苏科版九年级物理上册 14.4欧姆定律的应用 教案

14.4
欧姆定律的应用
教学目标
【知识与技能】
1.有初步的实验操作技能，会使用电流表和电压表测电阻。
2.会记录实验数据，分析处理数据。
3.会运用欧姆定律分析“短路的危害”。
【过程与方法】
1.在观察物理现象或物理学习过程中善于发现问题并解决问题。
2.通过欧姆定律测算和分析讨论，弄清楚灯丝的电阻随温度变化的规律和短路的危害。
【情感态度与价值观】
1.激发对科学的求知欲，激励探索与创新的意识。
2.培养学生实事求是的科学态度。
教学重难点
【教学重点】
用伏安法测电阻。
【教学难点】
实验电路的设计与连接。
教学过程
一、新课引入
1.夜幕降临了，小明同学在做功课，桌上的台灯发出明亮的光线，做完功课，小明轻轻转动台灯上的一个旋钮，发现灯光由亮变暗，变得十分柔和，室内显得格外幽雅宁静。他想：调光灯为什么能调亮暗呢？调光原理是什么？
2.小明通过思考找到答案后，接着他又想：当灯泡的亮度发生变化时，灯的电阻会发生怎样的变化呢？学完本节内容后，希望你一定能知道其中的道理。
二、新课教学
（一）[活动]测量定值电阻的阻值
1.师生共同分析找出实验原理
教师讲解：上一节课我们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定值电阻的阻值呢？
启发学生分析回答后，教师总结。
教师讲解：根据欧姆定律I＝可以推导出变形公式R＝，要测量一个电阻的阻值，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“伏安法”测电阻。
小节：实验原理欧姆定律变形公式：R＝
2.师生共同设计出实验电路图并说出实验所需器材
教师引导：要想测出电阻阻值，应把该电阻串联接入电路中，再用电流表和电压表分别测出通过电阻的电流和加在用电器两端的电压，最后利用公式R＝即可算出其电阻大小。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电阻值进行比较即可。
小结：电路图如图所示。
实验所需器材：阻值未知的定值电阻、直流电源、开关、导线、滑动变阻器、电流表、电压表等。
3.引导学生设计实验数据记录表格
教师引导：为了能利用电流表和电压表测出电阻的阻值，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？
(教师巡回指导，待学生设计后教师订正)
小结：数据记录表格
实验序号
电压U/V
电流I/A
电阻R/Ω
1
2
3
4
教师讲解：在用电流表和电压表测量电阻的阻值时，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。如果被测电阻大约是80Ω，选的电源电压为1.5V，电流表量程是0～0.6A，那么选择就不得当了，因为这时最大电流也只有约0.02A，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，电流是否从正接线柱流入、负接线柱流出；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端。
(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，导体因发热而电阻变大，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，测出它对应的电压值和电流值，根据每组数据，由公式R＝算出电阻，填入设计的表格中。
教师导入：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？
(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)
6.“伏安法测电阻”实验时常见电路故障
(1)电流表、电压表无示数。
出现此故障的原因为电路开路：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)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I＝可知：R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：①电压表损坏、断路；②电阻短路。
(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。
教师引导：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？
（二）[活动与探究]
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。
下面举一例供同学们学习和欣赏。
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R0，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U1；
②把滑片移动到最左端，记录电压表的示数U2。
分析：当滑片在最左端时，只有Rx接入电路，电压表的读数U2就是电源电压；当滑片在最右端时，Rx与R0串联，U1是Rx两端的电压，故滑动变阻器两端的电压为U2－U1，且Ix＝I0＝，根据欧姆定律可知，Rx＝＝。
(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I1；
②把滑片移动到最左端，记录电流表的示数I2。
分析：当滑片在最左端时，只有Rx接入电路，电流表的读数为I2，则U电源＝I2Rx；当滑片在最右端时，电流表的示数为I1，则U电源＝I1Rx＋I1R0，故I2Rx＝I1Rx＋I1R0，推导得出Rx＝
[课堂小结]通过本节学习，我们复习了欧姆定律的定义，会利用欧姆定律的变形公式测电阻的阻值。
板书设计
14.4
欧姆定律的应用
一、测量定值电阻的阻值
1．原理：
2.电路图：
二、缺电表巧测电阻
1.原理：
2.电路图：