《探究欧姆定律》复习课

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第十二章《探究欧姆定律》复习课
学习目标
1. 建立本章的知识结构
2. 通过对本章的几个重点、难点的讨论，总结解决电路问题的方法。
预习提纲
1. 电阻、滑动变阻器
电阻：电阻是导体对电流的 作用，用符号 表示，决定电阻大小的因素
有 、 、 、 。
滑动变阻器：原理，是通过改变 来改变电路中的电阻，进而改变电路中的 。
电路符号为 。
2. 欧姆定律
内容：通过导体中的电流与这段导体两端的电压成 与这段导体的电阻成
公式：
3. 应用：①伏安法测电阻，原理 ；
②短路的危害，当电路发生短路时，会因电路中的　　　　很大，烧坏电流表、电源等
学习过程
知识体系构建
编号 材 料 长 度 横截面积
A 锰铜合金 0.5 m 2.0mm2
B 锰铜合金 1.5m 1.5mm2
C 锰铜合金 1.8m 1.0mm2
D 锰铜合金 2.0m 0.5mm2
E 镍铬合金 0.3 m 2.0mm2
F 镍铬合金 1.3m 1.5mm2
G 镍铬合金 1.5m 1.0mm2
H 镍铬合金 2.0m 0.5mm2
专题讨论
1.探究金属导体电阻的大小与哪些因素有关
例1. 现有几根锰铜合金丝和镍铬合金丝，其规格如右表所示。请你设计实验方案，在不剪断合金丝的前提下，比较锰铜合金丝和镍铬合金丝这两种材料的导电性能。
⑴应选用编号为_________的锰铜合金丝和编号为_________的镍铬合金丝进行实验。
⑵你是如何通过实验比较出这两种材料的导电性能的强弱的？简要写出你的做法
解析：
本题看似比较导体的导电性能，实际上是变相地考查比较电阻的方法，因为长度和横截面积相同的导体，电阻越小，其导电性能越好。既然电阻的大小跟长度、横截面积和材料有关，所以要比较锰铜合金丝和镍铬合金丝这两种材料的导电性能，根据控制变量的思想，必须选用长度和横截面积相同、材料不同的锰铜合金丝和镍铬合金丝进行实验。
解答：
请完成本题的解答过程：
评析：运用控制变量法设计实验的思路是：首先明确实验的目的，如本题的目的是比较两种合金丝的导电性能；注意用控制变量，如所选用的两条合金丝，长度和横截面积必须相同，只是材料不同；最后进行比较，通过电流表、或小灯泡的亮度，间接比较两种材料的导电性能。
2.探究电流跟电压、电阻的关系
例2.为探究电流与电压、电阻的关系，小星将实物连接成如图12-F-1甲所示。
（1）请你指出图12-F-1甲中连接的错误之处：
①___ ____；②____ ___。
（2）画出正确的电路图。
（3）电路连接正确后，在研究电流与电阻的关系时，更换阻值不同的定值电阻后，应调节_______，使定值电阻两端的电压_______。
（4）图12-F-1乙是实验中电流表的某次示数，则电流是_______A。要使电路中的电流增大，根据你所画的电路图，滑动变阻器的滑片应向_______移动。
解析：（1）电流应从电流表的正接线柱流入、负接线柱流出，图中接线柱接反了；电压表应测量定值电阻两端的电压，图中测量定值电阻和滑动变阻器两端的电压是错误的。
（2）画电路图时，首先要认真观察实物图，根据实物图中各元件的连接情况画出电路图
（3）在研究电流与电阻的关系时，必须控制定值电阻两端的电压不变，所以，更换阻值不同的定值电阻后，应调节滑动变阻器，使定值电阻两端的电压与上次相同。
（4）要使电路中的电流增大，应当减小滑动变阻器的阻值。
解答：
请完成本题的解答过程：
评析：本题考查探究的过程和方法、实验操作的细节等，解答好本类题目的关键要在探究过程中，真正动手实验，接触实物，亲历过程体会方法，形成能力，发现问题弄懂弄透。
3.伏安法测电阻
例3.小红和小明在做“用电流表和电压表测电阻”的实验。
（１）请你帮助他们在实物连接图12-F-2中，用笔画线代替导线将所缺的导线补上。
（２）当小红完成电路连接后就准备闭合开关，同伴小明提醒还有一处不妥当，你知道小明提醒的是什么吗 答：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 　
（３）在某次测量中电流表示数如图12-F-3所示，则Ｉ＝ A。
（４）在实验过程中，小红突然发现电流表没有示数，而电压表有示数，且接近于电源电压，则故障可能是：　　　　　　　　　　　　　　　。
解析：本题较为全面的考查了伏安法测电阻的实验，电压表要与被测电阻并联，要合理选择量程，并要注意正负接线柱的接法要正确；连接滑动变阻器时应将滑片放到阻值最大处，这样闭合开关后，电路中电流最小，不易烧毁元件；电流表读数时，先要认清所用量程及最小分度值。电路故障：电流表没有示数，可能电路某处断开，而电压表有示数，说明电压表两接线柱至电源两极之间是连通的，问题可能出在电阻上，例如定值电阻烧毁或接触不良，形成开路。
解答：
请完成本题的解答：
评析：本题考查内容丰富，既有实物连接，又有电路故障的判断，还有电流表、电压表的使用、读数等。其中电路故障的判断，是学习的难点，关于伏安法测电阻的电路故障，归纳起来主要有以下几种情况：
一是电路连接错误，如电压表没有并联在被测电阻的两端，电流表没有与被测电阻串联，电流表、电压表、滑动变阻器的接线柱接错等。
二是电路某处开路或短路，判断开路和短路的方法是：发生开路的部分没有电流，但其两端存在电压（在其它部分为通路时）；发生短路的部分，两端没有电压，但短接处有电流（在其它部分为通路时）.
4.电路分析
这里所说的电路分析，主要是指：当调节滑动变阻器，或断开、闭合电路中的开关时，分析电流表、电压表示数的变化情况。
例4. 在图12-F-4所示的电路中，电源电压保持不变。闭合开关
S，当滑动变阻器的滑片 P 向右移动时，电流表 A 的示数
将 ( 选填“变小”、“不变”或“变大”)，电压表V
与电压表 V2 示数的差值跟电压表 V1 示数的比值
( 选填“小于1”、“等于1”或“大于1”) 。
解析：分析电路的第一步是：弄清电路中各用电器的连接情况，在既有电流表又有电压表的电路中，应该首先将电表等效掉。
把电流表看着导线（因为电流表的电阻跟一根导线的电阻差不多），可用一根导线代替，电压表视为开路（因为电压表的电阻很大，可看着没有电流通过），可用直接从原图中去掉，这样做的好处是，电路中用电器的连接情况可以一目了然的显示出来。图中，电阻R1与滑动变阻器R2串联
然后，再将电流表、电压表放回原位置，再分析电流表测的谁的电流，电压表分别测的谁的电压。电压表 V1与R1并联，测量的是定值电阻R1两端的电压U1，电压表 V2测量的是滑动变阻器R2两端的电压U2 。当滑动变阻器的滑片向右移动时，R2的阻值变大，电流表的示数变小，根据U1=IR1,因为R1不变，I变小，所以U1变小；根据U2=U-U1
U不变，U1 变小，所以U2 变大，在串联电路中，U=U1+U2 所以“电压表V与电压表 V2 示数的差值”即为电压表 V1 示数，因此，它们的比值等于1
解答：
评析：解答带有电流表或电压表的电路题，应首先等效掉电表，分析用电器（电阻）的连接情况；然后再将电表放回原电路，再分析电表测的谁的电压或电流。
分析电路中电流表、电压表的示数变化时，应首先根据电路中电阻的变化，分析电路中电流表的变化；然后根据U=IR分析定值电阻两端电压的变化，最后根据串联、并联电路电压的特点，分析变阻器两端电压的变化。
5.电路计算
例5..图12-F-5所示电路中，电源两端电压不变，R1的阻值为l0Ω。当S1、S2均闭合时电压表的示数为6V，当S1闭合、S2断开时，电压表的示数为2V。则R2的阻值为 Ω。
解析：
(1) 当S1、S2均闭合时, R2被短路，相当于R1 直接连接在电源两端，等效电路图如图12-F-6甲所示。
此时，电压表的示数与电源两端电压相等，即U=6V。
（2）当S1闭合、S2断开时，电阻R1 与R2串联，电压表测量R1两端的电压，即U1=2V
此时，等效电路图如图12-F-6乙所示。
然后，根据串联电路电流、电压的特点，求出R2 =？
写出你的求解过程：
评析：解答此类题，首先要搞清每次开关闭合或断开时，电路是怎样连接的，即识别出短路、开路部分，略去不起作用的电路元件，画出等效的电路图；然后按照简化的等效电路图，根据串联、并联电路中电流电压的关系，结合欧姆定律，对各个电路分别进行分析计算。
6.利用电流表、电压表判断电路故障
例6．在如图12-F-7所示的电路中，当闭合开
关S后，发现两灯都不亮，电流表的指针
指在“0”刻度线不动，电压表指针则有明
显偏转，该电路出的故障可能是（ ）
A．电流表坏了
B．灯泡L1的灯丝断了
C．两个灯泡的灯丝都断了
D．灯泡L2的灯丝断了
解析：由图12-F-7可知灯泡L1和L2串联，电压表与灯泡L2并联，测的是灯泡L2两端的电压，电流表串联在电路中，测的是串联电路中的电流。现在闭合开关S后，发现两灯都不亮，电流表指针几乎未动，示数为0，可初步断定电路故障可能是断路。再根据电压表指针有明显偏转，则可以判断从电压表“＋”接线柱（即图中电压表右侧）经电流表和开关到电源正极，以及从电压表“-”接线柱经灯泡L1到电源负极间是通的。于是，可以断定电路故障是灯泡L2断路。
评析：
利用电流表和电压表判断电路故障，应首先分析清楚电路中电阻是串联还是并联，然后再弄清楚电流表测的是哪个用电器的电流，电压表测的是哪个用电器的电压。电流表有电流，说明电路是通路，电压表有示数，说明电压表的两接线柱分别跟电源的两极相通。
7.综合题目
例7. 如图12-F-8所示是一种自动测量油箱里油量的装置图，其中R＇是一个定值电阻，R是滑动变阻器，它的金属滑片P是杠杆的一端，A是油量表（实际是电流表）。
（1）分析：油量表为什么能显示油箱内油量的多少？
⑵在图12-F-8中，定值电阻R＇叫做保护电阻，为什么要在电路中加保护电阻？
⑶已知电流表允许通过的最大电流是0.6A，滑动变阻器允许通过的最大电流是2A，电源允许通过的电流是1A，电源电压为6V，求保护电阻R＇至少应为多大？
⑷该装置有一个缺陷：当油量增大时，电流却减小。请提出一种改进方案，使油量增大时，电流也增大，请把你改进的装置简图画在图12-F-9中。
解析：看懂油量表的设计原理图是解题的关键。此油量表是通过油面的变化，，通过杠杆改变滑动变阻器的阻值，进而引起电流表的示数变化，从而显示液面的高低。
当油面过低时，，变阻器的阻值将会变为零，如果没有保护电阻，将会形成短路，电流表的两极直接接在电源的两极，因电流过大将会烧坏电流表。
要使油量增大时，电流表示数由减小变为增大，必须把变阻器电阻由变大改为减小，只需将滑动变阻器的另一段接入电路中的表示数变化。
第⑶问为了保证每个元件都不被烧坏，电路中的实际电流最大应为0.6A，当滑动变阻器的电阻为0时，利用电源电压就可求出R＇的最小阻值。
解答：
评析：此题通过对一个实际装置的分析，综合运用了：用滑动变阻器改变电路中的电流、短路、电流表的使用、滑动变阻器的接法、利用欧姆定律计算等知识。综合运用电路知识解题是本章的一个重点。
8.有一种半导体，其电阻的大小随温度的变化而明显改变，利用这种半导体材料制成的电阻叫热敏电阻。利用热敏电阻可以用来测量温度的变化，且反应快，精度高.
李明同学想用热敏电阻设计一个电路, 来检测他家蔬菜大棚内温度的变化。于是,他买来了一个热敏电阻,该热敏电阻的阻值随温度变化的图像如图12-F-10所示.他又到实验室给老师借来了一块电流表、一个开关和6V的电源。请你利用这些器材帮他设计一个能直接观察大棚气温变化的电路。
（1）请你在方框中画出你设计的电路图。
（2）若将电流表刻度盘上的电流刻度换成相应的温度刻度，这样电流表就改造成了气温表。若电流表选用0－0.6A的量程，请你计算说明改造成的气温表的0℃应与电流表刻度盘的什么刻度对应 该气温表能测量的最高温度是多少？
解析: (1)根据欧姆定律，当一个电路中的电阻发生变化时，电路中的电流就会随着电阻的改变而改变。把热敏电阻串联在电路中，因为温度的变化，会引起热敏电阻阻值的变化，从而引起电路中电流的变化。电路中的电流表的示数会随着温度的变化而变化。因此，利用热敏电阻和电流表就可以观察大棚气温变化。
（2）若将电流表刻度盘上的电流刻度换成相应的温度刻度，这样电流表就改造成了气温表。
查题目中热敏电阻温度与电阻的关系图像，可以得到0℃时热敏电阻的阻值，再根据欧姆定律即可求出对应的电流；即可知道，气温表的0℃时对应的电流表的刻度。
当电流表达到满刻度时，电路中的电流为0.6A，根据此时的电流，可以计算出电路中热敏电阻的电阻，再根据图像可查知，热敏电阻对应的气温，从而求出气温表能测量的最高温度。
解答：
请自行写出解题过程
评析：
测量仪器的改制主要运用了“转化法”，即用一个物理量的大小（或变化）来表示另一个物理量的大小（或变化）。因此，寻找两个物理量间的函数关系是解决此类问题的关键。如本题中，根据I=U/R可知：“电流——电阻”的关系，所以已知温度可推知电流，已知电流可推知温度，从而把电流表改制成一个测温装置。
学习要点
在理顺本章知识结构的基础上：还要重点掌握以下几个问题：
1. 科学探究：（金属导体电阻的大小与哪些因素有关，探究电流跟电压、电阻的关系）；
2.电路故障的判断：（探究实验、伏安法测电阻等）；
3.电流表、电压表的使用；
4.运用欧姆定律进行电路分析和电路计算的基本方法。
总结反思
欧姆定律
探究电流、电压、电阻之间的关系
电阻
探究电阻与哪些因素有关
变阻器
伏安法测电阻
图12-F-1
图12-F-2
图12-F-3
图12-F-4
图12-F-6
图12-F-5
图12-F-7
图12-F-9
图12-F-8
图12-F-10
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