9年级上册沪粤版物理 第十四章 14.2 探究欧姆定律 逐字稿-3,088字

  师:同学们,大家好。在上节课的学习中,我们了解了电阻的相关知识。我们知道电阻对电流有阻碍作用,若电路中的电阻较大,电流就较小;反之,电阻较小,电流就较大。同时,我们还学习了影响电阻的四个因素:导体的横截面积越小,电阻越大;导体的长度越长,电阻越大;不同材料的导体,电阻不同;此外,温度也会影响电阻。接着,我们认识了两种电阻:定值电阻和滑动变阻器。下面重点来看滑动变阻器,它是通过改变自身电阻丝长度来改变电阻大小,进而影响整个电路中的电流和电压。在连接电路时,滑动变阻器一般遵循“一上一下”的原则。

  我们已经学习了电流、电压、电阻这三个物理学中非常重要的物理量。不难发现,电流与电压、电流与电阻之间似乎存在某种关系。例如,电压是产生电流的原因,升高电压,电流是否会随之变大?电阻对电流有阻碍作用,增大导体电阻,通过导体的电流是否会减小?大家思考一下,既然电流可能受这两个因素影响,能否同时改变这两个量呢?答案是否定的,这时我们可以采用控制变量法来研究。

  当电流同时受电压、电阻两个因素影响时,若想探究电流与电压的关系,就保持电阻不变,改变电路中的电压,观察电流如何变化;若要探究电流与电阻的关系,就得保证电压不变,观察电阻变化时电流的变化情况。这就是控制变量法。具体方法为:一是控制电阻不变,研究电流与电压的关系;二是控制电压不变,研究电流与电阻的关系。

  既然有了想法和方案,接下来看看如何设计电路。我们准备一个定值电阻,要测量它的电压,就需要一个电压表;电路中还要配备一个电流表,再加上刚刚学过的滑动变阻器、电源和开关。

  第一个实验,要保证电阻不变,观察电路中电压和电流的关系。在这个串联电路中,电压表测的是定值电阻(R)的电压,电流表测的也是(R)的电流。我们通过记录电压表和电流表的数据,来判断它们之间的关系。

  这时有同学问,滑动变阻器在这里起什么作用呢?如果没有滑动变阻器,我们只能得到一组数据。而有了滑动变阻器,移动滑片,就能改变电路中的电流以及定值电阻两端的电压,从而理论上可以得到无数组定值电阻两端的电流和电压数据。

  下面通过实验来验证。首先,摆放好实验仪器。依据电路图连接电路,连接过程中,开关必须处于断开状态,同时在闭合开关前,滑动变阻器要调到最大值。电压表并联在定值电阻两端,我们选取的定值电阻(R = 5)欧姆,这样的实验至少要做三组。

  先把电压调到(1)伏(电压表测的是定值电阻的电压),闭合开关,此时滑动变阻器处于最大值,电路中的电流是(0.2)安培,断开开关。第二组,将电压表调到(2)伏,闭合开关,读取电流表的示数为(0.4)安培,断开开关。第三组,把电压表的示数调到(3)伏,读取电流表的示数约为(0.6)安培,断开开关。通过测量数据发现,当电阻为(5)欧姆时,电压从(1)伏变为(2)伏,电流从(0.2)安培变为(0.4)安培;电压变为(3)伏后,电流由(0.2)安培变为(0.6)安培,电流随着电压的增大而增大,且增大倍数相同。所以得出结论:当电阻一定时,电流与电压成正比关系。

  接下来进行第二组实验,探究电流与电阻的关系,这就需要保证电压不变。我们取电压值为(3)伏,然后不断更换电阻,观察电阻改变时,保持其两端电压不变,电路中的电流如何变化。这里准备了三组不同阻值的电阻,分别是(5)欧姆、(10)欧姆和(15)欧姆。

  思考一下,这个时候滑动变阻器的作用是什么呢?它有两个作用,一是保护电路,二是控制定值电阻两端的电压不变。因为若没有滑动变阻器,就无法保证定值电阻两端的电压始终为(3)伏。

  先接入(5)欧姆电阻,闭合开关,此时电路中的电流大约是(0.6)安培,断开开关。把(5)欧姆电阻换成(10)欧姆电阻,重新连接电路,电压表仍然并联在定值电阻两端。电路连接完毕,闭合开关,调节滑动变阻器,使电压表的示数仍为(3)伏,此时读取电流表的示数大约是(0.3)安培,断开开关。再把(10)欧姆电阻换成(15)欧姆电阻接入电路,电压表并联在(15)欧姆电阻两端,闭合开关,通过调节滑动变阻器,使电压表的示数为(3)伏,此时电流表的示数大约是(0.2)安培。通过实验发现,当电阻变大时,电流变小,即当电压一定时,电流与电阻成反比关系。

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