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第4课时 探究电路
期末总复习
1．知道电阻。知道电阻的单位，了解导体的电阻跟导体的长度、横截面积和材料有关，了解滑动变阻器的结构和原理，会使用滑动变阻器。
2．通过实验，探究电流与电压、电阻的关系。
3．理解欧姆定律，会运用欧姆定律进行简单计算、解释有关现象。
4．学会“伏安法”测电阻。通过分析实验数据，发现灯丝电阻随温度变化的特点。
学 习 目 标
核心知识梳理
1.电阻
定义 表示导体对电流阻碍作用的大小
单位 欧姆（Ω）1kΩ=103Ω，1MΩ=106Ω
实验探究 探究导体的电阻与哪些因素有关
实验装置图
实验方法
控制变量法：
（1）控制横截面积（粗细）、材料相同，探究导体的长度对电阻的影响。
（2）控制长度、材料相同，探究导体的横截面积（粗细）对电阻的影响。
（3）控制长度、横截面积（粗细）相同，探究导体的材料对电阻的影响。
转换法：本实验利用灯泡的亮度或电流的大小来比较电阻的大小。
实验结论：导体电阻是导体本身的一种性质，它的大小取决于导体的长度、材料、横截面积（粗细）
注意 导体的电阻还温度有关，大多数金属导体的电阻随温度的升高而增大
2.滑动变阻器
原理 通过改变电阻丝在电路中长度来改变接入电路电阻的大小
作用 改变电流、调节电压和保护电路
示意图
铭牌 某变阻器上标注的“1.5A 200Ω”的含义是允许通过最大的电流是1.5A ，该滑动变阻器的最大电阻是200Ω
使用用法 （1）滑动变阻器要与被控制电路串联；
（2）将滑动变阻器连入电路时应采用“一上一下”的接法，不能同时使用上面两个接线柱(＝0)，也不能同时使用下面两个接线柱(为定值，即最大阻值)，这样就起不到改变电路中电阻的目的；
（3）为了保护电路，在闭合开关前应使滑动变阻器的连入阻值最大（滑片远离已选的下接线柱）
3.科学探究：欧姆定律
实验探究 探究电流与电压、电阻的关系
电路图
实验方法
控制变量法：
（1）控制电阻相同，探究电流与电压的关系。
（2）控制电压相同，探究电流与电阻的关系。
实验结论：电阻一定时，电流与电压成正比；电压一定时，电流与成电阻反比。
注意：（1）连接电路或更换电阻时，开关应断开；（2）闭合开关前将滑动变阻器电阻值调到最大
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，跟这段导体电阻成反比关系
公式 变形式：
适用条件 纯电阻电路
注意 、、是同一导体的三个物理量；、、是同一时刻的三个物理量；应用时，、、必须统一为国际单位制单位
4.“伏安法”测电阻及电阻的串联与并联
“伏安法”测电阻 实验 “伏安法”测电阻
原理：
电路图
实验方法
伏安法。
实验过程：
(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位置，检查电路无误后，闭合开关，进行实验。
(4)改变电阻两端电压，测出在不同电压下对应的电压值和电流值，根据每组数据，由公式算出电阻，再求出电阻的平均值。
注意：（1）连接电路时，开关应断开；（2）闭合开关前将滑动变阻器电阻值调到最大；（3）为减小实验误差，可用平均值求电阻
电阻的串联与并联 串联电路中电阻关系 串联电路的总电阻等于各个分电阻之和，表达式：；串联分压：
并联电路中电阻关系 并联电路的总电阻倒数等于各个分电阻倒数之和，表达式：；并联分流：
5.家庭用电
家庭电路的组成
测 电 笔 构造
使用方法及现象 手触笔尾金属体；笔尖金属体触火线时氖管发光，触零线时氖管不发光
安全用 电 触电事故 都是人体直接或间接跟火线接触并与地线或零线构成通路引起的
防止触电的办法 （1）家庭电路的安装应当符合安全用电的要求
（2）对于有金属外壳的家用电器，其外壳要接地
（3）不要靠近高压带电体
例1 某科技兴趣小组在实验室看到若干长方体金属导体。它们的材料相同，外形都如图甲所示，他们想探究该种导体电阻与厚度及边长的关系。在老师的帮助下，他们测量了部分导体厚度、边长和电阻，并记录在表格中。（在测量电阻时，老师要求导体都要按照图乙所示的方式通过导线接入电路；实验时环境温度保持不变。）
根据以上信息，请回答下面问题：
（1）分析表格中的数据可得：该种导体电阻大小与边长（选填“有关”或“无关”），与厚度成_________（选填“正比”或“反比”）。
高频考点归纳
考点一 探究影响电阻大小的因素
甲　　　 　　　乙　　　　 　　　　丙
（2）从该种导体中，选取了厚度h之比为2：3、边长之比为2：1的两个导体R1、R2，按图丙方式串联后接在闭合电路中，设两端的电压为U1，R2两端的电压为U2，则U1：U2=_________。
（3）现代集成电路技术需要电子元件微型化，且集成度越高，电子元件越需要微小。现某集成电路需要一只阻值为1.6×10-3Ω的该种导体，小华从边长a为5mm、10mm、15mm、20mm的四个导体中选择了边长为5mm的导体。与其他三个导体相比，请分析该导体工作时的优缺点：_______。
次数 厚度/mm 边长/mm 电阻/×10-3Ω
1 1 5 1.6
2 1 10 1.6
3 1 15 1.6
4 1 20 1.6
5 2 10 0.8
6 4 10 0.4
7 5 10 0.32
解析：（1）由实验1、2、3、4得，导体的厚度一定时，边长增大，电阻不变，说明导体的电阻跟边长无关。由实验2、5、6、7得，在导体的边长一定时，导体的厚度和电阻的乘积都为1.6，所以可以判断导体的电阻跟厚度成反比。（2）导体的电阻跟边长无关，导体的电阻跟厚度成反比，厚度之比为2：3，所以电阻之比为3：2，串联电路中电压跟电阻成正比，所以电阻两端的电压之比为3：2。（3）导体的电阻跟边长没有关系，在电阻不变时，选取的边长越小所占空间越小，所以选择边长为5mm的导体，但是元件较小，操作的难度增加。
答案：（1）无关 反比 （2）3：2 （3）优点：电阻大小不变，所占空间小 缺点：电子元件较小，操作难度增大。
例2 （2020 河南中考）某实验小组探究电流与电压和电阻的关系。实验中电源电压恒为3V，滑动变阻器最大阻值为20Ω。
（1）他们先用5Ω的定值电阻探究电流与电压的关系，实验电路图如图所示。
①请根据图1的电路图把图2的实物电路连接完整。
考点二 探究电流与电压和电阻关系
图1　　 　　　　　　　　　图2
②连接完毕后，小丽建议要对电路进行检查后再闭合开关，请你提出其中一项需要检查的内容：____________________________。
③检查完毕后，闭合开关，调节滑动变阻器，记录了5组数据。测第6组数据时，电压表的示数为2.6V，电流表的示数如图3所示。请在图4的坐标系中描绘出第6组数据对应的点，并根据描出的6个数据点画出定值电阻的I﹣U图像。
图3 　　图4
④分析I﹣U图像可得出结论：在电阻一定时，___________________。
⑤为了使结论具有普遍性，还应进行的操作是：___________________。
（2）接着他们在原有5Ω定值电阻的基础上，又准备了阻值为10Ω、15Ω、20Ω的三个定值电阻，以探究电压一定时电流与电阻的关系。为了控制电压不变，每次更换定值电阻后需要调节滑动变阻器，使定值电阻两端的电压达到相同的值。这个电压控制在多少合适呢？实验小组的同学分别提出了0.5V、1V和2V三个电压值，为使实验顺利进行，大家进行了分析与讨论，你认为应选这三个电压值中的_________V。
解析：（1）①根据电路图，变阻器左下接线柱连入电路中，电源电压为3V，故电压表选用小量程与电阻并联，如图1所示：
图1
②连接完毕后，小丽建议要对电路进行检查后再闭合开关，其中一项需要检查的内容：滑动变阻器是否在最大阻值处；
③检查完毕后，闭合开关，调节滑动变阻器，记录了5组数据。测第6组数据时，电压表的示数为2.6V，电流表的示数如图3所示，电流表选用小量程，分度值为0.02A，电流为0.52A，在坐标系中描绘出第6组数据对应的点，并根据描出的6个数据点画出定值电阻的I﹣U图像，如下所示；
图2
④因电流随电压的变化图像为过原点的直线，根据图像可知，当电阻一定时，通过导体的电流与导体两端电压成正比；
⑤为了使实验结论具有普遍性，我们应该更换阻值不同的定值电阻，多次实验；
（2）由串联电路的规律及分压原理有：
，方程左边为一定值，故右边也为一定值，
当变阻器连入电路的电阻最大时，对应的定值电阻应
最大，此时，电阻的电压最小：
，
电阻的最小电压为U V＝1.5V，根据题意，故定值电阻
只能选择 2V的电压保持不变。
答案：（1）①如图1所示 ②滑动变阻器是否在最大阻
值处 ③如图2所示 ④电流与电压成正比 ⑤更换阻值不
同的定值电阻进行多次实验（2）2V
例3 如图为“研究小灯泡灯丝的阻值变化特点”的电路图。实验所选用的器材均能符合实验要求，其中部分器材的规格如下：（小灯泡额定电压3.8V，额定电流0.32A）；电压表（量程3V，内阻3000Ω）；电流表（量程500mA，内阻0.5Ω），定值电阻R0（限值1000Ω）。按电路图连接好电路，闭合开关，调节滑动变阻器的滑片至某一位置时，发现电压表的示数为2.7V，电流表的示数为315mA。求此时：
（1）小灯泡两端的电压；
（2）通过小灯泡的电流；
（3）小灯泡灯丝的阻值。
考点三 欧姆定律及其应用
解：（1）通过电压表的电流I1==9×10-4A；
电压表与R0串联，R0的电流I0=I1=9×10-4A；
R0的两端电压U0=I0R0=9×10-4A×1000Ω=0.9V，
电压表与0的支路总电压等于小灯泡两端的电压
U=UV+U0=2.7V+0.9V=3.6V；
（2）电流表的示数为315mA，
通过小灯泡的电流IL=I-IV=315mA-0.9mA=314.1mA；
（3）小灯泡灯丝的阻值 =11.461Ω。
例4 为了测量电源电压和定值电阻，某物理小组设计了如图甲所示的电路。
（1）根据图甲所示电路，用笔画线表示导线，将实物电路补充完整；
（2）闭合开关前，滑动变阻器的滑片应放在___________（选填“a”或“b”）端；
（3）假设电源电压恒为U0，定值电阻的阻值为R1。如果电压表示数用U表示，电流表示数用I表示，则U与I的关系式为U= ___________（用U0、I、R1表示）；
（4）检查电路无误后，闭合开关S，移动滑动变阻器的滑片P，进行多次实验，记录电流表和电压表的读数，并画出了U-I图像，如图丙所示。图像是一条直线，与U、I坐标轴分别交于3V和0.6A处。由此可知，电源电压U0= ___________V，定值电阻R1= ___________Ω。
考点四 电阻测量
甲　　　　　　 　　　乙　　　　　　　　　丙
解析：（1）变阻器与电流表串联后与电压表并联，如图所示：
或
（2）闭合开关前，滑动变阻器的滑片应放在阻值最大处的b端；
（3）假设电源电压恒为U0，定值电阻的阻值为R1，如果电压表示数用U表示，电流表示数用I表示，根据串联电路的规律及欧姆定律有U+IR1=U0，则U与I的关系式为
U=U0-IR1；
（4）图像是一条直线，与U、I坐标轴分别交于3V和0.6A处，将（0，3V）代入关系式得：电源电压U0=3V；将（0.6A，0）代入关系式得：0+0.6A×R1=3V，故R1=5Ω。
答案：（1）如图所示 （2）b （3）U=U0-IR1 （4）3 5
例5 高速公路收费站对过往的超载货车实施计重收费，某同学结合所学物理知识设计了如图所示的计重秤原理图，以下说法正确的是（　　）
A．称重表其实是一个电压表
B．电路中的R1是没有作用的
C．当车辆越重时，R连入电路的阻值越大
D．当车辆越重时，称重表的示数越大
考点五 动态电路分析
解析：称重表与电阻串联，应为电流表，A错误；当物体很重，滑片滑到最下端，如果没有电阻R1，会造成电源短路，烧坏电源和电流表，因此电路中的R1具有保护称重表的作用，B错误；当车辆越重时，滑片向下滑，R连入电路的阻值越小，电路的总电阻越小，电路的电流越大，称重表的示数越大，C错误、D正确。
答案：D
例6 下列关于家庭电路各元件的说法中，正确的是(　　)
A．总开关与保险盒可以互换位置
B．不能用细铜丝代替保险盒里的保险丝
C．三孔插座多出的一孔是多余的，毫无作用
D．开关应该与所控制的用电器并联
考点五 家庭电路与安全用电
解析：进户线应先接总开关再接保险盒，因此A错误；保险丝使用电阻大、熔点低的铅锑合金制成，当电路中的电流超过规定值时，可以自动熔断而保护电路，而铜丝的电阻小、熔点高，不能起到保护作用，因此B正确；三孔插座多出的一孔，是给有金属外壳的用电器接地用的，这样可以防止因用电器漏电而发生触电事故，因此C错误；开关应该与所控制的用电器串联，因此D错误。
答案：B
再见

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