12.2根据欧姆定律测量导体的电阻教案(北师大九全册)

第二节根据欧姆定律测量导体的电阻［教学目标］知识与技能应用欧姆定律，学习用电流表和电压表测量小灯泡的电阻。理解电阻是导体本身固有属性，了解灯丝（钨丝）的电阻特性。过程与方法通过测量电阻，了解欧姆定律的应用，进一步了解和学习物理研究问题的方法。情感、态度、价值观培养学生设计实验、连接电路、测量及分析归纳物理规律的兴趣。［教学重点］1.学习应用欧姆定律，用电流表和电压表测量电阻2．理解电阻是导体本身固有属性，与导体两端的电压及通过导体的电流无关。［教学难点］1.实验电路的设计、连接，电流表、电压表量程的选择，滑动变阻器的使用，实验数据表格的设计。2.理解电阻是导体本身固有属性，与导体两端的电压及通过导体的电流无关。了解灯丝（钨丝）的电阻随温度变化的特性。［教学准备］学生分组探究实验器材：电流表（1）、电压表（1）、滑动变阻器（1）、甲电池（2）、定值电阻（5Ω、10Ω各1个）、小灯泡+灯座（1）、导线10根。［教学设计］［新课导入］1．复习：欧姆定律的内容、适用条件及其数学表达式。2．教师提出问题：用电流表和电压表你能测量出定值电阻的阻值吗？试说明测量原理，并作出测量电路图。［新课教学］学生思考、设计实验：教师提出问题：用什么方法可以改变通过定值电阻的电流和定值电阻两端的电压？应如何改进测量电路图？学生思考、设计实验实验电路：教师提出问题：如果改变通过定值电阻的电流和定值电阻两端的电压，定值电阻的阻值将如何人改变？学生猜想、假设实验结果：学生探究实验：用电流表和电压表测量出定值电阻的阻值。学生分析、归纳实验结果：电阻是导体本身固有属性，与导体两端的电压及通过导体的电流无关。教师引导学生测量小灯泡的灯丝电阻：你想不想知道小灯泡的灯丝的电阻有多大呢？学生设计实验电路：学生探究实验：用电流表和电压表测量小灯泡的灯丝电阻。学生发现问题：在不同电压和电流的情况下，小灯泡的灯丝的电阻不同。学生知识类比迁移，思考、交流讨论：为什么改变小灯泡两端的电压和通过小灯泡的电流，小灯泡的电阻会改变？教师引导学生总结、归纳物理规律。学生实验思考：请分别按电路图（一）、电路图（二）的方式测量小灯泡正常工作时的电阻（U实际=Ue）。测量值相等吗？为什么？试说明其中的物理原理。［布置作业］（1）完成实验探究报告（2）P23.动手动脑学物理：1～4［［板书设计］§6-5测量小灯泡的电阻1．用电流表和电压表测量电阻：测量原理：根据欧姆定律I=U/R可得R=U/I。待测量的物理量：通过待测电阻的电流待测电阻两端的电压测量电路图：测量器材：电流表量程的选择方法：电压表量程的选择方法：滑动变阻器：（a）在本次实验中的作用：保护电路中的电流表、小灯泡、电源。减小测量误差。（b）正确使用方法：开关闭合前，滑片P应处于什么位置？2．电阻是导体本身固有属性，只与导体的材料、长度、横截面积及温度有关，与导体两端的电压及通过导体的电流无关。3．灯丝电阻与温度有关：白炽灯正常发光时的电阻大约是其不工作时电阻的十倍。第三节串、并联电路中的电阻关系课前准备一、新课标学习要求1.知识与技能知道串联电路等效电阻与各电阻的关系.知道并联电路等效电阻与各电阻的关系.2.过程与方法推导出串联电路等效电阻计算公式.推导出并联电路等效电阻计算公式..3.情感、态度与价值观从已知的科学规律出发，通过数学公式的逻辑推导获得新的科学知识的过程中，发展学生对科学的探索兴趣，培养学生的创新意识、独立思考的科学态度.二、整体感知1.串联电路的等效电阻：R=R1+R2+……+Rn2.并联电路的等效电阻：21111RRR+……+nR1教材知识全解一、串联电路的等效电阻1.串联电路的等效电阻假设有一个电阻可以代替串联的电阻而不影响电路的效果，我们就称这个电阻是串联电路的等效电阻.等效电阻与串联各个电阻的关系可以利用欧姆定律求得.说明（1）不影响电路的效果是指在电源电压不变时，其输出的电流也不变.（2）等效电阻也叫总电阻.2.串联电路中的电阻关系在图12-3-1中，两个串联导体的电阻值分别为R1和R2，设等效电阻的电阻值为R.R1、R2两端的电压分别为U1和U2，串联部分两端的电压为U.通过R1、R2的电流分别为I1、I2.由欧姆定律可知，U=IR，U1=I1R1，U2=I2R2.从串联电路总电压与分段电压的关系：U=U1+U2，得IR=I1R1+I2R2.因串联电路中的电流处处相等，即I=I1=I2，所以R=R1+R2.对于多个电阻（R1、R2、R3……Rn）串联，同样可以得到R=R1+R2+R3+…+Rn.这表明，串联电路的等效电阻等于各串联导体的电阻之和.注意（1）把几个导体串联起来，相当于增加了导体的长度，其总电阻一定比任何一个导体的电阻大.（2）由R=R1+R2+…+Rn可推出，n个阻值均为R0的电阻串联，其总电阻为R=nR0.（3）根据欧姆定律和串联电路的电流特点.不难推出2121RRUU，这说明：串联电路中，电压的分配与电阻成正比.二、并联电路的等效电阻1.并联电路的等效电阻假设有一个电阻可以代替并联的电阻而又不影响电路的效果，我们就称这电阻是并联电路的等效电阻.等效电阻与并联各个电阻的关系可以利用欧姆定律求得.说明（1）不影响电路的效果是指在电源电压不变时，其输出的电流也不变.（2）等效电阻也叫总电阻.2.并联电路中的电阻关系推导：设各支路的电阻分别为R1和R2，并联电路的等效电阻为R.通过R1和R2的电流分别为I1和I2，并联电路的总电流为I（如图12-3-2）.那么，由欧姆定律可知：I1=1RU，I2=2RU，而I=RU.又因为并联电路的总电流等于各支路的电流之和，即I=I1+I2.所以RU=1RU+2RU约去U得：R1=11R+21R对于多个电阻（R1、R2、R3、Rn）并联，同理可以得到：R1=11R+21R+……+nR1这表明并联电路的等效电阻的倒数，等于各并联导体的电阻的倒数之和.说明（1）把n个导体并联起来，相当于增加了导体的横截面积，其总电阻比每一个导体电阻都要小.（2）由R1=11R+21R，可推导出R=2121RRRR.（3）由R1=11R+21R+……+nR1可推出，n个阻值均为R0的电阻并联，其总电阻为R=nR0.（4）根据欧姆定律和并联电路的电压特点，可推导出1221RRII，这说明：并联电路中，电流的分配与电阻成反比.典型例题精析题型Ⅰ面向全体双基巩固例1如图12-3-3所示，当滑动变阻器的滑片P向右移动时，则()A.电流表示数变大，电压表示数变小B.电流表示数变小，电压表示数变大C.电流表示数变大，电压表示数不变D.电流表示数变小，电压表示数不变分析：首先要明确两表测量对象.在本题中，R1、R2并联在电路中，电压表测电路总电压，当电源电压不变时，电压表的示数不变，电流表测的是干路上的电流，I=I1+I2，由于并联电路中U1=U2=U，U不变，所以I1=RURU11不变.I2=222RURU，当滑动变阻器滑片P向右移动时，电阻R2增大，I2减小，所以I也减小，即电流表的示数减小，选项D正确.答案：D例2一个阻值为3Ω的电阻R1和一个阻值为2Ω的电阻R2串联后，接在6V的电源上.问电路中的电流多大？分析：画出电路图（图12-3-4）.要想求出电路中的电流I，只要知道总电压U和总电阻R就可以了.U已知，R可用串联电路的总电阻公式求出.解因为：R=R1+R2=3Ω+2Ω=5Ω所以：I=RU=56V=1.2A答案：电路中的电流为1.2A.题型Ⅱ生活·物理·社会例3两根镍铬金属丝的长度关系是l1＞l2，把它们串联后接入电路，则通过它们的电流和它们两端的电压分别满足()A.I1＞I2，U1＜U2B.I1＜I2，U1＞U2C.I1=I2，U1＞U2D.I1=I2，电压关系不定分析：虽然两根镍铬金属丝的材料和长度知道了，但横截面积关系未知，所以它们的电阻关系未知，串联后电压的分配关系无法确定，但因是串联，电流相等.答案：D例4有一只弧光灯，正常工作电流为5A，电阻力8Ω，要把它接入电压为110V的电路中，需要串联一个多大的电阻，弧光灯才能正常工作？分析：先根据题意画电路图，并标出已知量和未知量的符号，如图12-3-5所示.为了防止差错，习惯上在物理量代表符号的右下角加角标，分别表示与各导体的对应量，如电阻R1的电压、电流分别为U1、I1，电阻R2的电压、电流分别为U2、I2，总电阻、总电压、总电流分别为R、U、I.并且这九个量中一般知道三个量就可以求出另外六个量.此题根据题目所给条件，欲求电阻R2，可从欧姆定律的变形出发，先求出R1两端的电压U1，再根据串联电路的关系，求出电阻R2两端的电压U2，最后利用欧姆定律变形公式求出R2；也可以从串联电路总电阻出发，先求出整个电路中的总电阻R，然后利用串联电路特点求出R2；也可以根据串联电路分压关系求出R2.解法一：根据欧姆定律：U1=IR1=5A×8Ω=40V∵R1与R2是串联在电路中∴U2=U-U1=110V-40V=70V又根据欧姆定律可求出需要串联的电阻R2为：R2=U2/I=70V/5A=14Ω解法二：根据欧姆定律I=U/R得：R=IU=AV5110=22Ω∵R1与R2串联在电路中∴R2=R-R1=22Ω-8Ω=14Ω解法三：根据欧姆定律I=RU得：U1=IR1=5A×8Ω=40V∵R1与R2是串联在电路中∴U2=U-U1=110V-40V=70V根据串联电路分压关系式：2121RRUU得：R2=12UU×R1=VV4070×8Ω=14Ω答案：需要串联一个14Ω的电阻，弧光灯才能正常工作.课后小结一、知识梳理二、方法规律总结怎样进行简单电路的计算？串、并联电路属于简单的电路.在解题中要注意以下几点：（1）先根据题意画电路图，并在电路图上标明已知量的符号、数值和未知量的符号，便于分析.（2）利用电路的符号和欧姆定律解题时，特别要重视“对应”关系.也就是说，运用欧姆定律应是“同一导体”，并且“同一时间”上的U、R和I.（3）如果题目给出的是两个物理过程，要注意分析两个过程之间的联系（如电路的总电压不变）.必要时可分别画出两个过程的电路图，分步加以解决.三、思维误区在本节出现的易错点有：进行电路的分析和计算时，由于电路图的认识错误，容易出现分析和计算上的错误.例如图12-3-16所示，已知电阻R1∶R2=2∶1，已知R1=6Ω.闭合开关S后，电路中的总电阻是Ω.电流表A1、A2的示数之比是.加在两个电阻两端电压之比是.分析：错解：本题若把电路当成了串联，则求出总电阻为9Ω，若把求并联电路电阻公式21111RRR，误当成R=2111RR，则求得总电阻为21Ω，误把A2当成测R1的电流，求得两表示数之比为1∶2.正解：开关S闭合，电路连接方式为并联，不是串联，电流表A1测R2的电流，电流表A2测干路电流，不是测R1的电流.电路中总电阻R=36362121RRRR=2Ω，通过R2的电流I2=32URU.通过干路电流I=I1+I2=3621UURURU=2U，则两电流表示数之比为2∶3.答案：22∶31∶1课本“作业”答案课本第83页1.5082.5串60并3.分析：并联电路中，等效电阻比每一个并联导体的电阻都小，一个1Ω的电阻与一个100Ω的电阻并联，其等效电阻一定小于1Ω.答案：D第四节欧姆定律的应用课前准备一、新课标学习要求1.知识与技能会用一只电压表和一个已知电阻测量未知导体的电阻.会用一只电流表和一个已知电阻测量未知导体的电阻.知道电流表的电阻很小，电压表的电阻很大.2.过程与方法能设计在只有一只电压表和一个已知电阻的情况下测量未知电阻的实验方案，并进行实验.能设计在只有一只电流表和一个已知电阻的情况下测量未知电阻的实验方案，并进行实验.能说明电流表电阻很小，电压表电阻很大的道理.3.情感、态度与价值观通过用不同方法测量导体电阻，培养学生不断创新的意识，养成能独立思考，大胆想象的科学态度和科学精神.二、整体感知三、相关知识旋钮式电阻箱的内部结构旋钮式电阻箱面板如图12-4-