资源简介

年 级 九年级 学 科 物理 版 本 江苏科技版
课程标题 第十四章 第三节 欧姆定律
一、考点突破
考点 能力 备注
探究电流跟电压、电阻的关系 理解 1. 学会设计探究电流跟电压、电阻关系的实验
2. 理解当电阻一定时，电流跟电压成正比
3. 理解当电压一定时，电流跟电阻成反比
欧姆定律 理解 1. 理解欧姆定律的定义和物理意义
2. 能够应用公式I=U/R及其变形式进行简单的计算
运用欧姆定律分析动态电路 理解 当电路中的电阻或电压发生变化时，学会分析其电流的变化情况
二、重难点提示
重点：通过实验探究电流跟电压和电阻的关系，归纳出欧姆定律。
难点：如何设计实验，如何对实验数据进行分析并归纳结论，如何评估实验结果。
探究电流跟电压、电阻的关系
【考点精讲】
提出问题：根据以前所学的知识我们知道，电压是形成电流的原因，电阻是导体对电流的阻碍作用，那么电路中电流与电压和电阻之间存在怎样的关系呢？
猜想与假设：电压大电流就大，电阻大了电流就小。
设计探究：
由于电流的大小可能与电压、电阻有关，所以应当采取控制变量法分别研究电流与电压、电阻的关系。电路原理图如图所示：
原理图 实物图
此实验要分两步进行：
（1）保持电阻不变（同一导体），测出导体两端的电压和电流，研究电压跟电流的关系；
（2）保持某段导体电路两端电压不变，换用不同电阻（不同导体）测出通过导体的电流，研究电流与电阻的关系。
探究过程：
（1）按上图所示的电路图连接电路，保持电阻不变，通过调节变阻器滑片的位置，从而改变定值电阻R两端的电压，将得出的数据记录在表1中。
表1
电阻
R/Ω 电阻两端的
电压U/V 通过电阻的
电流I/A
第一次测量 5 1 0.2
第二次测量 5 2 0.4
第三次测量 5 3 0.6
（2）仍然用如图所示的电路进行研究，换用阻值不同的其他导体，通过调节滑动变阻器使被测电阻两端电压保持不变，将得出的数据记录在表2中。
表2
电阻R/Ω 电阻两端的
电压U/V 通过电阻
的电流I/A
第一次测量 5 2 0.4
第二次测量 10 2 0.2
第三次测量 20 2 0.1
分析与论证：
根据表1中的数据，我们可以看出，当电阻一定时，电路中的电流与电压成正比；
根据表2中的数据，我们可以看出，当电压一定时，电路中的电流与电阻成反比。
【典例精析】
例题 我们已进行过“探究电流与电压、电阻的关系”的实验。
（1）请你在方框内画出该实验的电路图。
（2）①由于电路中电流的大小受多种因素的影响，所以我们在探究某一因素变化对电流的影响时，必须保持其他因素不变，即采用了______法。
②如图所示是某实验小组在探究过程中，根据实验数据绘制的图像，其中表示电压不变时，电流随电阻变化的图像是______图；表示电阻不变时，电流随电压变化的图像是________。（选填“甲”或“乙”）
（3）在探究过程中，使用滑动变阻器的目的是________和________。
（4）实验的结论是：
①________________________________________________________________________。
②________________________________________________________________________。
思路导航：由于电流大小与电压、电阻有关，所以在探究过程中，需用控制变量法进行，即保持电阻不变，只改变电压来探究电流与电压的关系；保持电压不变，只改变电阻大小来探究电流与电阻的关系。最后再根据测得的数据画出图像，得出结论。
答案：
（1）如图所示
（2）①控制变量　
②甲　乙
（3）改变电阻两端电压和通过的电流　保护电路和电表
（4）①保持电阻不变时，电流跟电压成正比
②保持电压不变时，电流跟电阻成反比
【总结提升】
实验回顾：
1. 实验中，滑动变阻器的作用：一是为了控制电流、电压；二是起保护电路的作用。
2. 实验过程中的问题：
（1）在测量过程中，电路闭合时间不宜过长，以减小电阻发热给实验带来的误差；
（2）测量次数尽量多一些，至少要测三组以上；
（3）若选用学生电源，用滑动变阻器调节两端电压，尽量使电阻两端电压成整数倍地增大。
试一试：
在探究“电压一定时，电流与电阻关系”的实验中，电路如图所示。先在 A、B间接入5Ω的定值电阻R，移动滑片P，使电压表示数为2V，读出电流表示数。接着取下5Ω的电阻换上10Ω定值电阻，不进行其它操作就闭合开关。此时电压表示数及应进行的操作是（ ）
A．电压表示数大于2V，应将滑片P向左滑
B．电压表示数大于2V，应将滑片P向右滑
C．电压表示数小于2V，应将滑片P向左滑
D．电压表示数小于2V，应将滑片P向右滑
思路导航：定值电阻与滑动变阻器在电路中是串联关系，根据分压原理可知，电阻值变大，电阻两端的电压也相应增大（同一电路中），所以电压表示数变大了；我们为了保持定值电阻两端的电压不变，应该使其两端的电压减小至2V，所以应该增大滑动变阻器接入电路的电阻值，即滑片P应该向右移动。
答案：B
欧姆定律
【考点精讲】
德国物理学家欧姆用实验的方法，研究了电流与电压和电阻的关系，得出了下面的结论：
1. 欧姆定律：导体中的电流与导体两端的电压成正比，与导体的电阻成反比。
2. 公式：I＝
3. 变形式：U＝IR，R＝
4. 说明：
理解欧姆定律的适用条件，主要从以下方面入手：
（1）同一性：欧姆定律的表达式I＝中的I、U、R这三个物理量必须是对应于同一导体（或同一段电路）的电流、电压、电阻，也就是说具有同一性。
例如：甲、乙两灯电阻分别为5 Ω和10 Ω，并联后接入电压为6 V的电源两端，甲灯中的电流应该是甲灯两端的电压与甲灯电阻5 Ω的比值，即I甲＝＝＝1.2 A，而不能用甲灯电压去除以乙灯电阻。
（2）同时性：欧姆定律表达式I＝中I、U、R必须是同一段导体在同一时刻的电流、电压、电阻。即使是同一个电路，由于开关的闭合与断开，滑动变阻器滑片的左右移动，将引起电路各部分电流及总电流和电压的变化，因此必须保证I＝中的三个物理量是同一时刻的值，切不可混淆电路结构变化前后的I、U、R的对应关系。因此使用欧姆定律时，不能盲目地乱套公式。
（3）扩展性：根据I＝可得U＝IR，此式主要用于已知电流和电阻求电压的情况。但需要注意的是，不能根据此式就说电压与电流成正比；同理，根据I＝还可得到R＝，此式主要用于已知电压和电流求电阻，但同样不能根据此式就说电阻与电压成正比，与电流成反比。
【总结提升】
1. 在初中阶段，应用欧姆定律时要注意以下三点：
（1）电阻R必须是纯电阻，如我们经常遇到的灯泡、电炉等可当作纯电阻来处理，而电风扇、洗衣机、电动机就不是纯电阻。
（2）欧姆定律只适用于金属导体导电和液体导电，而对气体、半导体导电一般不适用。
（3）I＝表示的是研究不包含电源在内的“部分电路”。
2. 由公式I＝可得变形式U＝IR和R＝。虽然R＝成立，但我们也不能由此而说，电压一定时，电阻与电流成反比；电流一定时，电阻与电压成正比。因为电阻是导体自身的一种性质，只由导体的横截面积、长度、材料、温度这几个因素决定。对于已经确定的一段导体来说，它的电阻随温度变化较小，一般情况下认为它的电阻不变。在使用公式及变形公式计算时，必须明确电流、电压、电阻是与同一段导体或同一段电路相对应的。
随堂练习：某同学有一段导体，他为了使导体的电阻减小，下列采用的方法中正确的是（ ）
A. 截短导体长度 B. 增长导体长度
C. 增大通过导体的电流 D. 减小加在导体两端的电压
思路导航：电阻是由导体本身的材料、长度、横截面积等因素决定的，与通过导体的电流无关，与加在导体两端的电压也无关，所以C、D选项错误；电阻值与导体的长度成正比，与横截面积成反比，所以，要想减小电阻，就要减小长度或者增大横截面积，所以A选项正确。
答案：A
运用欧姆定律分析动态电路
【考点精讲】
考情分析：
中考中通常是利用变阻器滑片的移动或开关的闭合与断开来改变电路的连接方式或改变电路的电阻，从而改变电路的电流值与电压值。因此动态电路分析类的题型一般分为两类：一类是滑动变阻器变化引起的动态电路分析，另一类则是开关引起的动态电路分析。
类型一：滑动变阻器的滑片P位置的变化引起电路中电学物理量的变化
（一）串联电路中滑动变阻器的滑片P的位置变化引起的电表读数变化
如下图所示电路，是伏安法测电阻的实验电路图，当滑片P向右移动时，电流表的读数将 ，电压表的读数将 （选填“变大”、“变小”或“不变”）（电源电压不变）。
思路导航：首先确定电路连接方式，再看电阻的变化，根据欧姆定律判断电流的变化，最后根据欧姆定律的变形公式判断电压的变化。
电路中R1、R2是串联连接，当滑动变阻器滑片P向右移动时，R2增大，总电阻增大，电源电压不变。根据欧姆定律可知，电路中的电流减小，所以电流表读数变小；电压表测R1两端电压，R1为定值电阻，根据U1=IR1可知，U1减小，所以电压表读数变小。
答案：变小 变小
（二）并联电路中滑动变阻器的滑片P的位置的变化引起的变化
如下图电路中，电源电压不变。当滑片P向右移动时，电流表A1、A2和电压表V的读数将如何变化？
思路导航：先分析电路连接方式，然后确定每个电表分别测的是哪部分的电压和电流值，再根据欧姆定律和电路中电流、电压和电阻的规律进行分析。
本题中，R1和R2是并联连接，A1测R1所在支路电流，A2测干路电流。因为纯并联电路只有一个电压值，所以，电压表读数保持不变。当滑片P向右移动时，变阻器电阻增大，所以总电阻增大，根据欧姆定律可知，总电流将变小，所以A2读数变小；各支流互不影响，A1和R1在另一支路，所以A1读数不变。
答案：电流表A1读数不变 电流表A2读数变小 电压表V的读数不变
类型二：开关的断开或闭合引起电路中电学物理量的变化
（一）串联电路中开关的断开或闭合引起的变化
在如下图所示的电路中，电源电压不变。将开关K闭合，则电流表的示数将______，电压表的示数将________（填“变大”、“变小”或“不变”）。
思路导航：本题中R1、R2是串联关系。开关断开时，R1、R2串联，电压表测R1两端电压；开关闭合时，R2被局部短路，电路中只有电阻R1，电路中总电阻变小；电源的电压全加在R1两端，使得电压表的读数变大。根据欧姆定律，电源电压不变时，电路中的电流变大。
答案：变大 变大
（二）并联电路中开关的断开或闭合引起的变化
在下图中，灯泡L1和灯泡L2是______联连接的。当开关K断开时，电压表的示数将________；电流表的示数将__________（选填“增大”、“不变”或“减小”）。
思路导航：本题电路中灯泡L1和灯泡L2是并联关系，电流表测L1所在支路电流。并联电路中只有一个电压值而且不变，所以，电压表读数不变。开关闭合时，电流表中有电流通过，断开时，电流表中无电流通过，所以开关断开时，电流表读数变小。
答案：并 不变 变小
【总结提升】
归纳总结：
电路中的物理量——电压、电流会随着电路中用电器的连接方式或工作状态的变化而发生变化。连接方式或工作状态的变化会直接表现为电路中总电阻的变化，进而引起电路中电流的变化或电压的重新分配。
1. 串联电路是分压电路，在串联电路中，导体的电阻越大，它两端的电压越_______（选填“大”或“小”）；并联电路是分流电路，在并联电路中，导体的电阻越大，通过它的电流越______（选填“大”或“小”）。
2. 在串联电路中，当只有其中一个电阻的阻值变大时，电路的总电阻将______（选填“变大”或“变小”），总电流将________（选填“变大”或“变小”）；在并联电路中，当只有其中一个电阻的阻值变大时，它的总电阻将______（选填“变大”或“变小”），总电流将______（选填“变大”或“变小”）。
3. 由公式I=U/R可知，当电压一定时，电阻越大，通过它的电流就越________（选填“大”或“小”）；由公式U=IR可知，通过电阻的电流越大，它两端的电压也越______（选填“大”或“小”）。

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