12.4 欧姆定律的应用
导学目标
1.通过解决“非常规”下电阻测量问题，体会灵活运用欧姆定律解决问题。
2.通过用特殊方法测量电阻，体会转化研究问题角度的研究方法。
3.通过对电流表、电压表的电阻的了解，认识在测量中用到了理想化的方法.
重点：通过解决“非常规”下电阻测量问题，体会灵活运用欧姆定律解决问题。
难点：通过用特殊方法测量电阻，对转化研究问题角度的研究。
自主学习
1.欧姆定律的数学表达式是___________，变形公式有__________和___________。
2.伏安法测电阻的实验原理是______________。
3.若只有电流表或电压表能测电阻吗？_____________。
合作探究
活动一 利用一只电压表和一个已知电阻测未知导体的电阻
1.实验电路如图所示。
2.实验步骤：
a.先将电压表接在a、b两点间，测得R0两端的电压为U0，则电流为Ix=I0=______。
b.再将电压表改接在a′和b′两端时，测得Rx两端的电压为Ux，则待测电阻为，Rx=_____________
活动二 利用一只电流表和一个已知电阻测未知导体的电阻
1.实验电路图如图所示。
2.实验步骤：
a.先将电流表与R0串联，测得通过R0的电流为I0，则电压为Ux=U0=________.
b.再将电流表与Rx串联，测得通过Rx的电流为Ix，则待测电阻为Rx=____.
活动三 电流表和电压表的电阻
1.电流表的电阻非常小，将它串联到电路中去就相当于串联一根电阻可忽略不计的导线。又由于串联电路中的电流处处相等，因此通过电流表上的示数就可以知道电路中与电流表相串联的其他部分中的电流。如果将电流表直接与电源的两极相接，由于电流表的电阻非常_____，根据欧姆定律，电路中的电流会很__________，就会把电路中的电流表及电源烧坏，______将电流表直接与电源两极相接。
2.电压表的电阻很___，当将它并联到电路中去时，通过电压表的电流很______，连接电压表的导线可视为断路。因为并联导体两端的电压相等，所以通过电压表上的示数就可以知道被测导体两端的电压。由于电压表有很大的电阻，它________直接与电源的两极相连而测量电源的电压，不会造成电压表的烧坏。
当堂检测
1.如图所示，在测量小灯泡的电阻实验中，发现灯泡不发光，电压表有读数，而电流表无读数，请你分析其中的原因是 。
2.某同学用如图所示的电路测一个小灯泡的电阻的阻值，不慎将电压表的两接线柱短路了，则（ ）
A 电流表有可能烧坏 B 电压表有可能烧坏
C 电流表和电压表都可能烧坏 D 不会发生任何事故。
3.小王在参加物理课外兴趣小组活动时，老师提供了如图所示的电路，电源电压未知但保持不变，R0为阻值已知的定值电阻，要求小王在不拆开电路的情况下，只用一只量程满足实验要求的电流表和若干导线估测未知电阻Rx的值。小王感到有些为难，请你开动脑筋，设计一个实验帮助小王解决这个问题。
(1)你所设计的实验的主要步骤及所要测出的量是__________。
(2)根据你的实验，得出的Rx为__________(用测出的量和已知量表示)。
4.小王在参加物理课外兴趣小组活动时，老师提供了如图所示的电路，电源电压未知但保持不变，R0为阻值已知的定值电阻，要求小王在不拆开电路的情况下，只用一只量程满足实验要求的电流表和若干导线估测未知电阻Rx的值。小王感到有些为难，请你开动脑筋，设计一个实验帮助小王解决这个问题。
(1)你所设计的实验的主要步骤及所要测出的量是__________。
(2)根据你的实验，得出的Rx为__________(用测出的量和已知量表示)。
5.在测量某一定值电阻Rx阻值的实验中，张楠同学选定了如图甲所示的器材进行实验。实验过程中，由于李华同学的疏忽，做完实验后他才发现，把测量的电流值都写在草稿纸上面，忘记填入记录表格中。
实验次数
1
2
3
4
5
电压U/V
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
电流I/A
(1)请你帮助李华同学把记录在草稿纸上的电流值对应填入表格中，并写出你所依据的物理规律是__________。
(2)根据测量数据计算该定值电阻的阻值为__________ Ω(保留一位小数)。
(3)根据实验所需电路，用笔画线代替导线完成图甲中的实物连接。
(4)滑动变阻器在实验中除能起保护电路的作用外，另一个主要作用是__________。
(5)若电源电压恒定且未知，用电阻箱R(电路符号)代替滑动变阻器，同时撤去电流表，请利用余下器材(不要再添加其他任何器材)设计一个测量Rx阻值的实验电路图，并在图乙中的方框中画出。
12.4 欧姆定律的应用
1.会用一只电压表和一个已知电阻测量未知导体的电阻.
2.会用一只电流表和一个已知电阻测量未知导体的电阻.
3.知道电流表的电阻很小,电压表的电阻很大.
【重点难点】
重点:能利用欧姆定律进行计算和解释有关现象.
难点:正确理解、应用欧姆定律进行计算.
【新课导入】
导入1:实验导入
演示:用电流表和电压表测量某个导体的电阻.
教师:如果没有电压表,只有电流表,我们能否测出电阻?如果没有电流表,只有电压表,我们能否测出电阻?
从而导入新课.
导入2:复习导入
复习提问:
(1)欧姆定律的内容是什么?
(2)串联电路和并联电路中电流、电压和电阻之间的关系是什么?我们这节课将综合运用上面的问题解答相关题目,从而导入新课.
【课堂探究】
一、测量电阻的一种方法
1.利用一只电压表和一个已知电阻测未知导体的电阻
(1)实验电路如图所示.
(2)实验步骤:①先将电压表接在a,b两点间,测得R0两端的电压为U0,则电流为Ix=I0=.
②再将电压表改接在a'和b'两点间时,测得Rx两端的电压为Ux,则待测电阻Rx=R0.
2.利用一只电流表和一个已知电阻测未知导体的电阻
(1)实验电路图如图所示.
(2)实验步骤:
①先将电流表与R0串联,测得通过R0的电流为I0,则电压为Ux=U0=I0R0;
②再将电流表与Rx串联,测得通过Rx的电流为Ix,则待测电阻为Rx=R0.
二、电流表和电压表的电阻
电流表的电阻非常小,将它串联到电路中就相当于串联一根电阻可忽略不计的导线,因此,电流表串联在电路中不会影响电路中的电流大小.又由于串联电路中的电流处处相等,因此通过电流表上的示数就可以知道电路中与电流表相串联的其他部分中的电流.如果将电流表直接与电源的两极相接,由于电流表的电阻非常小,根据欧姆定律,电路中的电流会很大,就会把电路中的电流表及电源烧坏,严禁将电流表直接与电源两极相接.
电压表的电阻很大,当将它并联到电路中时,通过电压表的电流很小,连接电压表的导线可视为断路.因此,电压表并联在导体两端时对电路的总电阻影响很小不会引起电路中的电流变化.因为并联导体两端的电压相等,所以通过电压表上的示数就可以知道被测导体两端的电压.由于电压表有很大的电阻,它可以直接与电源的两极相连而测量电源的电压,不会造成电压表的烧坏.
第四节 欧姆定律的应用
1.利用一只电压表和一个已知电阻测未知导体的电阻
(1)实验电路:
(2)实验步骤:①先将电压表接在a,b两点间,测得R0两端的电压为U0,则电流为Ix=I0=;②再将电压表改接在a'和b'两点间时,测得Rx两端的电压为Ux,则待测电阻Rx=R0.
2.利用一只电流表和一个已知电阻测未知导体的电阻.
(1)实验电路:
(2)实验步骤:
①先将电流表与R0串联,测得通过R0的电流为I0,则电压为Ux=U0=I0R0;②再将电流表与Rx串联,测得通过Rx的电流为Ix,则待测电阻为Rx=R0.
1.现有两个阻值不等的未知电阻R1和R2,为了分辨它们的阻值大小,几个同学分别设计了如图所示的四种电路,其中不可行的是( D )
2.
如图所示的电路中,电源电压为6 V不变,电阻R1阻值为20 Ω,滑动变阻器的最大阻值为30 Ω,开关S闭合后,把滑动变阻器的滑片P由左端滑到右端,电压表、电流表示数的变化范围是( D )
A.0~2.4 V,0~0.12 A
B.6~3.6 V,0.2~0.12 A
C.6~3.6 V,0.12~0.3 A
D.6~2.4 V,0.3~0.12 A
3.
如图所示电路,电源电压保持不变,其中R0,R1为定值电阻,闭合开关,当把滑动变阻器的滑片从右端调到左端过程中,下列说法中正确的是( C )
A.电流表A示数变小
B.电压表V1示数变小
C.电压表V2示数变小
D.R0两端的电压变小
4.如图所示是A,B两定值电阻的UI图象,由图像中信息可知;通过A导体的电流为0.2 A时,A导体两端电压为 4 V;若将A,B两电阻并联接在4 V电源的两端,则电路中干路里的电流为 0.6 A.?
5.两只定值电阻,甲标有“10 Ω 1 A”,乙标有“15 Ω 0.6 A”,把它们串联在同一电路中,总电阻是 25 Ω;电路中允许通过的最大电流为 0.6 A;电路两端允许加的最大电压为 15 V.?
6.
如图所示的电路中,电源电压不变,R1为定值电阻,开关S闭合后,滑动变阻器滑片向左移动时,电流表的示数 变大 ,电压表示数与电流表示数之比 不变 .(两空均选填“变大”“变小”或“不变”)?
运用欧姆定律解决实际问题时,要做到“五要”
1.要对照成立的条件
欧姆定律实际上是对两个实验结论的综合:一是“导体中的电流跟导体两端的电压成正比”,其成立的条件是保持导体的电阻不变;二是“导体中的电流跟导体的电阻成反比”,其成立的条件是保持导体两端的电压不变.
2.要检查物理量统一
欧姆定律揭示的三个物理量间的关系,指的是同一导体(或同一段电路)在同一时刻的电流、电压、电阻的对应关系.
3.要换算单位统一
电流、电压、电阻的常用单位都有几个,在利用欧姆定律进行计算时,单位必须统一,即必须使用国际单位.
4.要理解表达式的意义
I=表示导体中的电流大小取决于这段导体两端的电压和这段导体的电阻值.U=IR反映出在电流一定时,如串联电路中,导体两端的电压分配与电阻大小成正比.R=表示电阻的大小在数值上等于导体两端的电压和通过这段导体的电流的比值.
5.要强调解题步骤
电路计算应根据欧姆定律和串、并联电路的特点,解题的主要思路是:
(1)分析题意,画出电路图,判定电路的连接方式.
(2)在电路图上注明已知量和未知量,并统一单位.
(3)找出所需的公式和规律,列出方程.
(4)解方程求出未知量.
(5)分析结果是否合理.
