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第十四讲 欧姆定律
知识与技能：掌握欧姆定律的概念，能够利用欧姆定律进行简单的计算；
习惯与方法：学会用控制变量法来研究电流、电压、电阻的关系，培养对数据进行处理的习惯；
思维与素养：体验欧姆在研究电流、电压、电阻关系的过程，通过三分钟小老师提升思维。
乔治·西蒙·欧姆
乔治·西蒙·欧姆生于德国埃尔兰根城，欧姆是一个很有天才和科学抱负的人，他长期担任中学教师始终坚持不懈地进行科学研究，自己动手制作仪器。
欧姆定律发现初期，许多物理学家不能正确理解和评价这一发现，并遭到怀疑尖锐的批评。研究成果被忽视，经济极其困难，使欧姆精神抑郁。直到1841年英国皇家学会授予他最高荣誉的科普利金牌，才引起德国科学界的重视。
人们为纪念他，将测量电阻的物理量单位以欧姆的姓氏命名。
知识点一、欧姆定律
思考与讨论：观察所示电路，闭合开关，当滑动变阻器滑片P向左或向右移动时，电流表、电压表的示数将怎样变化？为什么会有这种变化？
1.探究电流和电压的关系
【提出问题】电流和电压有什么定量关系？
【假设和猜想】电流和电压可能_______________。
提示：电压越大，电流越大。
【实验方法】控制变量法。
【设计实验】保持用电器的_______不变，改变用电器的___________，观察___________的变化。
【数据记录】
电压/V 2 3 4 5 6
电流/A 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6
【数据处理】把实验测得的数据在图像中描点，连成图像。
【得出结论】在电阻一定的情况下，导体中的电流跟导体两端的电压_____________。
对这一关系的理解，应注意：
①这里的导体中的电流和导体两端的电压是针对同一导体而言的，不能说一个导体中的电流跟另一个导体两端的电压成正比。
②不能反过来说，电阻一定时，电压跟电流成正比。这里存在一个因果关系，电压是因，电流是果，因为导体两端有了电压，导体中才有电流，不是因为导体中先有了电流才加了电压，因果关系不能颠倒。
2.探究电流和电阻的关系
【提出问题】电流和电阻有什么定量关系？
【假设和猜想】电流和电阻可能_______________。（提示：电阻越大，电流越小）
【实验方法】控制变量法。
【设计实验】保持用电器的___________不变，更换不同的___________，观察___________的变化。每次更换电阻后，要_________________，使_________________________。
【数据记录】
电阻/Ω 5 10 15 20 25
电流/A 0.6 0.3 0.2 0.15 0.12
【数据处理】把实验测得的数据在图像中描点，连成图像。
【得出结论】在电压不变的情况下，导体中的电流跟导体的电阻__________________。
对这一关系的理解要注意：
①电流和电阻也是针对同一导体而言，谁的电阻就影响谁的电流，不能说一个导体的电流与另一个导体的电阻成反比。
②同样不能说导体的电阻与通过它的电流成反比。因为，电阻是导体本身的一个性质，它的大小由导体本身来决定，与导体中通过的电流无关。
3.实验分析☆☆
(1)在研究电流与电压、电阻关系时，分别利用控制变量法控制了哪些物理量？
(2)实验中，滑动变阻器的作用是什么？
①___________________；
②在研究电流与电压关系时，______________________________________；
③在研究电流与电阻关系时，______________________________________。
(3)在实验中，若出现电流表无实数、电压表约等于电源电压的现象，原因是_______________
______________；若出现电压表无实数、电流表约等于电源电压的现象，原因是__________
_______________________________________________________________________________。
(4)若实验中，无论如何移动滑片，两个电表的示数都不变，原因是_________________________
_____________________________________________________________________________。
(5)在研究电流与电阻的关系时，小强将电阻由5Ω换到10Ω，再换到15Ω，做完3次试验后，再接上20Ω的电阻时，发现无论如何调节滑动变阻器，电压表的示数都无法达到原来的控制电压，原因是什么？_____________。要解决这个问题，需要__________________________。
(6)小白在做探究电流和电压的关系的实验时，粗心地把电压表和电流表换了位置，他在闭合开关后会看到电压表_____________，电流表_____________。
(7)小文使用小灯泡做了这两个实验，发现画出的图像和别的同学都不一样，他实验失败的原因在于______________________________________________。
4.欧姆定律
欧姆通过实验总结了电流和电压、电阻的关系，得出：一段导体中的电流，跟这段导体两端的电压成正比，跟这段导体的电阻成反比。这个规律叫欧姆定律。
公式之间的关系：I= U/R。 R一定时，I跟U成正比；U一定时，I跟R成反比。
变形公式 : U=IR；R=U/I。 注意：变形公式只能用于计算，不能用于说理。
互动讨论：为什么不能说电压与电流成正比、电阻与电流成反比？
知识点二、伏安法测电阻
实验原理：根据欧姆定律I=U/R可推出 R=U/I 。
实验器材：干电池两节（或学生电源一只）、待测电阻一只、开关一只、电流表一只、电压表一只、滑动变阻器一只、导线若干 。
实验思路和方法：①用电压表测出导体两端电压U。
②用电流表测出通过导体的电流I，就可算出被测导体的电阻。这种测量方法叫 。
③为了减小实验的误差，需测出多组数据，用多次测量求平均值的方法求出导体的电阻值。
实验电路图 ：根据实验思路，可设计伏安法测导体电阻的实验电路图如下
实验步骤 ：根据电路图连接实物图
①开关处于打开状态。
②注意电压表、电流表的正负接线柱，并用试触法选择电压表、电流表的量程。
③滑动变阻器连接柱连接应“一上一下”。
④闭合开关前滑动变阻器滑片P处于阻值最大位置。
实验数据记录
（5）计算与结论。
反思与交流：
在实验开始时，为什么要将接在电路中的滑动变阻器的阻值调到最大？
滑动变阻器在本实验中的作用是什么？
3、能否绘出U-I图像？如果是测小灯泡的电阻图像是直线吗？为什么？
精熟讲授① 在探究“通过电阻的电流与电阻阻值大小的关系”实验过程中，应通过观察
下列哪个元件来移动滑动变阻器滑片(　　)
A．变阻器滑片 B．电压表示数
C．电流表示数 D．电阻
高效演练1-1为了研究电流、电压、电阻三个量的关系，所采取的研究方法正确的是(　　)
A．先使其中的两个量保持不变，研究另一个量的变化规律
B．先使其中的一个量保持不变，研究另两个量的变化规律
C．同时研究三个量的相互关系
D．以上三种方法都可以
高效演练1-2 下列是某同学根据探究电流与电压关系的实验的数据画出的图像，其中正确
的是(　　)
精熟讲授② 利用如图电路研究“电流与电阻的关系”，其中电流表量程为“0～0.6A”，电压表量程为“0～3V”，滑动变阻器的规格为“50Ω　1A”。依次将阻值为5Ω、10Ω、20Ω的定值电阻接入AB之间完成实验，获得数据如表。
请回答∶
（1）完成第一组实验后，断开开关，拆下 5Ω 的电阻，改接 10Ω 的电阻。继续操作有以下 四步∶①闭合开关;②将滑动变阻器的滑片移到最右端;③记录电流表示数;④将滑动变阻 器的滑片移到适当位置。从安全和规范角度考虑，正确的顺序是______________；
（2）上述操作④中判断滑片已处于适当位置的依据是 ________________________________。
（3）依据表中数据作出了下列图像，其中正确的是______。
（4）要完成本次实验，电源最多只能将_____节干电池串联。
高效演练2-1 某科技小组设计的汽车有害尾气排放检测电路如图甲所示，R为气敏电阻，其阻值随有害尾气浓度 β变化的曲线如图乙所示，R0为定值电阻，电源电压恒定不变。当有害尾气浓度增大时，气敏电阻的阻值将 ，电压表的示数将 。
精熟讲授① 如图所示的电路中，电源电压恒为30V，电阻R1为15Ω。同时闭合开关S1、S2时，电流表的示数为2.5A。求∶
（1）通过电阻R1的电流。
（2）电阻R2的阻值。
高效演练1-1 如图所示的电路中，A、B两端的电压是 6V，灯L1的电阻是8Ω，通过的电流是0.2A，求∶
（1）通过灯L2的电流。
（2）灯L1两端的电压。
（3）灯L2两端的电压和灯 L2的电阻。
精熟讲授② 如图所示电路，当滑动变阻器滑片P向a端滑动的过程中，电流表、电压表示数变化情况是（ ）
A.电流表示数变大
B.电流表示数变小
C.电压表示数变大
D.电压表示数变小
高效演练2-1 下列是科学兴趣小组设计的四个测量身高的电路图，身高仪都由电压表改装而成。能实现身高越高身高仪示数越大且刻度均匀的电路是（ ）
精熟讲授① 为了防止酒驾事故的出现，酒精测试仪已被广泛应用。交警使用的某型号酒精测试仪的工作原理如图所示，电源电压恒为8V，传感器电阻R2的电阻值随酒精气体浓度的增大而减小；当酒精气体的浓度为0时，R2的电阻为60Ω。使用前要通过调零旋钮(即滑动变阻器R1的滑片)对酒精测试仪进行调零，此时电压表的示数为6V。
（1）电压表的示数为 6V时，电流表的示数为多少？
（2）电压表的示数为 6V 时，滑动变阻器 R1的电阻值为多少？
（3）调零后，R1的电阻保持不变。某驾驶员对着酒精测试仪吹气10s，若电流表的示数达到0.2A， 表明驾驶员酒驾，此时电压表的示数为多少？
高效演练1-1 图甲是探究“通过导体的电流与电阻关系”的电路图(电源电压保持不变)，电源电压为6V，滑动变阻器(50Ω 1A)，电流表量程为0～0.6A。图乙是依据五次实验的数据描点绘制的I－R图像，以下说法不正确的是(　　)
A．利用五个电阻均能完成探究，定值电阻控制电压
范围可以为2～3V
B．当R由10Ω换为15Ω时，需将滑动变阻器接入电
路的阻值调得更大
C．分析图像可得结论：电压一定时，电流与电阻成反比
D．若电源电压可调，完成本次实验的电源电压最大为15V
精熟讲授② 在某一温度下，两个电路元件A和 B中的电流与其两端电压的关系如图所示。则由图可知，元件A 的电阻为______; 将 A 和 B并联后接在电压为 2.0V的电源两端，则通过A和B的总电流是______。
高效演练2-1如图电路，电源电压不变，R，为定值电阻，闭合开关 S，小楚将滑动变阻器 R，的滑片P从a端移动到b端的过程中，电压表和电流表的示数变化情况如图所示，滑动变阻器 R2的最大阻值是 Ω;滑动变阻器的滑片P在中点时，电流表的示数为 。
小明在做“伏安法测电阻”实验时，不小心摔坏了电流表，而实验室又没有多余的电流表，问小明怎么才能测出未知电阻的阻值？提供已知阻值的一个定值电阻请你帮助小明完成电路图设计。
提醒：用电压表和定值电阻来代替电流表。

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