师:各位同学大家好,欢迎来到物理课堂。请大家准备好学习任务单,和老师一起来学习初中物理沪科版九年级第14章第五节——测量电压。在前面的章节中,我们已经学习了电路的相关知识。老师这里有一个电路,怎样能让小灯泡发光呢?
生:闭合开关,电路中有电流,小灯泡就可以发光了。
师:非常好。那如果电路中再增加一节电池,闭合开关后,对比前一个电路,大家发现了什么?
生:小灯泡更亮了。
师:这说明了什么呢?
生:说明电路中的电流更大了。
师:是什么引起电流的变化呢?同学们一定观察到了,是因为老师增加了一节电池。为什么增加一节电池,电路中的电流就有所不同呢?我们一起来观察一下这节电池。电池上标有“1.5伏”的字样,这个字样所表示的物理量叫做电压。电压这个词听起来并不陌生,我们一起来了解一下身边的电压。大家看这两幅图,它们都是我们生活中用电器的铭牌。手机充电器上标有“5伏 2安”的字样,电磁炉的铭牌上也有“额定电压为220伏”的字样。那么电压与电流之间又有什么关系呢?
师:我们可以以水为例来说明。这里容器A、B的底部是用胶管连接起来的。往A中注水,水会流到B,直到水面相平就不再流动了。要想让水流动起来怎么办呢?
生:用小抽水机从容器B中往外抽水,注回到容器A中。
师:没错,实际上就是让A、B两容器有水面高低差,这就是水压,是水压促使水流动起来了。与此相似,电路中产生电流,电路两端就要有电压,电路中电源的作用就是保持用电器两端的电压。同学们,我们将电流与水流放在一起类比,要形成水流就要有水压,同样,要形成电流就要有电压。提供水压的装置叫做抽水机,提供电压的装置则是电源。所以,电压是形成电流的原因,电源是提供电压的装置。在物理学中,电压的符号是大写字母U。电压的国际单位是伏特,简称伏,符号V。电压的常用单位还有千伏和毫伏。它们的换算关系是:1千伏 = 103伏,1毫伏 = 0.001伏 = 10?3伏。那么常见的电压都有多大呢?
生:锌干电池每节1.5伏,氧化银电池每个1.5伏,铅酸蓄电池组每组12伏,对人体安全电压不高于36伏,一般交流电动机220伏或380伏,大型发电机6.3千伏,发生闪电的云层间电压可达103千伏。
师:非常好。同学们请注意,我们在描述电压时应说某某两端的电压,例如电源两端的电压、灯泡两端的电压等等。同学们,电流有大小,测量电流大小,可以使用电流表,电流表在电路图中的符号为圈A。同样,电压也有高低,测量电压我们就需要用到电压表,电压表在电路中的符号为圈V。下面我们就来认识一下实验室中的电压表。首先,我们先来了解一下电压表的结构,请大家看这段视频。
(播放视频后)
师:根据视频中对电压表的介绍,我们发现电压表和电流表一样,也有两个量程。若使用小量程,则需要选择3和负接线柱,量程为0 - 3伏,表盘中一大格为1伏,1小格为0.1伏。若使用大量程,则需选择15和负接线柱,量程为0 - 15伏,表盘中一大格为5伏,一小格为0.5伏。我们认识了电压表的结构,那么电压表该如何连接和使用呢?课本在第82页给大家提供了一份电压表的使用说明,请大家认真阅读,了解电压表的连接和使用方法。
(学生阅读后)
师:大家结合刚刚阅读的这份电压表的说明书,观看下面这段视频,请进一步了解电压表的连接和使用方法。
(播放视频后)
师:连接电压表前,要确认电压表的指针是否指在0刻度线上。若指针未指0,可使用小螺丝刀旋转调零旋钮,让指针回到零刻度线上,这个过程称为调零。连接电压表时,电压表要并联在被测电路两端,应使电流从电压表正接线柱流入,从负接线柱流出。测量电压前要预估被测电压大小,选择合适的量程。若无法预估被测电压时,应选择大量程闭合开关。如果测得电压小于3伏,要将量程改为0 - 3伏。那电压表该如何读数呢?请大家结合视频学习,掌握电压表的读数方法。
(播放视频后)
师:读数前要先明确所选量程,并计算出分度值,即表盘中一个小格代表的电压大小。当量程为0 - 3伏,我们应读取表盘下排的数值,此时分度值为0.1伏,即每小格代表0.1伏。当量程为0 - 15伏,我们应读取表盘上排的数值,此时分度值为0.5伏,即每小格代表0.5伏。连接0 - 15伏量程,接通电路,指针稳定后进行读数。分度值为0.5伏,指针偏转过5小格,则电压为2.5伏。想必大家已经掌握了电压表的读数方法,我们一起来做练习,巩固一下。这三块电压表的读数各是多少呢?
生:它们的读数依次为2伏、12.5伏和1伏。
师:同学们,你们都读对了吗?我们了解了电压表的结构、连接方法和读数方法之后,就可以实际使用电压表去测一测电路中的电压了。首先,我们先来探究一下串联电池组两端的电压与每节电池两端的电压有什么关系。将电压表分别接在一节电池和两节电池串联的电池组两端,读出此时的电压表示数。
生:一节干电池两端的电压为1.5伏,而两节干电池串联成的电池组两端的电压为3伏。
师:这样我们就能总结得出以下结论:串联电池组两端的电压等于各节电池两端电压之和。接下来我们还可以利用电压表来探究串联和并联电路中的电压规律。首先,我们先对串联电路中用电器两端的电压与电源两端电压的关系进行实验探究,请大家观看这段探究实验视频。
(播放视频后)
师:本次实验我们将通过以下环节进行:一、设计电路图并连接电路;二、测量多组用电器两端电压和电源电压的数据;三、分析数据得出结论。在实验中,我们需要用到以下实验器材:电源、小灯泡、电压表、开关、导线若干。首先画出实验电路图,接着用电压表测量灯泡L1和L2的电压大小,最后测量电源电压的大小。接下来根据实验电路图连接实物,连接电路时开关应处于断开状态,闭合开关,小灯泡发光。接下来我们将分别测量两个灯泡L1和L2及电源的电压。我们将电压表并联在L1两端,连接电压表时要选择合适的量程,本次实验我们选择0 - 3伏。检查电路,确认无误后闭合开关,小灯泡发光。读取电压表示数并记录下来。
