第十六章 探究电路
第三节 测量：用电流表和电压表测量电阻
1.物理观念
（1）能完成“用电流表和电压表测量电阻”的实验，会选择实验器材，规划实验步骤，连接电路，进行实验，能按要求完成实验报告。
（2）能运用欧姆定律等探究相关问题。
（3）了解灯泡电阻随温度变化的规律。
（4）通过推导理解串联电路和并联电路的等效电阻和计算公式。
（5）会利用串联和并联电路特点的知识，解答和计算简单的电路问题。
2.科学思维
通过现象和理论分析，推理灯泡电阻变化的影响因素，培养理论联系实际的思想。
3.科学探究
（1）通过实验方案设计和操作规范的研讨，提高实验分析能力。
（2）经历定值电阻和灯泡电阻的测量过程，学会减小误差的方法，总结规律。
（3）通过实验探究，使学生认识总电阻和原分电阻之间的“等效替代”关系。
4.科学态度与责任
培养实验规范操作和认真观察现象的习惯，提高分析实际问题的能力和实事求是的科学态度。
【重点】掌握电压表和电流表的使用方法，学会用伏安法测量电阻。
【难点】
1.通过实验探究小灯泡电阻不断变化的原因。
2.用等效替代的观点分析电阻的串联和并联。
一、新课导入
[情境导入]课件展示图片
[提出问题]在实验室做电学实验的时候，发现一只阻值标识模糊不清的电阻，你能用所学过的知识测出该电阻的阻值吗？如何做？
二、新知探究
（一）用电流表和电压表测量电阻的阻值
[课件展示]
[提出问题]如何测量电阻？
[学生讨论]小组之间交流讨论。得出结论：R=表示导体的电阻在数值上等于加在导体两端的电压与通过它的电流的比值。
[教师补充]由欧姆定律可知，只要用电压表、电流表同时测出电阻器工作时的电压值和电流值，就可算出它的电阻值。这种间接测量电阻的方法成为“伏安法”。
接下来，我们探究用电流表和电压表测量电阻的阻值。
[实验原理]
[实验器材]电源、电压表、电流表、滑动变阻器、开关、导线、待测电阻。
[实验电路图]
按照电路图连接实物图
[提出问题]滑动变阻器的作用是什么？
[学生讨论]小组之间交流讨论。得出结论：
①保护电路
②改变电阻两端的电压和通过电阻的电流，从而实现多次测量。
[提出问题]实验之前应该注意什么？
1.开关应处于什么状态
2.为了保护电路设备安全，实验中应采取哪些措施
3.采用什么方法确定电流表、电压表的量程
[学生讨论]小组之间交流讨论。得出结论：
开关处于断开状态。滑动变阻器滑片处于最大阻值处。根据试触的情况选择合适的量程。
[提出问题]实验步骤该如何设计呢？
[学生讨论]小组之间交流讨论。得出结论：
（1）调节电流表、电压表的指针到零刻度线；按电路图连接实物，调节滑动变阻器的滑片P到阻值最大端；
（2）闭合开关，调节滑动变阻器的滑片P至适当位置，分别读出电流表的示数I、电压表的示数U，并记录在表格中；
（3）根据公式R=计算出R的值，并记录在表格中；
（4）调节滑动变阻器的滑片P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。
[实验记录]
[提出问题]如何减小实验误差？
[学生讨论]小组之间交流讨论。得出结论：多测几组不同的电流和相应电压的数据，就可以得到多个电阻的测量值，从而可以通过取平均值的方法，去掉测量过程中可能出现的偶然误差，提高物理量的测量精确度。（多次测量取平均值）
[提出问题]如果采用电流表内接法测电阻，测量值比真实值偏大还是偏小？
[学生讨论]小组之间交流讨论。得出结论：偏大。
（二）伏安法测小灯泡的电阻
[实验原理]
[实验器材]电源、电压表、电流表、滑动变阻器、开关、导线、小灯泡。
[实验电路图]
按照电路图连接实物图
[提出问题]实验步骤该如何设计呢？
[学生讨论]小组之间交流讨论。得出结论：
（1）断开开关，连接电路；
（2）接入电路的滑动变阻器调到最大；
（3）闭合开关，调节R，读取并记录几组电流表、电压表数据（U≤U额）；
（4）计算小灯泡阻值。
[特别提醒]我们用滑动变阻器进行控制，分别测量以下三种情况下小灯泡的电阻。
（1）小灯泡在暗的情况下发光，测出小灯泡的
电阻。
（2）小灯泡在较亮的情况下发光，测出小灯泡的电阻。
（3）小灯泡在亮的情况下发光，测出小灯泡的
电阻。
[实验记录]
[得出结论]小灯泡两端电压比较小时，灯泡较暗，灯丝温度较低，电阻较小，小灯泡两端电压比较大时，灯泡较亮，灯丝温度较高，电阻较大。即：灯丝的电阻随温度的变化而变化。
[提出问题]测小灯泡的电阻时，为什么不能求平均值？
[学生讨论]小组之间交流讨论。得出结论：因为在不同的电压下小灯泡的温度不同，其电阻不同，求平均值没有意义。
[教师讲解]如果用一个电阻R代替两个串联（或并联）的电阻R1、R2接入电路后，电路的状态不变，R就叫做这两个串联（或并联）电阻R1、R2的总电阻。
[复习]串联电路中的电流、电压规律：
[课件展示]
（1）串联电路中各处的电流是相等的；
I=I1=I2=……=In
（2）串联电路中的总电压等于各部分电路的电压之和。
U=U1+U2+……+Un
（三）电阻的串联
[课件展示]
[提出问题]1.电阻串联后，其总电阻会增大还是减小？
2.几个电阻串联之后的总电阻比参与串联的各个电阻大些还是小些？
[学生猜想]由于导体的电阻与导体的长度有关，导体越长电阻越大。几个电阻串联后相当于增加了导体的长度，总电阻应当比各个分电阻大些。
[实验器材]电源、电流表、开关、导线若干、电阻3个。
[进行实验与收集证据]
1.将一个定值电阻R接在A、B之间，闭合开关，观察电流表的示数。
2.将两个同样阻值的电阻R串联起来，接在A、B之间，闭合开关，再观察电流表的示数。
3.在A、B之间穿上三个串联着的同样阻值的电阻R，闭合开关，观察电流表的示数。
[分析与论证]串联电路的总电阻的阻值比任何一个分电阻的阻值都大。我们还可以利用欧姆定律推导出以上结论。
[老师讲解]推导法
如图所示：电阻R1、R2构成串联，设总电阻为R，R1和R2两端电压分别为U1和U2，总电压为U、电流为I。
根据欧姆定律可得：
U=IR U1=IR1 U2=IR2
由于：U＝U1＋U2 因此：IR＝IR1＋IR2
可得：R＝R1＋R2
[师生总结]两个串联电阻的总电阻等于各分电阻之和。
（四）电阻的并联
[提出问题]几个电阻并联后的总电阻与各分电阻相比较，是大了还是小了？
[学生猜想]两段导体并联在一起，相当于导体的横截面积变__大_，因此，其电阻值可能会__小__。
[实验器材]电源、电流表、开关、导线若干、电阻2个。
[进行实验与收集证据]
[实验结论]电阻并联后总电阻的阻值比任何一个分电阻的阻值小。同样，也可以利用欧姆定律推导出以上结论。
[老师讲解]推导法
如图电阻R1和R2并联，设总电阻为R、干路中电流为I，通过R1和R2电流分别为I1和I2 ，并联电路两端电压为U。
[师生总结]两个并联电阻的总电阻的倒数，等于各分电阻的倒数之和。
三、课堂小结
四、课堂训练
1.我们将欧姆定律的表达式变形为，并作为我们测量电阻的依据。于是，就有同学由这个表达式得出一个推论：一段导体的电阻和这段导体两端的电压成正比，与通过它的电流成反比。你认为他的这个说法正确吗？为什么？
解：这种说法不正确，因为电阻是导体的一种属性，只跟导体的材料、长度、横截面积和温度有关，跟导体两端的电压和通过导体的电流无关。
2. 连接电路时，为什么要将开关断开？ 闭合开关前，为什么要将滑动变阻器的滑片置于使接入电路的电阻值最大的位置？
解：连接电路时将开关断开，可以避免因电路连接错误或操作不当等原因而造成电路损坏。合上开关以前将滑动变阻器的滑片置于使连入电路的阻值最大处，能起到保护电路的作用，不会因电路中电流过大而损毁电表和灯泡。
3.用“伏安法”测量一只小灯泡的电阻。
（1）如图所示是实验电路图，图中的圆圈表示电表，请在圆圈内填入相应的字母。
答案：
（2）某实验小组通过改变小灯泡两端的电压，进行了三次测量，部分记录见上表。若电压表的示数为2.50 V 时，电流表的示数如图所示，请你填写表格中的两个空格。
答案：
（3）老师看了该小组的记录，提示说: “你们注意到三次测量的电阻值相差较大这个现象吗？”对此问题，请查阅资料，进一步进行探究。
解：小灯泡的电阻可能与温度有关。
五、布置作业
在本节课中积极地创设一种和谐轻松的探究学习氛围，使学生在做中学玩中学带着疑问去探究，并且课堂上用语言鼓励学生，激发学生学习兴趣，敢于质疑，勇于创新。在研究方法上突出了等效替代法，有助于帮助学生理解。
先实验后推理的方法，得出电阻的串联和并联的规律，这样的方法不仅可以培养学生实验探究的能力，还可以培养学生理论推导的能力。(共28张PPT)
第三节 测量：用电流表和电压表测量电阻
第十六章 探究电路
在实验室做电学实验的时候，发现一个阻值标识模糊不清的电阻，你能用所学过的知识测出该电阻的阻值吗？如何做？
新课导入
由欧姆定律可知，只要用电压表、电流表同时测出电阻器工作时的电压值和电流值，就可算出它的电阻值。这种间接测量电阻的方法成为“伏安法”。
一、用电流表和电压表测量电阻的阻值
新知探究
实验目的：
实验原理：
实验器材：
用电流表和电压表测量电阻的阻值
电源、电压表、电流表、滑动变阻器、开关、导线、待测电阻。
R=
U
I
新知探究
实验电路图
实验实物图
A
V
R
R'
S
新知探究
思考：滑动变阻器的作用是什么？
①保护电路；
②改变电阻两端的电压和通过电阻的电流，从而实现多次测量。
新知探究
1.开关应处于什么状态
2.为了保护电路设备安全，实验中应采取哪些措施
3.采用什么方法确定电流表、电压表的量程
断开
滑动变阻器滑片处于最大阻值处。
根据试触的情况选择合适的量程。
新知探究
思考：实验之前应该注意什么？
实验步骤
（1）调节电流表、电压表的指针到零刻度线；按电路图连接实物，调节滑动变阻器的滑片P 到阻值最大端；
（2）闭合开关，调节滑动变阻器的滑片P 至适当位置，分别读出电流表的示数 I、电压表的示数U，并记录在表格中；
（3）根据公式 计算出R 的值，并记录在表格中；
（4）调节滑动变阻器的滑片P 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。
新知探究
序号 电压U/V 电流I/A 电阻R/Ω
1
2
3
实验记录
新知探究
多测几组不同的电流和相应电压的数据，就可以得到多个电阻的测量值，从而可以通过取平均值的方法，去掉测量过程中可能出现的偶然误差，提高物理量的测量精确度。（多次测量取平均值）
新知探究
思考：如何减小实验误差？
思考：如果采用电流表内接法测电阻，测量值比真实值______。
偏大
二、伏安法测小灯泡的电阻
实验原理：
实验器材：
电源、电压表、电流表、滑动变阻器、开关、导线、小灯泡。
R=
U
I
电路图：
A
V
L
R
S
实物图：
新知探究
实验步骤：
（1）断开开关，连接电路；
（2）接入电路的滑动变阻器调到最大；
（3）闭合开关调节R，读取并记录几组电流表、电压表数据（U≤U额）；
（4）计算小灯泡的阻值 。
新知探究
我们用滑动变阻器进行控制，分别测量以下三种情况下小灯泡的电阻。
（1）小灯泡在暗的情况下发光，测出小灯泡的电阻。
（2）小灯泡在较亮的情况下发光，测出小灯泡的电阻。
（3）小灯泡在亮的情况下发光，测出小灯泡的电阻。
实验记录
次数 灯泡亮度 电压U/V 电流I/A 电阻R/Ω
1 暗
2 较亮
3 亮
小灯泡两端电压比较小时，灯泡较暗，灯丝温度较低，电阻较小，小灯泡两端电压比较大时，灯泡较亮，灯丝温度较高，电阻较大。即：灯丝的电阻随温度的变化而变化。
新知探究
因为在不同的电压下小灯泡的温度不同，其电阻不同，求平均值没有意义。
新知探究
思考：测小灯泡的电阻时，为什么不能求平均值？
如果用一个电阻R 代替两个串联（或并联）的电阻R1、R2接入电路后，电路的状态不变，R 就叫做这两个串联（或并联）电阻R1、R2的总电阻。
（1）串联电路中各处的电流是相等的；
I = I1 = I2 =……= In
（2）串联电路中的总电压等于各部分电路的电压之和。
U = U1 + U2 +……+ Un
串联电路中的电流、电压规律：
R2
U
I
R1
U1
U2
I2
I1
新知探究
提出问题
1.电阻串联后，其总电阻会增大还是减小？
2.几个电阻串联之后的总电阻比参与串联的各个电阻大些
还是小些？
猜想与假设
由于导体的电阻与导体的长度有关，导体越长电阻越大。几个电阻串联后相当于增加了导体的长度，总电阻应当比各个分电阻大些。
三、电阻的串联
新知探究
实验器材
电源、电流表、开关、导线若干、电阻3个。
进行实验
1. 将一个定值电阻 R 接在 A、B 之间，闭合开关，观察电流表的示数。
2. 将两个同样阻值的电阻R 串联起来，接在A、B 之间，闭合开关，再观察电流表的示数。
3. 在A、B 之间穿上三个串联着的同样阻值的电阻R，闭合开关，观察电流表的示数。
R
R
R
R
R
R
A
S
A
B
新知探究
分析与论证
串联电路的总电阻的阻值比任何一个分电阻的阻值都大。
我们还可以利用欧姆定律推导出以上结论。
新知探究
推导法
R1
R2
U1
U2
如图所示：电阻R1、R2构成串联，设总电阻为R，R1和R2两端电压分别为U1和U2，总电压为U、电流为I。
由于：U＝U1 ＋U2
根据欧姆定律可得：
可得：
因此：IR＝IR1 ＋IR2
R＝R1＋R2
U
结论：两个串联电阻的总电阻等于各分电阻之和。
I
U=IR U1=IR1 U2=IR2
新知探究
提出问题
几个电阻并联后的总电阻与各分电阻相比较，是大了还是小了？
猜想与假设
两段导体并联在一起，相当于导体的横截面积变______，因此，其电阻值可能会_____。
大
小
四、电阻的并联
新知探究
电源、电流表、开关、导线若干、电阻2个。
实验器材
进行实验
A1
S
R1
A2
R2
实验结论
电阻并联后总电阻的阻值比任何一个分电阻的阻值小。
同样，也可以利用欧姆定律推导出以上结论。
新知探究
推导法
如图电阻R1和R2并联，设总电阻为R、干路中电流为I ，通过R1和R2电流分别为I1和I2 ，并联电路两端电压为U。
R1
R2
I1
I2
I
U
由于：I＝I1＋I2
根据欧姆定律可得：
可得：
结论：两个并联电阻的总电阻的倒数，等于各分电阻的倒数之和。
新知探究
课堂小结
测量：用电流表和电压表测量电阻
测量电阻的阻值
原理：
电路图：
多次测量求平均值减小实验误差
测小灯泡的电阻
原理：
电路图：
不能多次测量求平均值（无意义）
电阻的并联：
电阻的串联：
两个串联电阻的总电阻等于各分电阻之和。
两个并联电阻的总电阻的倒数，等于这两个电阻的倒数之和。
解：这种说法不正确，因为电阻是导体的一种属性，只跟导体的材料、长度、横截面积和温度有关，跟导体两端的电压和通过导体的电流无关。
课堂训练
2. 连接电路时，为什么要将开关断开？ 闭合开关前，为什么要将滑动变阻器的滑片置于使接入电路的电阻值最大的位置？
解：连接电路时将开关断开，可以避免因电路连接错误或操作不当等原因而造成电路损坏。合上开关以前将滑动变阻器的滑片置于使连入电路的阻值最大处，能起到保护电路的作用，不会因电路中电流过大而损毁电表和灯泡。
课堂训练
3. 用“伏安法”测量一只小灯泡的电阻。
（1）如图所示是实验电路图，图中的圆圈表示电表，请在圆圈内填入相应的字母。
课堂训练
（2）某实验小组通过改变小灯泡两端的电压，进行了三次测量，部分记录见上表。若电压表的示数为 2.50 V 时，电流表的示数如图所示，请你填写表格中的两个空格。
课堂训练
（3）老师看了该小组的记录，提示说: “你们注意到三次测量的电阻值相差较大这个现象吗？”对此问题，请查阅资料，进一步进行探究。
课堂训练
解：小灯泡的电阻可能与温度有关。
