第3章

電路探秘第4節(jié)

歐姆定律及其應(yīng)用八上科學(xué)

ZJ1.能運用控制變量法設(shè)計實驗探究電流與電壓、電流與電阻的關(guān)系。2.能通過實驗總結(jié)出歐姆定律，會用歐姆定律進行簡單的電路分析與計算，建立完整的歐姆定律科學(xué)觀念。3.能用串、并聯(lián)電路的電壓和電流特點分析計算分壓或分流問題，建立和提升電學(xué)解題思維。1.教材第131頁探索活動：探究電流與電壓的關(guān)系提出問題電阻一定時，通過導(dǎo)體的電流與導(dǎo)體兩端的電壓存在什么關(guān)系猜想與假設(shè)電壓是產(chǎn)生電流的原因，同一個小燈泡，在以一節(jié)干電池為電源的電路中發(fā)光較暗，在以兩節(jié)干電池為電源的電路中發(fā)光較亮，所以有兩種猜想：（1）導(dǎo)體兩端的電壓越大，通過導(dǎo)體的電流越大；（2）通過導(dǎo)體的電流與導(dǎo)體兩端的電壓大小成正比設(shè)計實驗運用控制變量法，控制電阻不變，通過調(diào)節(jié)滑動變阻器改變電阻兩端的電壓（如果沒有滑動變阻器，可用更換電源的方法改變電阻兩端的電壓），用電壓表測量電阻兩端的電壓，用電流表測量通過電阻的電流，記錄數(shù)據(jù)，分析電流隨電壓的變化規(guī)律。實驗電路圖如圖所示___________________________________實驗器材電流表、電壓表、滑動變阻器、

的定值電阻、學(xué)生電源、開關(guān)各一個，導(dǎo)線若干實驗過程（1）按圖連接電路。連接電路之前，開關(guān)應(yīng)斷開。（2）檢查電路無誤后，把滑動變阻器的滑片移至阻值最大處（保護電路），再閉合開關(guān)。（3）逐次調(diào)節(jié)滑動變阻器

,使電壓表上的讀數(shù)分別達到數(shù)據(jù)記錄表中的數(shù)值，分別讀出每次不同電壓（、、

）（方便數(shù)據(jù)處理，尋找規(guī)律）下的電流值，并記錄在表中.

.數(shù)據(jù)處理定值電阻

的電流與電壓關(guān)系___________________________________________________________________________________________________________________________________分析論證通過對表中數(shù)據(jù)的分析計算，發(fā)現(xiàn)電流隨電壓的增大而增大，且在誤差允許的范圍內(nèi)，電壓與電流的比值不變。將實驗數(shù)據(jù)以圖像的形式表示出來，分析可知電流與電壓成正比實驗結(jié)論當電阻一定時，通過導(dǎo)體的電流與它兩端的電壓成正比特別提醒（1）導(dǎo)體中的電流和導(dǎo)體兩端的電壓都是針對“同一導(dǎo)體”而言的。（2）在歸納結(jié)論時，不能漏掉前提條件“電阻一定”。（3）不能說“電阻一定時，電壓跟電流成正比”。因為電流、電壓之間存在一定的因果關(guān)系，這里電壓是原因，電流是結(jié)果，即只有給導(dǎo)體兩端加上了電壓，導(dǎo)體中才會產(chǎn)生電流，不是因為導(dǎo)體中有了電流，導(dǎo)體兩端才有電壓，因果關(guān)系不能顛倒。

（3）在移動滑動變阻器滑片的過程中，眼睛要緊盯電壓表，當電壓表示數(shù)達到設(shè)定值時，停止移動滑片，記下電流表的示數(shù)。

教材第132頁不完全相等?？赡苁窃谧x取電壓表、電流表的示數(shù)時出現(xiàn)了誤差。

接入電路的阻值最大

使實驗結(jié)論更具有普遍性正比由圖像可知，電阻一定時，導(dǎo)體中的電流與加在這段導(dǎo)體兩端的電壓成______。解析：連接好實驗電路，在閉合開關(guān)前，滑動變阻器的滑片應(yīng)調(diào)到接入電路的阻值最大的位置。實驗中，更換不同電阻進行多次測量的目的是避免實驗結(jié)論的偶然性，使實驗得到的結(jié)論更具有普遍性。電阻一定時，電流隨電壓變化的圖像是一條過原點的直線，這說明在電阻一定時，導(dǎo)體中的電流與加在這段導(dǎo)體兩端的電壓成正比。教材第132頁探索活動：探究電流和電阻的關(guān)系提出問題電壓一定時，通過導(dǎo)體的電流與導(dǎo)體的電阻存在什么關(guān)系猜想與假設(shè)電阻表示導(dǎo)體對電流的阻礙作用，所以對電流與電阻的關(guān)系有兩種猜想:（1）導(dǎo)體電阻越大，通過導(dǎo)體的電流越??；（2）通過導(dǎo)體的電流與導(dǎo)體的電阻大小成反比設(shè)計實驗運用控制變量法，控制導(dǎo)體兩端的電壓不變，改變導(dǎo)體的電阻，觀察并記錄電流的大小，分析電流隨電阻的變化規(guī)律。（1）要改變導(dǎo)體的電阻，在實驗中更換不同阻值的電阻接入電路即可；設(shè)計實驗（2）在該實驗中更換電阻后要控制電阻兩端的電壓不變，我們可以在電路中串聯(lián)一個滑動變阻器，調(diào)節(jié)滑動變阻器使不同電阻兩端的電壓保持不變，這個不變的電壓值可以通過電壓表顯示出來。實驗電路圖如圖所示__________________________________實驗器材電壓表、電流表、滑動變阻器、學(xué)生電源、開關(guān)各一個，阻值為

、

、

、

的定值電阻各一個，導(dǎo)線若干實驗過程（1）按照實驗電路圖連接實物圖，將

的電阻連入電路。連接電路之前，開關(guān)應(yīng)斷開（保護電路）。（2）檢查電路無誤后，把滑動變阻器的滑片移至阻值最大處（保護電路），再閉合開關(guān)。（3）調(diào)節(jié)滑動變阻器,使電壓表的示數(shù)為

時，讀出電流表的示數(shù)并記錄在表中。實驗過程（4）將

的電阻依次換成

、

、

的電阻，調(diào)節(jié)滑動變阻器

（換大調(diào)大,換小調(diào)小）（更換電阻前要斷開開關(guān)）,使電壓表的示數(shù)始終保持

不變，讀出對應(yīng)的電流值并記錄在表中數(shù)據(jù)處理恒定電壓

時，通過不同電阻的電流___________________________________________________________________________________________________________________________________分析論證通過對表中數(shù)據(jù)的分析計算，發(fā)現(xiàn)電流隨電阻的增大而減小，且在誤差允許的范圍內(nèi)，電阻與電流的乘積不變。將實驗數(shù)據(jù)以圖像的形式表示出來，分析可知電流與電阻成反比實驗結(jié)論當電壓一定時，通過導(dǎo)體的電流與它的電阻成反比特別提醒（1）在歸納結(jié)論時，不能漏掉前提條件“電壓一定”。（2）不能說“導(dǎo)體的電阻與通過它的電流成反比”。因為電阻是導(dǎo)體本身的一種性質(zhì)，由導(dǎo)體的長度、橫截面積和材料決定，還受溫度的影響，與通過它的電流大小無關(guān)。

電壓表右

德國物理學(xué)家歐姆對電流與電壓、電阻的關(guān)系進行了大量實驗研究，發(fā)現(xiàn)“通過導(dǎo)體的電流跟導(dǎo)體兩端的電壓成正比，跟導(dǎo)體的電阻成反比”這個規(guī)律對大多數(shù)導(dǎo)體而言都成立，于1826年歸納出了今天所稱的歐姆定律。1.歐姆定律導(dǎo)體中的電流，跟這段導(dǎo)體兩端的電壓成正比，跟這段導(dǎo)體的電阻成反比。

符號意義單位圖示

通過這段導(dǎo)體的電流安________________________________________________

這段導(dǎo)體兩端的電壓伏

這段導(dǎo)體的電阻歐（2）公式的變形式變形式意義注意事項

導(dǎo)體兩端的電壓等于通過導(dǎo)體的電流與其電阻的乘積不能說電壓與電流成正比，因為電壓是形成電流的原因，電壓是由電源提供的變形式意義注意事項

導(dǎo)體的電阻在數(shù)值上等于其兩端的電壓與通過的電流的比值。此公式僅是電阻的計算式，不是電阻的決定式不能說電阻與電壓成正比，與電流成反比，因為電阻是導(dǎo)體本身的一種性質(zhì)，與導(dǎo)體兩端的電壓和通過導(dǎo)體的電流無關(guān)3.歐姆定律的應(yīng)用（1）應(yīng)用歐姆定律的三種形式（知二求一）（2）應(yīng)用歐姆定律計算的一般步驟（3）應(yīng)用歐姆定律的注意事項同一性歐姆定律公式中的、、

是同一導(dǎo)體（或同一段電路）所對應(yīng)的物理量，不同導(dǎo)體之間（或不是同一段電路中）的電流、電壓、電阻不能應(yīng)用歐姆定律同時性即使是同一段電路，開關(guān)的閉合或斷開及滑動變阻器滑片的移動，都會引起電路的變化，使電路中的電流、電壓、電阻發(fā)生改變，所以公式中的三個量必須是同一時刻的值統(tǒng)一性公式中三個量的單位必須統(tǒng)一，即電流

的單位為安培（A），電壓的單位為伏特，電阻

的單位為歐姆

2.當電流表直接連在電源兩端時，因為電流表電阻很小，電路中電流很大，會損壞電流表和電源，因此不允許將電流表直接連到電源的兩極。3.電壓表電阻很大，連入電路時通過電壓表的電流很小，可以忽略不計，因此電壓表所在的電路相當于斷路。

1616

4.教材第135頁探究實踐：用電壓表和電流表測導(dǎo)體的電阻實驗?zāi)康挠秒妷罕砗碗娏鞅頊y導(dǎo)體的電阻實驗原理

。對于一個未知電阻，用電壓表測出它兩端的電壓，用電流表測出通過它的電流

，應(yīng)用歐姆定律，就可以求出其電阻值實驗電路圖_________________________________________________________實驗器材待測電阻、開關(guān)、電流表、電壓表、滑動變阻器各1個，干電池2節(jié)，導(dǎo)線若干實驗過程（1）按實驗電路圖連接好電路（連接電路時“先串后并”）。閉合開關(guān)前，應(yīng)將滑動變阻器的滑片

移到阻值最大的位置。（2）閉合開關(guān)

，讀出電路中被測電阻兩端的電壓和通過電阻的電流，記錄在表格中。（3）改變滑動變阻器的阻值，再讀數(shù)，記入表格中。如此再重復(fù)

1

次數(shù)據(jù)處理表中共有3組讀數(shù)，分別代入

，算出電阻值，最后求電阻3次測量值的平均值（

減小實驗誤差），作為待測電阻

的測定值。如下表所示（表中數(shù)據(jù)僅供參考，以實際實驗數(shù)據(jù)為準）____________________________________________________________________________________________________特別提醒器材的選擇原則（1）滑動變阻器：所選滑動變阻器的最大阻值應(yīng)接近待測電阻的阻值。（2）電流表、電壓表量程：在不超過量程的前提下，選用小量程測得的值要比選用大量程測得的值準確，這是因為小量程的分度值小，精確度高。因此測量時，能用小量程就不用大量程。

5.常見故障分析在實驗中出現(xiàn)電路故障后要先斷開開關(guān)，再分析查找故障原因，常見的故障及其現(xiàn)象如下表。實驗電路圖故障（有且僅有一處）現(xiàn)象電壓表________________電流表________________________________________電流表被短接有示數(shù)無示數(shù)電流表處斷路無示數(shù)無示數(shù)實驗電路圖故障（有且僅有一處）現(xiàn)象電壓表________________電流表________________________________________電壓表被短接無示數(shù)有示數(shù)電壓表處斷路定值電阻被短接無示數(shù)有示數(shù)，且示數(shù)偏大定值電阻處斷路有示數(shù)且接近電源電壓無示數(shù)電壓表串聯(lián)在電路中實驗電路圖故障（有且僅有一處）現(xiàn)象電壓表________________電流表________________________________________滑動變阻器上面兩個接線柱接入電路移動滑片，電表示數(shù)均不變，電壓表示數(shù)接近電源電壓滑動變阻器下面兩個接線柱接入電路移動滑片，電表示數(shù)均不變辨析比較伏安法測定值電阻阻值和測小燈泡阻值的異同定值電阻小燈泡原理

電路圖____________________________________________________實驗過程多次測量多次測量定值電阻小燈泡數(shù)據(jù)處理分別計算每次測量的電阻值，然后取平均值分別計算每次測量的小燈泡的電阻值，然后尋找規(guī)律實驗結(jié)論平均值為所求的電阻值燈絲的電阻隨溫度的升高而增大典例4

在“用電流表和電壓表測電阻”的實驗中，電路如圖甲所示。

A

解析：見（1）解析

0.45

提出問題兩電阻串聯(lián)后，電路的總電阻與電阻、

之間有什么關(guān)系分析推導(dǎo)①由歐姆定律知，在圖甲中，

，在圖乙中

；②由串聯(lián)電路中總電壓與分電壓的關(guān)系知，

，即

；③因串聯(lián)電路中電流處處相等，即

，得，故

歸納總結(jié)如果電路中有

個電阻串聯(lián)，則可以推出（如果有個阻值相同的電阻

串聯(lián)，則總電阻

），即串聯(lián)電路的總電阻等于各部分電阻之和

拓展培優(yōu)利用串聯(lián)分壓分析“探究電流與電阻的關(guān)系”實驗中滑動變阻器的滑片的移動方向

2.因為串聯(lián)電路中電流只有一條路徑，所以在這一條路徑的各處電流大小都相等。用水流類比：一段沒有支流的河流，如果不考慮水量的損失，則在河流中任何一處的水流量都相等。將兩個電阻串聯(lián)，相當于增加了電阻的長度。在其他條件相同時，導(dǎo)體越長，電阻越大，因