12.5 测量导体的电阻 教案 2025-2026学年北师大版九年级物理上册

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12.5 测量导体的电阻 教案 2025-2026学年北师大版九年级物理上册

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第十二章 欧姆定律
第五节 测量导体的电阻
1.知道用电压表和电流表测量电阻的实验原理,并且会同时使用电压表和电流表测量导体的电阻。
2.会根据测量导体电阻的实验原理设计实验电路,能独立完成实验电路的连接,并进行正确的测量。
3.通过解决只有电压表或电流表下电阻测量问题,会灵活运用欧姆定律解决实际问题,渗透等效思想。
【重点】用电压表和电流表测量电阻。
【难点】用欧姆定律解决只有电压表或电流表下电阻测量问题。
一、新课导入
通过导体的电流、导体两端的电压可以分别用电流表和电压表直接测量。那么,导体的电阻(图12.5-1)应该怎样测量呢?
这节课我们一起来学习测量导体的电阻吧。
二、新知探究
(一)用电流表和电压表测量电阻
[学生实验]
【实验目的】利用电压表和电流表测量电阻。
【实验原理】由欧姆定律I=U/R可变换为R=U/I,用电压表测出导体两端的电压U,用电流表测出导体中的电流I,就可求出电阻R。
【实验器材】
【实验电路图】
【注意】
1.连接电路时,开关应该断开,滑动变阻器调到接入阻值最大处以保护电路。
2.电流表、电压表的量程选择应适当。为了减小误差,在不超过量程的条件下,应选用小量程。
3.应多次测量取平均值减小误差。
4.实验中滑动变阻器的功能是:
(1)保护电路。
(2)移动滑片后,改变接入电路的电阻,从而改变待测电阻两端的电压和电流,可多次测量求平均值以减小误差。
【实验步骤】
1.按照电路图连接好实验电路,并把滑片移到最大阻值处。
2.检查电路无误后,闭合开关,调节滑片位置,使电压表示数为一适当值,读出此时电压表和电流表的示数,填入表中。
3.根据公式R=U/I计算出R的值,并记录在表格中。
4.调节滑动变阻器的滑片改变待测电阻中的电流及两端的电压,再测几组数据,并计算R的值。
[演示视频]课件播放用电流表和电压表测量电阻
的实验视频。
【记录数据】
【评估与交流】
与其他实验小组的同学交换待测电阻,重复上述实验,并比较测量结果是否相同,如果测量结果不同,请分析一下原因是什么。
在交流、讨论的基础上,提出改进方案,使测量结果更可靠。
如果你实验中遇见以下问题,是什么原因,你如何解决?
①实验中电流表与电压表的指针反向偏转
②电流表和电压表的指针偏转角度很小
③电流表指针偏转角度过大,超过最大值
④滑动变阻器滑动时,电表示数无变化
⑤闭合开关,电流表、电压表无示数
⑥闭合开关,电流表几乎无示数,电压表指针明显偏转(或示数等于电源电压)
⑦在调节滑动变阻器的滑片时,他发现电流表示数变大了,而电压表的示数却减小了
⑧开关闭合,电流表有示数,电压表无示数
(二)特殊法测电阻
通过前面的实验,我们掌握了根据欧姆定律用电流表和电压表测量电阻的方法。如果实际中我们没有电流表,只有两块电压表和一个定值电阻,能否测量一个未知电阻的阻值呢?
根据前面所学的知识我们知道:
要根据欧姆定律测量一个未知电阻R,关键是要测出电阻两端电压为U时,通过电阻的电流I。
那么,在没有电流表的情况下,我们能不能获取通过电阻的电流大小呢?
1.利用电压表和定值电阻测量未知电阻
【电路图】
用一个电压表和一个定值电阻代替电流表——造电流表。
【测电阻的原理】
因为Rx和R0串联,所以通过Rx和R0的电流为
则Rx的测量值为
【实验步骤】
(1)按电路图连接电路,并将两块电压表指针调零;
(2)闭合开关,测出Rx两端电压为Ux,测出R0两端电压U0;
(3)断开开关,整理实验器材。
2.利用电流表和定值电阻测量未知电阻
【电路图】
用一个电压表和一个定值电阻代替电流表——造电流表。
【测电阻的原理】
因为Rx和R0并联,所以Rx和R0两端的电压为
Ux=U0=I0R0
则Rx的测量值为
【实验步骤】
(1)按电路图连接电路,并将电流表指针调零;
(2)闭合开关,记录电流表的示数为I0;
(3)断开开关,将电流表接到Rx的支路,并记录电流表的示数为Ix;
(4)断开开关,整理实验器材。
【交流讨论】
以上两种方法体现了“造表”的思想,可以利用有限的工具临时造出合适的电表进行测量。
那么,除了上面的两种方法,你还能想到什么方法测量出导体的电阻?请大胆的设想一下。
3.利用等效法测量未知电阻
【方案一及步骤】
(1)只闭合开关S2时,电压表的示数为U。
(2)只闭合开关S1时,调节电阻箱的阻值R,使电压表的示数仍为U。
(3)待测电阻的阻值Rx=R。
【方案二及步骤】
(1)只闭合开关S2时,电流表的示数为I。
(2)只闭合开关S1时,调节电阻箱的阻值R,使电流表的示数仍为I。
(3)待测电阻的阻值Rx=R。
三、课堂小结
四、课堂训练
1.从欧姆定律可以推导出公式。对导体电阻的理解,下列说法正确的是( D )
A.当导体两端的电压增大时,导体的电阻增大
B.当通过导体的电流增大时,导体的电阻减小
C.当导体两端的电压为零时,导体的电阻也为零
D.导体的电阻是由其自身的性质决定的,与电流、电压无关
2.小明在用电流表和电压表测电阻时,用电流表测通过待测电阻的电流,用电压表测待测电阻两端的电压。若电流表、电压表的接线情况及指针指示情况如图12.5-4 所示,则通过电阻的电流是Z0.3 A, 电阻两端的电压是 2.5 V,这个电阻的测量值是 8.3 Ω。
3.在“测量小灯泡在不同工作状态下灯丝的电阻”实验中,小灯泡正常发光时两端的电压为2.5V。
(1)接通电路后,小明通过调节滑动变阻器来改变小灯泡的工作状态,他发现移动滑动变阻器的滑动头使其接入电路的电阻减小时,电压表的示数也变小了,你认为电路连接中存在的错误可能是 电压表接在了滑动变阻器两端 。
(2)将电路连接正确后,他将测得的数据及计算结果填写在表12.5-2中。
表12.5-2 测量小灯泡在不同工作状态下灯丝的电阻
则小灯泡正常发光时,灯丝电阻的测量值为
8.3Ω(保留一位小数)。小灯泡灯丝电阻的变化有什么规律呢?
答:小灯泡灯丝电阻随电压的增大而增大。
4.现要测出一个阻值约为30Ω的未知电阻Rx的阻值,实验室有一个阻值为15Ω的定值电阻R0,一个两端输出电压约为12V的电源,一个量程为0~15V的电压表,一个单刀单掷开关、一个单刀双掷开关及导线若干。请你利用上述器材设计测量实验,要求:
(1)画出实验电路图。
(2)写出主要的实验步骤和需要测量的物理量及其符号。
(3)写出待测电阻Rx的数学表达式(用已知量和测量量的符号表示)。
解:(1)定值电阻R0与被测电阻RX串联,如图。
(2)实验步骤:①先把开关S接1时,待电压表示数稳定后,读出电压表的示数U;②把开关S接2时,待电压表稳定后,读出电压表示数UX。
(3)由于R0与RX串联,所以R0两端的电压为
U0=U-UX;所以电路中的电流为
所以定值电阻的阻值为
五、布置作业
本节为学生实验课。对于实验电路的设计,教学过程没有把现成的实验电路和盘托出,而是引导学生自己思考设计电路,这样的安排加深了学生对欧姆定律的理解。教学中通过讨论引导学生随时记录实验中的问题,培养学生研究过程中的问题意识。通过小组合作完成实验,增强小组同学间合作交流;通过评估交流实验中出现的问题,加强学生的实验操作规范,培养学生的自我反思能力和分析判断能力。

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