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1、【精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流测量小灯泡的电阻1.精品文档.测量小灯泡的电阻教学目标一、知识目标1能够应用欧姆定律学习一种测量电阻的方法2进一步掌握电压表、电流表的使用方法及规则3通过使用滑动变阻器，进一步理解滑动变阻器在电路中的作用，巩固滑动变阻器的正确使用方法二、能力目标1通过教师与学生的双边活动，进一步培养学生的观察能力，以及对信息的综合分析能力2通过学生根据实验课题选择仪器、设计实验、制订实验操作方案等，培养学生的实验能力三、德育目标1通过学生自己的设计、操作、结论的分析，培养学生实事求是的科学态度和周密、严谨的科学思维方法，养成良好的学习习惯2在共同完成的操作及
2、实验过程中，培养同学之间相互协作的团队精神教学重点利用电流表、电压表测小灯泡的电阻教学难点自行设计科学的、完整的实验操作方案教学方法实验法、探究法、讨论法教具准备(学生可2人或4人一组)干电池组(带盒)或学生电源、电压表、电流表、小灯泡(带座)、开关、滑动变阻器、导线若干、投影仪课时安排1 课时教学过程一、复习引入新课师同学们上节课学习了欧姆定律，并已能用欧姆定律的公式做一些简单的计算，现在请同学们看这样的题目投影题目：用电压表测出一段导体两端的电压是7.2 V，用电流表测出通过这段导体的电流为0.4 A，这段导体的电阻是多少？同学们练习，两个同学板演(此题目是上节课欧姆定律公式的巩固应用，并
3、且有同类型的例题教师对学生的演算可以不做过多的讲评，直接关注其变形公式)师欧姆定律I可变形为R，可不可以说导体的电阻R与导体两端电压成正比，而与通过导体的电流成反比？也就是说，加在导体两端的电压越高，导体的电阻R就会越大；通过导体的电流越大，导体的电阻就会越小？(学生通过对“电阻”一节的学习及课后探究已有所理解)生电阻是导体本身的性质，是由导体本身的因素决定的，和导体两端是否有电压，电压多高，以及导体中是否有电流，电流的大小都没有关系师肯定同学的回答强调：对于变形公式R，不能单纯从数学的角度理解，不存在R与U成正比，R与I成反比的关系，但是R可以作为电阻的计算式，由一段导体两端的电压和通过导体
4、的电流来计算这段导体的电阻二、进行新课师同学们面前的小灯泡是我们在实验室中做实验时常用到的，你们还知道在哪儿还用它呢？生手电筒用的就是这种，还有有的玩具上也用这种灯泡师如果我们想知道这种灯泡的电阻是多大，怎么办？生可以利用欧姆定律的变形公式R算出来想想议议师要利用变形公式R求电阻，需要知道U、I值，怎么能知道灯泡两端的电压和电流呢？生用电压表测电压值，用电流表测出电流的值师很好，请大家画出测量小灯泡的电压和电流的电路图，然后互相交流看自己的想法有没有和别的同学不一样请一位同学将自己设计的电路图画在黑板上教师巡视，这时可能会发现，不论同学们灯泡、电表摆放的位置如何，大致会出现两种情况，一种只画出
5、电流表、电压表、灯泡，另一种较完整，接进了滑动变阻器投影这两种电路，学生观察比较生只要能测出电灯两端的电压和通过电灯中的电流就可以由R算出电阻的值用电流表、电压表就行，不用变阻器也可以师另一部分同学，你们为什么要将电路接入变阻器呢？生变阻器能改变电路中的电流师像前一部分同学讲的，用电流表和电压表测出小灯泡中的电流和灯两端的电压就可以计算灯泡电阻为什么还要改变电路中的电流，改变电路中的电流有什么作用呢？引导学生分析：前一个电路只能测一个电流值和电压值，而后一个电路中，利用滑动变阻器通过改变接入电路中电阻的大小改变电路中的电流由于灯泡的电阻一般不变，这样根据欧姆定律变形式UIR，电流改变时，灯泡两
6、端的电压也会改变因此，就可以测出几组不同的电流值和对应的电压值生小灯泡的电阻值是不变的，测出一次计算就可以了为什么非要测几组不同的值，这样做有什么意义呢？(引导学生分析)师几个要好的同学共同去做一件事情或者做一个决定的时候，是不是要征求大家的意见？如果一个同学偏左，另一个同学偏右，最后大家折中一下取一个大家都满意的结论在实验中测量几组数值的意义也在于此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“多次测量求平均值”，这是我们在物理实验中经常要用到的方法因此电路中连入变阻器是十分必要的师大家说
7、，变阻器的作用是什么？生改变电路中的电流，从而改变灯泡两端的电压(以进行多次测量)师现在同学们可以根据自己的设想，选择实验器材，看老师给你准备的器材够不够，然后自己连接电路，设计好实验步骤及实验数据表格(学生边做边讨论教师巡回指导)师将仪器接入电路前或选择器材时，应了解器材的什么情况内容？生要了解器材的规格，如电源的电压、电压表电流表的量程、最小刻度值、滑动变阻器的最大阻值和允许通过的最大电流等师很好，希望大家将这些内容也体现在你的实验报告中其他同学还有什么补充内容吗？生还要注意观察电流表、电压表的指针是否指在“0”刻线处，如果不在，还要注意先调零生还要看一下小灯泡的额定电压值是多少生还要注意
8、看清电流表、电压表的正负接线柱，连接时不能接反了师老师还要提醒同学们注意一个问题：就是导线和开关，在连接电路的过程中开关要始终处于断开状态使用的导线如果导线芯是多股细铜线，连接时要先将线头扭在一起，捋光了再接(教师要做示范，并提醒同学注意安全，不要扎了手)组内的同学可以分工协作，有人连接电路，有人设计实验步骤，有人起草实验记录表格(学生活动，教师巡视)指导同学们完成各自独立的任务后，组内同学可以互相交流、检查，集中大家的智慧，改进实验电路连接，完善实验步骤师合上开关前，滑动变阻器滑片应该在什么位置上？生滑片应该在滑动变阻器阻值最大的位置上师为什么呢？这样做有什么意义或者是有什么必要吗？生(学生
9、经过思考后回答)变阻器滑片先在阻值最大的位置上，当闭合开关时电路中的电流最小(教师引导，学生分析)生变阻器的电阻是可以改变的，如果滑片先处在最大的位置，那么它改变电阻时只能从大往小变生电路中的电流就会先从最小慢慢随着滑动变阻器的阻值变小而逐渐变大生这样就能避免因电路中电流过大而损坏电路师从这个意义上讲，滑动变阻器在电路中有什么作用呢？生可以限制电路中的电流，起到保护电路的作用师同学们能根据学过的知识分析问题非常好，那么现在请大家来关注小灯泡小灯泡上标明的额定电压值是多少？从灯泡的额定电压值你能想到什么问题？生(学生读出小灯泡的额定电压值)额定电压是指小灯泡正常工作的电压，加在灯泡两端的电压应该
10、不超过灯泡的额定电压，这样才不会损坏小灯泡师电压表测量的是小灯泡两端电压小灯泡两端电压的最大值已能根据灯泡的额定电压确定，电压表在量程选择上同学们有没有什么考虑？生(学生讨论后回答)电压表能测量的最大值稍微大于小灯泡的额定电压就可以了师(肯定同学们的回答)根据灯泡的额定电压值，同学们对电源电压的选择有没有什么考虑呢？生(学生讨论后回答)电源的电压值应该大于小灯泡的额定电压值不然的话，灯泡上的电压就可能达不到额定电压师同学们还有什么问题吗？如果没有什么问题，就请同学们按照我们刚才的讨论，调整你的电源电压及电压表的量程，将滑动变阻器的滑片放在变阻器阻值最大的位置上注意变阻器阻值最大的位置不是唯一确
11、定的，要根据你连接的接线柱的情况来定大家再仔细检查，调整，确保位置正确请大家合上开关，并迅速打开，在合上开关的瞬间，一人观察电流表，一人观察电压表，看有什么情况？生我们组电压表指针偏反了，指到了“0”的外侧(左端)生我们组电流表指针偏得过了，出了刻度线以外师大家一起来帮助他们分析原因为什么会出现这些现象?生指针反偏是因为电表的正、负接线柱接反了生电流表偏转过激是因为电流表的量程太小了，要改接大量程师如果改接大量程还偏转过激怎么办？生学生议论然后作答先检查一下他们电路中的滑动变阻器滑片在不在最大位置，如果滑片在最大位置上，那就换一块量程更大的电流表师如果没有量程更大的电流表，只能想其他的办法，怎
12、么做？(同学们热烈讨论教师提醒同学们用学过的欧姆定律来想办法)生是不是可以适当减小电源的电压因为电阻一定的情况下，电压变小，电流也会变小这样就可以不用换更大量程的电流表了生也可以用增大电阻的方法因为电压一定的情况下，电阻增大，电流也会减小教师热情鼓励同学们的精彩表现师选择有代表性的两个小组介绍他们设计的操作步骤第一组：合上开关，移动滑动变阻器的触头，使滑动变阻器阻值逐渐减小，电路中电流逐渐增大，小灯泡两端电压逐渐增大测量两组数，最后将滑片移到小灯泡两端电压等于其额定电压时的位置，读出电流表示数第二组：合上开关，移动滑动变阻器滑片到小灯泡两端电压等于其额定电压值的位置，读出电流表的示数然后再调节
13、滑动变阻器滑片，使小灯泡两端电压逐渐降低，测出灯泡两端的电压和对应的电流值，并记录数据师同学们分析一下，两种步骤哪种更合适一些？教师引导学生分析，灯泡两端的额定电压是保证小灯泡正常发光的电压值当高于额定电压值时，根据欧姆定律，流过小灯泡的电流就会比正常发光时的电流值大，这时对小灯泡的使用寿命有很大的影响，严重时会烧坏小灯泡因此从设备安全的角度考虑，测量时要使电压逐次降低，而不是升高师要调节滑动变阻器滑片到小灯泡额定电压值的位置，滑动变阻的电阻是增大还是减小？生电灯两端电压是额定值时，是电灯电压的最大值这时滑动变阻器的阻值应从大变小，这样才能使电路中电流增大，从而使电灯两端电压增大到其额定值师使
14、小灯泡两端电压从额定值减小时，滑动变阻器的阻值应变大还是变小呢？生小灯泡两端电压变小，根据欧姆定律应使电路中电流变小，所以滑动变阻器的阻值应该变大师所以，同学们在改变滑动变阻器的阻值大小时，一定要首先弄清楚滑动变阻器阻值变大时，滑片向哪个方向移动，变阻器阻值变小时，滑片应向哪个方向移动，才不至于在操作过程中出现错误另外电流表、电压表读数时，要看清接的是哪两个接线柱、多大的量程、该量程下的最小刻度值是多大同学们按步骤操作，如实填写实验数据，并对记录的数据进行分析计算求出小灯泡的电阻，并相互交流师通过大家的测量、计算，你有什么发现吗？生小灯泡两端的电压值不同时，电路中的电流也不同，但由计算出的电阻
15、值基本不变，最后一次测出的数据，计算结果稍微大一点师这样的结果说明了什么问题?生电阻是导体本身的性质，和导体中电流及导体两端的电压无关师补充一点，测量时间过长，灯亮得太久，灯泡的电阻会略有增大同学们整理仪器，养成良好的习惯三、小结师生共同小结本节内容并板书题目：测量小灯泡的电阻实验原理：根据欧姆定律I，推出R，计算灯泡电阻R实验电路：实验器材：小灯泡：额定电压_ V滑动变阻器：最大阻值_，允许通过的最大电流_；电源：_ V；开关、导线若干实验步骤：1按电路图连接实物电路连接电路时，开关应断开大致估计电流表、电压表测量的最大电流值和最大电压值，选择合适的量程接入，如不能估计，则要选择量程较大的接
16、线柱接入2检查电路无误后，将滑动变阻器滑片调至滑动变阻器阻值最大的位置3合上开关，并迅速打开开关(试触)，在开关合上的瞬间观察电流表、电压表指针的变化，判断电表连接是否正确(有无接反)，电流表、电压表量程连接是否合适(量程大，还是小)4根据试触的情况，调整电流表、电压表接入电路的量程，确保电压表、电流表连接正确5合上开关，移动滑动变阻器的滑片改变被测小灯泡两端的电压，测出通过小灯泡的电流和小灯泡两端的电压，分别记下三组对应的电流和电压的数值，将测量的电流和对应的电压值，填入数据表格对应的空格内注意：在移动滑动变阻器的滑片测量时，应先将滑片移在小灯泡额定电压值的位置上，先测出额定电压对应的电流值
17、，再使小灯泡两端的电压逐次降低，测出对应的电压和电流值(弄清楚如何移动滑动变阻器滑片可以使其电阻值增大或减小)在读取电流表、电压表数值时，要先弄清楚电流表、电压表接入电路的量程以及该量程下每一大格、每一小格代表的数值读数时，眼睛正对刻线，确保读数正确6根据欧姆定律I的变形公式R算出小灯泡的电阻并求出其平均值作为所测小灯泡的阻值数据表格及记录：实验次数电压U(V)电流I(A)电阻R(W)123分析与论证：评估与交流：四、动手动脑学物理1错误1：变阻器的接线柱接错，短路接入电路，变阻器失去改变电阻的作用应该用变阻器“一上、一下”两个接线柱错误2：电压表“”“-”接线柱接反，合上开关时，电压表指针可
18、能“反打”(纠正图略)2第一次测量：42.86 W第二次测量：42.31 W第三次测量：45.45 W电阻的平均值：43.54 W3略4甲、乙两个电路测出的灯泡电阻略有不同甲、乙电路如图：甲：电流表内接法 乙：电流表外接法电流表内接时，电流表读数与小灯泡中的电流相同，但由于电流表的内阻RA0，因此电流表具有分压作用，使得电压表读数大于小灯泡两端电压由算出的电阻值比实际电阻偏大电流表外接时，电压表读数与小灯泡两端电压相等，但由于电压表的内阻RV，因而具有分流作用，使得电流表的读数大于流过小灯泡的电流由算出的电阻值比实际的电阻偏小五、板书设计略六、课后练习1在用伏安法测电阻的实验中，某同学在操作中
19、，电表量程选择正确，但不慎将两表的位置连错，连成了如图甲、乙所示的两种情况将开关闭合后：(1)甲图发生的后果是()(2)乙图发生的后果是()A电流表和电压表都被损坏B电流表损坏，电压表示数为零C电流表示数为零，电压表有示数D电流表损坏，电压表有示数2如果在实验中发现无论怎样移动滑动变阻器的滑片，电流表的示数都为零，而电压表却有明显读数，而且与电源电压相同你觉得问题可能出在哪儿，应该怎样解决？(图附后)3做电学实验时，常需要测量0.5 A的电流，但实验室内只有一个量程为0.3 A的电流表如果手边有12 V学生电源，050 W滑动变阻器，电炉用的电阻丝以及导线和开关，用什么简单办法可以把电流表的量
20、程临时近似地改为0.6 A?画出电路图，简述操作步骤4如下图，是一位同学测未知电阻Rx阻值时的实验电路，他连电路后检查时发现，他连电路的过程中有三处错误，你能看出来吗？5下图是伏安法测电阻的电路图和实物图(1)已知Rx约为10 W左右，请正确选择电流表和电压表量程，按电路图顺序连接实物元件(2)闭合开关前，变阻器的滑片应放在()端，当P向左滑动时，电压表及电流表示数如何变化？(3)实验中滑动变阻器的作用是什么？(4)待测电阻的计算式Rx()参考答案：1(1)C正确图甲中，电流表与电阻并联后与电压表串联，总电阻很大，电路中电流很小几乎是零而电压表相当于直接连在电源上，因而电压表有示数(2)D正确
21、在图乙中，电流表两端直接连在电源上，电流表的内阻很小，通过它的电流很大而烧坏电流表，而电压表通过电阻连在电源上，所以，电压表有示数2实验电路如图：甲或乙均可电流表示数为零，说明某处电路断开，而电压表有明显读数，且与电源电压相同，说明电压表两端与电源连接的部分电路没有问题在甲图中问题出在连接小灯泡的部分电路，而乙中问题出在小灯泡和电流表串联的部分电路可以检查一下接线柱是否松动、接线是否连接完好、小灯泡是否接触良好如果这些都正常，应检查小灯泡是否损坏，电流表是否有问题，并及时更换3电路如图所示：操作步骤：(1)按图连接电路滑动变阻器滑片放在阻值最大的位置上，开关处于断开状态，电阻丝的A端连在电流表
22、的一个接线柱上，B端暂时不连(2)闭合开关，调节滑动变阻器，使电流表达到满刻度(3)试着将电阻丝的不同位置连接在电流表的另一个接线柱上，改变接入电路中的电阻丝的长度当电流表达到半偏时，将这个位置固定在接线柱上4错误分别是：(1)连接电路过程中开关应断开，他是闭合的(2)电流表“”“-”接线柱接反(3)合上开关前，应将滑动变阻器阻值调至最大5(1)连接图如下图电源选用三节干电池，电压为4.5 V滑动变阻器阻值为零时，电路中有最大电流，为I0.45 A，被测电阻两端有最大电压即为电源电压因此电流表量程选00.6 A即可，电压表量程选015 V(2)因滑动变阻器aP段被接入电路，所以闭合开关前P在阻
23、值最大处的b端P向左移动，变阻器阻值变小，电流表、电压表示数均变大(3)通过改变变阻器的阻值来改变电路中的电流和Rx两端电压，同时还有保护电路的作用活动与探究课题用电流表或电压表测小灯泡电阻内容同学们已经学会了用电流表和电压表来测量小灯泡的电阻，如果你手头上只有一块电压表或电流表，又想用它来测量小灯泡的电阻，你能做到吗？第一组：只能用电流表第二组：只能用电压表分析用电流表和电压表(即伏安法)测电灯电阻时，我们已经知道，只要能知道电灯两端的电压值和电流值就能应用欧姆定律的变形公式R求出电阻的值现在只有电压表或电流表，就只能测出小灯泡两端的电压或通过小灯泡的电流，没有电流表要知道流过小灯泡的电流，
24、没有电压表要知道灯两端的电压，怎么办呢？我们能利用欧姆定律“测”出小灯泡的电阻，能不能仍利用欧姆定律，借助一个已知阻值的电阻来“测”小灯泡的电压或电流？尝试设计如下电路：第一组： 第二组：结论第一组：闭合开关S，滑片移到b端时，电流表示数为Ib；再移动滑片到a端时，电流表示数为Ia由欧姆定律及串联电路电压特点有：R为滑动变阻器的最大阻值第二组：闭合开关S、S1，打开开关S2，电压表测出小灯泡的电压UL；然后打开S1、闭合S2，电压表测小灯泡和滑动变阻器电压U由欧姆定律及串联电路中电流的特点有：只用电流表或电压表测导体的电阻值，还有很多种连接办法，同学们可以多尝试几种，选出最好的方法备课资料1日
25、光灯你家里使用日光灯吗？你知道为什么闭合开关后过几秒钟灯管才发光吗？日光灯的起动正是利用了线圈的自感现象日光灯主要由灯管、镇流器和起动器组成灯管的两端各有一个灯丝，管中充有稀薄的氩和微量水银蒸气，管壁上涂着荧光粉(图1)灯管的工作原理和白炽灯不同，两个灯丝之间的气体在导电时主要发出紫外线，荧光粉受到紫外线的照射才发出可见光荧光粉的种类不同，发光的颜色也不一样图1 日光灯管的结构气体的导电有一个特点：只有当灯管两端的电压达到一定值时气体才能导电；而要在灯管中维持一定大小的电流，所需的电压却低得多因此，如果把220 V的电压加在灯管的两端并不能把它点燃有了镇流器和起动器就能解决这个问题镇流器是绕在
26、铁芯上的线圈(图2)，自感系数很大；起动器由封在玻璃泡中的静触片和U形动触片组成(图3乙)，玻璃泡中充有氖气两个触片间加上一定的电压时，氖气导电，发光、发热动触片是用黏合在一起的双层金属片制成的，受热后两层金属膨胀不同，动触片稍稍伸开一些，和静触片接触(图3丙)，起动器不再发光，这时双金属片冷却，动触片形状复原，两个触点重新分开图2 日光灯镇流器图3 日光灯起动器图4 是日光灯的电路图闭合开关后电压通过日光灯的灯丝加在起动器的两端，起动器如上所述发热触点接触冷却触点断开在触点断开的瞬间，镇流器L中的电流急剧减小，产生很高的感应电动势感应电动势和电源电压叠加起来加在灯管两端的灯丝上，把灯管点燃实
27、际使用的起动器中常有一个电容器并联在氖泡的两端，它能使两个触片在分离时不产生火花，以免烧坏触点，同时还能减轻对附近无线电设备的干扰没有电容器时起动器也能工作图4 日光灯电路图家里照明用的电源是交流，它的大小和方向都在不停地变化镇流器L中的自感电动势阻碍电流的变化，使得流过灯管的电流不致过大2摩擦起电会产生多高的电压摩擦起电现象，对于任何学过电学的同学来说都十分熟悉但是可能只有很少人注意到摩擦起电会产生很高的电压例如在干燥的天气里，当你用毛皮去摩擦塑料棒的时候，会听到“劈劈啪啪”的声音；再如在干燥天气的夜晚，当你脱毛腈套衫，毛衣与头发相擦时，也会听到这种劈啪声；如果没有灯光，你可能还会看到细小的
28、火花要知道，这小火花和劈啪声，就是近在身边的“打雷闪电”呀！干燥空气的击穿电场约达3106 V/m所以，上述现象表明摩擦起电确实会达到相当高的电压真有点使人不相信，然而这是事实为了使你更信服，让我们用电学中的一些知识，来估计一下直径为1 cm的小球，在摩擦起电时所能达到的电压小球的表面积为pd23cm2而一个原子的直径大约是10-8 cm，因此该小球表面上一个原子所占的面积为(10-8cm)2那么在这小球表面大约有3 cm2/(10-8 cm)231016个原子，即3亿亿个原子如果我们假设在摩擦过程中，小球表面上每一万个原子平均获得1个电子，那么总共将获得31012个电子每个电子的电量是1.610-19 C，所以总共获得1.610-19310120.510-6 C于是现在的问题是：一个直径为1 cm的小球，当它的表面均匀分布着0.510-6 C电量时，求它的电势根据电学中的公式，该带电球面的电势VK式中R为球的半径，Q为球面上的总电量，K是比例常数，由实验确定为K9109Vm/C于是小球的电势为即90万伏！这是相当高的电压如果注意到摩擦起电会引起空气击穿(劈啪声)，产生火花放电，那么，你会相信我们的计算结果是正确的应当指出，摩擦起电所产生的电压虽然很高，但由于电量极小，所以一般不会引起较大的持续电流尽管有时会感到“麻电”，但并不会使你“触电身亡”