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第十七单元 欧姆定律
在本单元学习中：
1. 你将经历探究电流跟电压、电阻关系的过程，进一步熟悉控制变量法的使用，会通过分析数据得到电流与电压成正比，电流与电压成反比的关系。
2. 你将学习电流跟电压、电阻的定量关系；通过计算，学会解答电学计算题的一般方法。
3. 你将学习电阻的测量，并深入掌握使用电压表和电流表，认识并运用欧姆定律解决简单的串、并联电路问题。
【课时建议】
单元名称 学习内容 总课时
欧姆定律 1.探究电流与电压电阻的关系 4
2.欧姆定律
3.电阻的测量
4.欧姆定律在串、并联电路中应用
【学法指导】
1. 要形成独立设计实验、分析数据的能力。本单元涉及多个实验，我们要分析实验原理，思考实验仪器、步骤，画出实验电路图；除了直接寻找数据之间的规律外，还可以尝试采用图像法分析实验数据。
2. 本单元会有电学计算问题，我们要运用电流与电压、电阻之间的关系，通过分析电路，并明确电压表、电流表的测量对象，从而去解决简单的串并联电路问题，这是解答电学计算问题的一般步骤。
1 电流与电压和电阻的关系
一、实验探究电流与电压的关系
1.电流与电压关系的猜想
做一做 请你利用开关、导线、灯泡、多节电池连接一个基本电路，通过改变电源电压观察灯泡亮度变化。
想一想 根据灯泡的变化情况，你认为电阻一定时，电流与电压会存在什么关系？为了验证我们的猜想，实验需要哪些实验器材？它们的作用各是什么？
议一议 改变电阻两端的电压你有几种方法，请讨论交流，选出最好的方案。
做一做 请利用你列出的实验仪器，画出能够改变电压并可以同时测量电压和电流的电路图。
2.进行实验
做一做 连接电路，闭合开关。调节滑动变阻器的滑片，记录每次加在R上电压值和通过的电流值。
R=10Ω 电压/V 电流/A
1
2
3
实验结论
议一议 对不同实验小组数据进行综合比较，看看是否和你们小组得到一样的实验结论。
我们通过观察电阻的电流随电压的改变关系，推理出电流与电压成正比的定量关系。因此，为了更好地分析数据，我们通过调节滑动变阻器，使电阻两端的电压成整数倍的变化。
二、实验探究电流与电阻的关系
1.设计实验
想一想 你认为通过导体的电流跟导体电阻有怎样的关系？在本实验中，我们要控制哪些量改变哪些量？如何改变电阻？怎么样才能控制电阻两端的电压不变？
做一做 请根据你的思考，画出实验的电路图。
2.进行实验
做一做 连接电路，闭合开关。调节滑动变阻器的滑片，使R两端的电压为适当值（如U=2V）；更换不同电阻，调节滑动变阻器的滑片，保证每次电阻两端的电压不变，记录分析数据。
U=2V 电阻/Ω 电流/A
5
10
15
实验结论
我们电阻成倍数的变化，方便更好地分析得出在电压一定时，电流与导体的电阻成反比。
问题解决
1.利用“探究电流与电压的关系”的实验数据计算U/I，并与电阻R比较，看看电阻R与U/I有什么关系。
2 欧姆定律
欧姆定律内容及应用
1.分析归纳欧姆定律
做一做 请你把上节课的实验数据记录到如下表格中，我们可以分析归纳总结出什么规律。
电流跟电压及电阻的关系
电阻 电压 1V 2V 3V 分析
5Ω
10Ω
15Ω
2.欧姆定律的认识
议一议 通过对欧姆定律的变形我们可以得到R=U/I及U=IR。有的同学依据R=U/I得到电阻与电流成反比，电阻与电压成正比的结论，你能提出你的看法吗？
我们在使用欧姆定律时，要注意电流、电压、电阻是对同一个导体或同一段电路而言，三者要一一对应，同时要注意这三个量都是对同一时刻而言的值，不能张冠李戴。
3.欧姆定律的应用
欧姆定律反映了同一导体中的电流、电压和电阻三者的关系，对于一个导体，只要知道电流、电压、电阻中的两个量，就可以根据U=U/R及变形式求出第三个量。
做一做 一只电流表的内部电阻值是0.2Ω，最大量程是3A，若把它直接接到3V的电源上，求通过电流表的电流大小
想一想 请结合电流表的使用规范分析上述计算结果说明了什么
STSE 我们经常可以看到成群的麻雀或燕子停落在几万伏的高压线上，且一个个显得悠然自得。为什么小鸟不会触电呢？这是因为小鸟站在导线上，导线的电阻本身就很小，而小鸟两只脚之间的电阻就更小，由欧姆定律可知，小鸟两只脚之间的电压会很小，几乎为零，故小鸟不会触电。
问题解决
1.如图所示是酒精浓度检测仪及其原理图，它实际上是由电池（电压不变）、气敏电阻R2（阻值随酒精气体浓度的变化而变化，酒精浓度越大其阻值越小）、定值电阻R1及一个电压表组成。驾驶员呼出的酒精气体浓度越大，电压表、电压表示数会怎么变化？
3 电阻的测量
一、测量定值电阻的阻值
电流可以用电流表测量，电压可以用电压表测量。而电阻的测量我们可以借助欧姆定律，通过对电流和电压的测量来间接地测出导体的电阻。
1.设计实验
想一想 如果想多测几组电压和电流的数值，我们应该怎么做？我们多测几次的目的是什么？
做一做 请根据实验要求，画出实验电路图。
2.进行实验与收集证据
做一做 请设计出实验数据表格，连接好电路图，移动滑片改变待测电阻两端的电压，收集、记录好实验数据。
想一想 在这个实验中滑动变阻器的作用是什么？在电流与电压和电阻的关系的两个实验中滑动变阻器的作用是什么？闭合开关前滑动变阻器应该如何调整？
3.分析与讨论
想一想 对在这个实验中，同学们可能会遇到“灯泡不亮”、“电流表无示数但电压表示数接近电源电压”、“电压表无示数”等故障，请分析产生这些故障的原因。
议一议 请从连接电路时，开关是否处于断开状态；电流表、电压表的连接规范；是否通过“试触”进行量程选择等角度对实验进行交流与评估。
当定值电阻两端的电压改变时，通过它的电流也随之改变，但电压与电流的比值不变，即电阻不变。因此，这证明了导体的电阻是自身的一种性质，它的大小由材料、长度和横截面积决定，与电压和电流无关。
二、测量定值电阻的阻值
做一做 将上述定值电阻换成小灯泡进行实验，多测几组数值，算出每次的电阻大小。
议一议 通过分析数据你发现什么现象，我们该如何解释。
STSE 电子秤上使用的应变传感器是一种用金属做成的压力变阻器，它的阻值会“随压应变”，受到重物挤压时，电阻会变小。这在物理学上称为“压阻效应”。
当重物压在秤盘上时，压力施给传感器，其电阻迅速变化，并从应变电路上输出相应的电压，物体质量越大，输出电压越高，经过电压放大器放大和模拟转换器转换，最终形成相应的数字值。
问题解决
1.现有一只电压表、一组电池组、一个定值电阻、两个开关，导线若干，要求测定一个未知电阻R，请你设计实验电路图，并简要说明实验步骤。
2.若将电压表换成电流表又该怎样设计实验？
4 欧姆定律在串、并联电阻中的应用
一、串并联电路中电阻规律
1.串联电路的电阻规律
想一想 根据之前所学，请写出下列串联电路中电流、电压的规律。
做一做 依据欧姆定律，请推导出串联电路的电阻规律
几个电阻串联，相当于增加了导体的长度，因而总电阻比任何一个电阻都大。
2.并联电路的电阻规律
想一想 请写出下列并联电路中电流、电压的规律。
做一做 依据欧姆定律，请推导出并联电路的电阻规律
议一议 在并联电路中，有的同学通过计算发现，并的电阻越多，总电阻越小，并且比最小的并联电阻还小。对此请说出你的看法并解释原因。
几个电阻并联，相当于增大了电阻的横截面积，因而总电阻会变小（比最小的并联电阻还小）。
二、动态电路分析
由于在实际电路中，往往有几个导体，即使是同一导体，在不同时刻的I、U、R值也不相同，因此在应用欧姆定律解题时应对同一导体同一时刻的I、U、R标上同一下角标，以避免张冠李戴。
想一想 如下两个电路图电源电压不变，如果它们的滑动变阻器都是向右滑动一小段，请分析：在每个电路图中各电阻两端的电压、通过电阻的电流、电路总电流、电路总电阻会如何变化。
STSE 如图甲是水果自动筛选装置，它能将质量小于一定标准的水果自动剔除，其原理如图乙所示：传送带上的水果经过检测点时，使压敏电阻R的阻值发生变化，AB间的电压也随之发生改变，当UAB小于设定值时，机械装置启动，将质量不达标的小水果推出传送带，实现自动筛选功能。
问题解决
1.在上图的水果自动筛选器装置中，当UAB<3 V时，机械装置启动，将质量不达标的小水果推出传送带，实现自动筛选功能。已知：电源电压为12 V，R0=20 Ω，压敏电阻R的阻值随压力变化关系如图所示。求：
（1）当检测点上没有水果时，电路中的电流是多大？
（2）该装置能够剔除质量小于多少千克的水果？
（3）不同等级的水果筛选的质量标准是不同的。请你对电路进行改进，使该装置能够方便地改设不同的筛选标准。
2.有两个滑动变阻器分别标着“20Ω 1A”和“50Ω 1.5A”字样，当把它们串联在电路中使用时，计算：
（1）电路中允许通过的最大电流。
（2）电路两端允许加的最大电压。
（3）若将它们并联，干路中允许流过的最大电流。

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