。
滑动变阻器连接错误，使滑动变阻器变成了定值电阻或导线。
无论怎么调节滑动变阻器，
电压表示数总小于小灯泡正常工作电压。
电源电压过低，需更换电源。
无论怎么调节滑动变阻器，
电压表示数总大于小灯泡正常工作电压。
灯泡两端电压过高，滑动变阻器的滑片没有设置阻值最大处或滑动变阻器接入了上面两接线柱。
滑动变阻器问题
闭合开关瞬间，灯泡发出强光后立即熄灭，电流表指针偏转后又回到零刻度线处，电压表仍然有示数。
电源电压过大或者所选择的滑动变阻器阻值过小。
测量定值电阻 测量小灯泡的电阻
原理 R=U/I
器材 电源、电压表、电流表、滑动变阻器、开关、导线、待测电阻。 电源、电压表、电流表、滑动变阻器、开关、导线、小灯泡。
电路图
滑动变阻器的作用 1、保护电路 2、改变定值电阻两端电压和通过的电流，得到多组数据。
多次测量的目的 多次测量的目的是为了取平均值减小误差 多次测量的目的是为了寻找普遍规律
图像
特点 图像为直线，定值电阻的阻值不随电压，电流变化。 图像为曲线，灯泡的电阻随温度升高而变大
“伏安法测小灯泡工作时的电阻”与“伏安法测电阻的电阻”两实验的相同和不同之处。
导体的伏安特性曲线
1 .定义：用纵轴表示电压U，用横轴表示电流I，画出的图线叫导体的伏安特性曲线。
2 .线性元件和非线性元件
3. 欧姆定律的适用范围：线性电阻。
U/V
I/A
１
２
在家庭电路中，往往会出现这样的现象：在人们刚合上开关时，白炽灯闪亮一下立即就熄灭，这时灯丝已经断了，这种情况我们通常说成灯泡被“闪”坏了．什么原因使灯泡“闪”坏了？
因为开灯的瞬间灯丝的温度较低，电阻较小，通过的电流较大，发热量较大，所以开灯的瞬间很容易烧坏灯泡
例3 小东同学做“测量小灯泡电阻”的实验：
（1）请完成如图实验电路的连接；
（2）小东正确连接电路后闭合开关，调节滑动变阻器使电压表的示数为图（甲）所示，此时电流表的示数如图（乙）所示，小灯泡的电阻是 Ω。
5
a
b
c
d
例题分析
例4、现有下列器材，电流表（0－0.6A
0－3A）、电压表（0－3V 0-15V）、滑动
变阻器（0－10欧 2A）、4V电源、待测电
阻的小灯泡（正常发光的电压为2.5V，电阻为6欧左右）、开关一只、导线若干。要求用伏安法测定小灯泡正常发光时灯丝的电阻，测量时两表的指针要偏过表面刻度盘的中线。
（1）试画出电路图；
（2）电流表的量程应为 电压表的量为 ；
（3）下列步骤的合理排列顺序为 。
A 闭合开关 B 将测出的数据填入表格中 C 计算被测小灯泡的电阻
D 读出两表的示数 E 断开开关 F 将滑动变阻器的阻值调到最大位置
G 根据电路图连接电路 H 调节滑动变阻器使电压表示数为2.5V
0—0.6A
0—3V
E F G AH D B E C
1.如果电路连接正确，但待测电阻断开了，会出现什么实验现象？
2.当电流表示数变小时，电压表示数反而变大
P
三个典型故障
电流表无示数，电压表示数接近于电源电压
电路连接出现的问题：电压表并联在了滑动变阻器的两端
3.若在实验过程中不小心将电压表和电流表的位置互换了，将会出现什么现象？
·
·
电流表无示数，电压表示数接近于电源电压
如图4所示电路中，电源电压为6V，开关S闭合后，灯L不发光。用电压表测得电阻R两端的电压为6V，这说明:（ ）
A、灯L和电阻R均完好
B、灯L完好而电阻R断了
C、灯L断路而电阻R完好
D、灯L和电阻R都断路
L
R
B
电路故障分析
S
图4
如图3所示，电源电压保持不变，开关闭合后，若P向右移动，则电压表、电流表示数的变化分别为( )
A.电压表示数变大、电流表示数变小
B.电压表示数变大、电流表示数变大
C.电压表示数变小、电流表示数变大
D.电压表示数变小、电流表示数变小
变化电路的分析
D
图3
课堂小结
测量电阻
伏安法测电阻
1、连接电路时，开关要断开，
滑动变阻器要调到最大阻值。
2、多次测量的目的：
减小误差
3、实验中若电压表无示数，电流表有示数是什么原因？
电阻R短路
4、实验中若电压表接近电源电压，电流表无示数是什么原因？
电阻R开路
电流－电压图像
图像为直线时，表示该电阻的阻值不变
越靠近U轴，电阻越大
灯泡的电阻随温度升高而变大
图像为曲线时，表示该电阻的阻值发生了变化。
一、测定值电阻
二、测小灯泡电阻
A
V
L
R
S
A
V
R
R'
S
重点理解：
滑动变阻器的作用
多次测量的目的：
重点理解：
滑动变阻器的作用
多次测量的目的：
多次测量的目的：
求平均值
多次测量的目的：
找规律
灯泡的电阻随温度升高而变大
实验中若电压表无示数，电流表有示数是什么原因？
电阻R（或灯泡）短路
实验中若电压表接近电源电压，电流表无示数是什么原因？
电阻R（或灯泡）开路
越靠近U轴，电阻越大
测量定值电阻 测量小灯泡的电阻
原理 R=U/I
器材 电源、电压表、电流表、滑动变阻器、开关、导线、待测电阻。 电源、电压表、电流表、滑动变阻器、开关、导线、小灯泡。
电路图
滑动变阻器的作用 1、保护电路 2、改变定值电阻两端电压和通过的电流，得到多组数据。
多次测量的目的 多次测量的目的是为了取平均值减小误差 多次测量的目的是为了寻找普遍规律
图像
特点 图像为直线，定值电阻的阻值不随电压，电流变化。 图像为曲线，灯泡的电阻随温度升高而变大
课堂反馈
1.小东同学用如图所示的电路做测量灯泡电阻实验，连接电路后闭合开关，发现灯不亮，电流表无示数，电压表示数为电源电压。则故障原因可能有几种？请写出三种灯泡不亮的原因。
（1）电压表串联在电路中了；
（2）小灯泡断路；
（3）连接小灯泡两端的导线或接线柱断路。
2. 如图所示，小明进行“伏安法测量电阻”的实验：
（1）请帮助小明根据电路图甲将实物电路乙连接完整（导线不能交叉）
（2）电路连接好后，当小明准备闭合开关开始实验时，滑动变阻器的滑片应该滑到
（选填“A”或“B”）端
B
次数 1 2 3 4 5 6
电阻R（Ω）
电流I（A）
（3）小明闭合开关，并调节滑动变阻器，发现电流表没有示数，但电压表有示数且无变化，则电路原因可能是 。
（4）小明排除故障后，调节滑动变阻器，当电压表读数为2．6V时，电流表的示数如图丙所示，则该定值电阻的阻值是 。
（5）小明还想探究电流与电阻的关系，请你帮助小明设计数据记录表格。
电阻Rx断路
10Ω
U =___V
3.图甲是测量标有“2.5V”小灯泡电阻的实验。
（1）用笔画线代替导线，把实物图连接完整。
（2）电路图连接完整后，闭合开关，发现小灯泡不发光，电压表有示数，电流表无示数，原因是小灯泡 （选填“短路”、“断路”）。
断路
（3）更换小灯泡后，调节滑动变阻器，让小灯泡两端电压逐次下调，测得数据如下表，第2次电压表的示数，如图乙所示，读出数据填入表中相应空白处。
（4）根据表中电压和电流数据计算出第2次的电阻值填入表中。
（5）分析表中数据，得出结论：灯丝电阻值随　 降低而减小。
实验序号 1 2 3 4 5
电压U/V 2.5 1.7 1.3 0.9
电流I/A 0.28 0.25 0.24 0.21 0.19
算出的电阻R/Ω
电压的
2
8
V
下 课
Thanks!
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