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第三节 欧姆定律的应用 设计说明 本节主要内容是：应用欧姆定律分析解决具体问题，教材安排了两个活动，活动1是测量小灯泡工作时的电阻，活动2是研究短路有什么危害。本节教材安排的教学内容，为学生开展实践活动创造了条件。 教学时按照“提出问题、解决问题”的思路编排。“活动1”的要求是测量小灯泡工作时的电阻。怎样测量小灯泡的电阻呢？学生根据欧姆定律，很容易想到伏安法测电阻的原理，并能画出电路图，所以教材没有再引导学生讨论这个问题，而是直接介绍了“伏安法”；然后教材以实物图片的形式给出了一些实验器材，引导学生将伏安法测电阻的实验方案进一步细化，如讨论滑动变阻器的作用、设计实验数据记录表格等，学生通过实验收集数据，最后分析论证得出有关结论。“活动2”研究短路有什么危害，教材并没有采取“说教”的方式从理论上阐述分析，而是给出具体的数据，让学生运用欧姆定律亲自进行计算，学生在计算中发现短路时电流很大，深刻体会到短路的危害。两个活动都是在实际情景中，让学生运用欧姆定律分析与解决问题，拓宽了学生的思路，培养了学生思考问题、解决问题的能力。 教学目标 【知识与技能】 1.学会用伏安法测量电阻。 2.能运用欧姆定律分析“短路的危害”等实际问题。 【过程与方法】 根据欧姆定律设计实验，测算小灯泡的电阻，通过分析实验数据，发现灯丝的电阻随温度变化的特点。 【情感态度和价值观】 通过应用所学规律分析、解决实际问题，感受科学知识与社会生活的联系。 重点难点 教学重点 用伏安法测量小灯泡工作时的电阻。 教学难点 伏安法测量电阻时根据电路图进行实物接线，并能排除接线过程中出现的故障。 教学方法 实验探究、观察、讨论和分析相结合的教学方法。 教具、学具 多媒体课件、电源、开关、导线、滑动变阻器、灯泡、电流表和电压表等。 授课时数 2课时 第1课时 欧姆定律的应用 教学过程 导入新课 【教师提问】现在这儿有一个小灯泡，谁能想办法测出它的阻值来？ 【交流总结】只要测出它两端的电压和通过它的电流，利用变形式就可以计算出它的电阻。 【教师提问】那么怎样测量电压和电流呢？ 【交流总结】用电压表测出灯泡两端的电压，用电流表测出通过灯泡的电流。 【教师点拨】教师结合学生的回答小结：用电压表测出灯泡两端的电压，用电流表测出通过灯泡的电流，再用欧姆定律就能计算出灯泡的电阻，这种测量电阻的方法叫伏安法。指出这是欧姆定律的一种应用，由此引入新课。 讲授新课 活动1：测量小灯泡工作时的电阻 1.师生共同分析找出实验原理 【教师提问】我们已经通过实验探究了电流、电压和电阻的关系，进而分析总结了欧姆定律。那么我们能不能利用欧姆定律的原理测出一个正在工作的用电器电阻呢？ 【教师点拨】根据欧姆定律可以推导出变形公式，要测量一个未知电阻的阻值，需要测出这个电阻两端的电压和通过它的电流，所以需要用到电压表和电流表。像这种用电压表和电流表测电阻的方法叫做伏安法。 【总结】实验原理：欧姆定律变形公式。 2.师生共同设计出实验电路图并说出实验所需器材 【教师点拨】要想测出用电器正常工作时的电阻，应把该用电器串联接入电路中，再用电流表和电压表分别测出通过用电器的电流和加在用电器两端的电压，最后利用公式，即可算出其电阻大小。为了测量小灯泡在不同亮度下的电阻，可以在电路中串联接入一个滑动变阻器，通过移动滑片的位置，利用电流表和电压表分别测出小灯泡的电阻值进行比较即可。 【总结】实验所需器材：小灯泡、电源、开关、导线、滑动变阻器、电流表、电压表。测小灯泡工作时电阻的电路图如图所示。 3.引导学生设计实验数据记录表格 【教师点拨】为了能利用电流表和电压表测出小灯泡的电阻，需要记录电流表和电压表的示数，应设计怎样的记录表格呢？ 【总结】数据记录表格 实验序号电压电流电阻灯泡亮度1不亮2灯丝暗红3微弱发光4正常发光
【教师提问】在用电流表和电压表测量小灯泡的电阻时，应注意哪些问题呢？ 4.实验注意事项： (1)在物理实验中选择器材，不但要考虑需要哪些器材，还要考虑器材的规格和性能。如：电源电压、仪表量程、变阻器的最大阻值和允许通过的最大电流等。如果被测电阻大约是80Ω，选的电源电压为1.5 V，电流表量程是0～0.6 A，那么选择就不得当了，因为这时最大电流也只有约0.02 A，电流表指针偏转太小，这时想准确读出电流是不可能的。 (2)每种仪器都有自己的使用要求，所以还应该注意操作过程中不要违反仪器的使用规则。具体有：连接电路前应断开开关；连接电路时注意电流表、电压表的量程应选哪一个，电流是否从“”接线柱流入、“”接线柱流出；在闭合开关开始实验前，滑动变阻器滑片一定要滑到阻值最大处。 (3)实验时，每次读数后开关要及时断开。因为导体电阻的大小除由导体本身因素决定外，还与温度有关。当电流通过导体时，导体因发热而电阻改变，长时间通电时，前后测得的电阻值偏差较大。所以，每次读数后应及时断开开关，这样测得的电阻值较为准确。 5.实验步骤： 引导学生讨论说出实验过程，然后指导学生按照实验步骤进行实验： (1)根据实验要求画出电路图。 (2)根据电路图连接实物电路。 (3)将滑动变阻器移到阻值最大处，检查电路无误后，闭合开关，进行实验。 (4)改变小灯泡两端电压，测出它在不亮、灯丝暗红、微弱发光和正常发光情况下对应的电压值和电流值，根据每组数据，由公式算出电阻，填入设计的表格中。 6.根据实验过程可提出下列问题供学生思考后回答，教师订正。 (1)小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？断开开关后，用手摸一摸，感受灯泡的温度变化。 (2)小灯泡灯丝的电阻跟灯丝的温度高低有什么关系？ (3)有同学将记录表中四次测得的电阻的平均值作为小灯泡的电阻，这样做正确吗？为什么？ 待学生实验完毕，可让同学们交流讨论测量结果，分析数据，得出以上问题的答案，教师可指定某几个实验小组的代表说出自己的测量和分析结果，并对每位代表的答案进行评价。 【交流总结】 (1)小灯泡由不亮逐渐变为正常发光，灯丝温度逐渐升高，手摸灯泡明显感到越来越热。 (2)小灯泡灯丝电阻与温度有关，温度越高电阻越大。 (3)将记录表中四次测得的电阻的平均值作为小灯泡的电阻，这样做不正确，因为小灯泡灯丝的电阻随温度的变化而变化。 【思考】我们在做伏安法测电阻的实验中，经常会遇到哪些故障呢？出现这些故障的原因是什么？ 【交流】可让学生说出实验中遇到的问题，并分析出现此故障的原因，教师再逐步分析 7.“伏安法测电阻”实验时常见电路故障 (1)灯泡不亮，电流表、电压表无示数。 出现此故障的原因：电路开路：①电源、电流表、导线、开关或滑动变阻器损坏；②接线柱接触不良。 (2)灯泡不亮，电流表几乎无示数，电压表指针明显偏转。 出现此故障的原因：电流表几乎无示数，说明电路中电流很小电流表指针的偏转几乎看不见，由可知，很大，可能是①灯L断路；②电流表与电压表位置接反。 (3)电表指针超过最大刻度。 出现此故障的原因：①可能是量程选择过小；②电路中出现短路。 (4)灯泡不亮，电流表有示数，电压表无示数。 出现此故障的原因：电流表有示数则电路为通路；电压表无示数，可能是①电压表损坏、断路；②灯泡短路。 (5)电流表或电压表的指针反向偏转。 出现此故障的原因：电流表或电压表的“＋”、“－”接线柱接反。当电流从电表“－”接线柱接入时，指针反向偏转，甚至出现撞弯指针、损坏电表的情况。 (6)电流表与电压表的指针偏转角度很小。 出现此故障的原因：①可能电压表与电流表量程选择过大；②可能电源电压不高。注意实验中若电表指针偏转角度太小，估读电流或电压时造成的读数误差将增大。为了减小实验误差，选择量程时既不能使电表指针超过最大刻度，又要考虑到每次测量时应使电表指针偏转尽可能大。 (7)滑动变阻器的滑片滑动时，电表示数及灯泡的亮度无变化。 出现此故障的原因：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。 (8)无论怎样调节滑动变阻器，电压表示数总小于灯泡的正常工作电压。 出现此故障的原因：电源电压过低，需要更换电源。 【教师提问】当连入电路的电阻很小，几乎接近于0时对电路有什么危害呢？ 活动2：研究短路有什么危害 请同学们阅读教材第85页“活动2”内容后，利用欧姆定律对课文给出的两例进行计算，然后根据计算结果展开讨论，对短路的危害作出推论。 1.请计算一下，假如用一根长1 m、截面积为的铜质导线(电阻为0.017Ω)跟220 V电源的两极直接连接起来，那么通过导线的电流有多大？如果一盏台灯的工作电流为0.2 A，那么通过上述导线的电流相当于多少盏台灯在同时工作？如果这样连接会有什么危害？ 分析：由欧姆定律可知，，盏。 解答：通过导线的电流约为，相当于盏写字台灯在同时工作，这样连接可能烧坏导线，造成火灾事故。 2.某同学误将电流表(其电阻为0.1Ω、量程为0～3A)与一用电器并联，此用电器两端的电压为3V，那么通过电流表的电流有多大？这样连接会造成什么危害？ 分析：由欧姆定律可知，。 解答：通过电流表的电流是30A，这样连接会烧坏电源和电流表。 让学生讨论后，各自说出自己的看法，然后师生共同总结短路的危害：发生短路时，电路中的电流过大，可能会烧坏导线和电源、烧毁用电器，甚至发生火灾，因此在用电时一定要注意防止短路。 【拓展】缺电表巧测电阻 伏安法测电阻是电学知识中的基本实验之一，也是中考的高频考点。考题的设置总是源于课本，又高于课本，最常见的是由于缺少某些元件而不能直接测量，这就要求同学们灵活运用知识，变通方法并结合欧姆定律来进行巧妙的测量。 例题：如图所示，是伏安法测电阻的电路图，变阻器的最大阻值为，在一次实验中： (1)电流表损坏。请设计：其他仪器不变，怎样只利用电压表测出待测电阻的阻值，并写出表达式。 (2)电压表损坏。请设计：其他仪器不变，怎样只利用电流表测出待测电阻的阻值，并写出表达式。 解析：(1)当电流表损坏时，测量电路如图所示。 实验步骤： ①闭合开关，把滑片移动到最右端，记录电压表的读数； ②把滑片移动到最左端，记录电压表的示数。 【分析】当滑片在最左端时，只有接入电路，电压表的读数就是电源电压；当滑片在最右端时，与串联，是两端的电压，故滑动变阻器两端的电压为，且，根据欧姆定律可知。 (2)当电压表损坏时，测量电路如图所示。 实验步骤： ①闭合开关，把滑片移动到最右端，记录电流表的读数； ②把滑片移动到最左端，记录电流表的示数。 【分析】当滑片在最左端时，只有接入电路，电流表的读数为，则；当滑片在最右端时，电流表的示数为，则，故，推导得出。 课堂小结 一、测量小灯泡工作时的电阻 1.实验目的、原理、器材。 2.实验电路图。 3.实验注意事项。 二、研究短路有什么危害 1.烧坏导线引起火灾。 2.烧坏电表。 当堂达标 1.在“测量小灯泡的电阻”的实验中，某同学在连接电路时，不小心将电流表和电压表接错了位置，如图所示。闭合开关可能出现的现象是( ) A.电流表烧坏，电压表示数为0 B.小灯泡烧坏 C.电流表示数为0，电压表示数为电源电压 D.电流表示数为0，电压表示数为0 2.某同学利用如图所示的电路做“伏安法测电阻”的实验，已知电源电压恒为6 V，滑动变阻器标有“20 Ω 1 A”字样，实验中该同学填写的实验数据如表所示。下列关于实验的几种说法中正确的是（　　） 序号123451.02.03.04.05.00.100.210.300.400.49
①序号“1”的实验数据不是本实验中测得的 ②序号“4”的实验中，滑动变阻器与待测电阻的阻值之比为 ③序号“2”和“5”的实验数据表明待测电阻不是定值电阻 ④仅用该同学的实验器材就能探究电流与电阻的关系 A.①② B.③④ C.①②④ D.①③④ 3.李英按图甲所示的电路图连接实验电路，测量电阻的阻值。闭合开关S，调节滑动变阻器的滑片后，观察到电压表和电流表的示数分别如图乙、丙所示，则电流表的示数为_______A，电阻的阻值为______Ω。 　4.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.小东同学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。 6.如图是用伏安法测量某未知电阻的电路图。 （1）根据电路图将如图所示的实物图连接起来； （2）读出如图所示电流表和电压表的示数； （3）算出被测电阻本次的测量值。 参考答案 1.C 2.A 3.0.4 5 4.（1）如图所示 （2）5 5.（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。 6.（1）如图所示 （2）电流表读数为0.4A，电压表读数为2.4V （3） 板书设计 第1课时 欧姆定律的应用 一、测量小灯泡工作时的电阻 1.实验原理： 2.实验电路图 3.实验注意事项 二、研究短路有什么危害 1.烧坏导线引起火灾 2.烧坏电表 第2课时 欧姆定律的应用拓展 教学过程 引入新课 【复习回顾】 1.欧姆定律： （1）内容：一段导体中的电流，跟这段导体两端的电压成正比关系，跟导体的电阻成反比关系。 （2）表达式：。 2.串联电路中的电流、电压规律： （1）串联电路中各处的电流是相等的； （2）串联电路中的总电压等于各部分电路的电压之和。 3.并联电路中的电流、电压规律： （1）并联电路中干路电流等于各支路电流之和； （2）并联电路中各支路两端电压相等。 讲授新课 一、电阻的串联与并联 1.串联电路的总电阻与分电阻的关系(理论推导) 由欧姆定律变形公式可得：、、，串联电路中， 即，。 结论：串联电路的总电阻等于各串联电阻之和。 【教师点拨】电阻串联相当于增大导体的长度，串联总电阻比任何一个分电阻都大。 2.并联电路的总电阻与分电阻的关系(理论推导) 由欧姆定律可得：、、，串联电路中， 即，。 结论：并联电路总电阻的倒数等于各个并联电阻的倒数之和。 【教师点拨】电阻并联相当于增大导体的横截面积，并联总电阻比任何一个分电阻都小。 【归纳总结】 1.串联电路的总电阻等于各串联电阻之和，。 个阻值相同的电阻串联，总电阻。 2.并联电路的总电阻的倒数等于各并联电阻倒数之和，，。 个阻值相同的电阻并联，总电阻。 【拓展】 串联电路并联电路电路图电流电压电阻电流、电压分配关系
二、串并联电路的计算 例1 如图所示，电阻为10Ω，电源两端电压为6V。开关闭合后，求： （1）当滑动变阻器接入电路的电阻为50Ω时，通过电阻的电流； （2）当滑动变阻器接入电路的电阻为20Ω时，通过电阻的电流。 解:由图可知，与串联。 （１）串联的总电阻是 通过的电流为。 （２）串联的总电阻是+ 通过的电流为 例2 如图所示，已知，，电源电压为36 V，那么灯的电阻多大？灯的电阻以及并联的总电阻多大？ 解:由电路图知灯和灯并联，则，，而，则，，。 三、动态电路分析 例3 滑动变阻器的滑片向右移动过程中，三个电表的示数如何变化？ 解：当滑动变阻器的滑片向右移动，电阻增大，总电阻增大，由欧姆定律知电路中电流减小，电流表示数减小；电阻两端电压,因电流减小，减小；电阻两端电压等于电源电压减去电阻电压，故增大。 课堂小结 求解电路计算题的步骤。 （1）根据题意分析各电路状态下电阻之间的连接方式，画出等效电路图。 （2）通过审题，明确题目给出的已知条件和未知量，并将已知量的符号、数值和单位，未知量的符号，在电路图上标明。 （3）每一步求解过程必须包括三步：写公式——代入数值和单位——得出结果。 当堂达标 1.一个小灯泡阻值为10 Ω，正常工作时的电流为0.4 A，现要将其接入12 V 的电路中，要求仍能正常发光，则应_____联一个阻值为______Ω的电阻。 2.甲、乙两导体电阻之比为，将它们串联在电路中时，它们两端的电压之比为（ ） A. B. C. D.无法比较 ３.下列几组电阻并联后，等效阻值最小的一组是（ ） A.30 Ω和15 Ω B.20 Ω和25 Ω C.10 Ω和35 Ω D.5 Ω和40 Ω ４.如图所示，AB和BC是由同种材料制成的长度相同、横截面积不同的两段导体，将它们串联后连入电路中。比较这两段导体两端的电压及通过它们的电流的大小，有（ ） A.　　 B.　　 C.　　 D.　　 5.串联电路中有两个电阻，阻值分别为5 Ω和10 Ω，将它们接在6 V的电源上，那么流过它们的电流会是多大？ 6.两个电阻串联在一个电路中，电路两端的电压是27 V，两个电阻的阻值分别是3 Ω和6 Ω，请计算出每个电阻两端的电压。 参考答案 1.串 20 2.B 3.D 4.C 5.0.4 A 6.9 V 18 V 板书设计 第2课时 欧姆定律的应用拓展 1.串联电路的总电阻等于各串联电阻之和， 个阻值相同的电阻串联，总电阻 2.并联电路的总电阻的倒数等于各并联电阻倒数之和，， 个阻值相同的电阻并联，总电阻 教学反思

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