初中物理人教版九年级全册第2节 欧姆定律完美版ppt课件

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第十七章 欧姆定律
夜幕下，彩灯勾画出古镇建筑的轮廓。电灯发光时，电流在电路中静静地“流淌”。你是否想过，电流的流动遵循怎样的规律？电流、电压、电阻各自扮演着什么角色？它们之间的关系又如何呢？现在就让我们来探究其中的奥秘。
一个定律：欧姆定律.一个基本公式：I=U/R.两个变形公式： U=IR 、 R=U/I.两个应用：欧姆定律在串、并联电路中的应用.三个实验：探究电流与电压的关系、探究电流与 电阻的关系、伏安法测电阻.三种方法：控制变量法、等效替代法、转换法.
知道电压、电流和电阻。探究电流与电压、电阻的关系。理解欧姆定律。
探究电流与电压的关系、探究电流与电阻的关系
电流与电压和电阻的关系
01.探究电流与电压的关系02.探究电流与电阻的关系
①控制电阻不变，探究电流与电压的关系.②控制电压不变，探究电流与电阻的关系.
①控制电阻不变，探究电流与电压的关系；②滑动变阻器的作用：改变定值电阻两端的电压；③实验结论：电阻一定，导体中的电流与导体 两端的电压成正比。
①控制导体电压不变，探究电流与电阻的关系；②滑动变阻器的作用：控制定值电阻两端的电压不变；③实验结论：电压一定，导体中的电流 与导体的电阻成反比。
第1节 电流与电压和电阻的关系
【实验器材】电源、定值电阻、滑动变阻器、电键、电流表、电压表、导线等。【进行实验】（1）按电路图把一个10Ω的定值电阻连接电路。 （2）闭合开关前，检查电路中各元件的连接是否正确，将滑动变阻器的滑片调到阻值最大处。
知识点一、探究电流与电压的关系
第1节电流与电压和电阻的关系
（3）调节滑动变阻器使电阻两端的电压分别为 1V、2V、3V、4V、5V、6V，读出此时相应的电流值记入下表中。
【分析论证】（1）分析实验数据发现电流与电压有关，电流随电压的增大而增大，并且成正比。（2）在坐标系中根据各电流值和对应的电压值描点，画出I-U图像。分析图像可得出：通过导体的电流与导体两端的电压成正比。【结论】 在电阻一定时，通过导体的电流与导体两端的电压成正比。
【提出问题】电压一定时，电流与电阻存在怎样的关系？【猜想与假设】因为电阻对电流有阻碍作用，所以若电压一定，可能电阻越大，电流越小。【设计实验】要研究电流与电阻的关系，必须改变接入电路的阻值，所以要更换不同的电阻R接入电路。实验中要控制电阻R两端的电压不变。所以需要在电路中串联滑动变速器，通过调节滑动变速器，保持电阻R两端的电压不变，电路图如图所示。
知识点二、探究电流与电阻的关系
【实验器材】电源、不同阻值的定值电阻多个、滑动变阻器、开关、电流表、电压表、导线等。【进行实验】（1）按电路图连接电路。 （2）闭合开关前，检查电路中各元件的连接是否正确，将滑动变阻器的滑片调到阻值最大处。
（3）把阻值为5Ω的定值电阻接入电路，闭合开关，调节滑动变阻器，使电压表示数为3V保持不变，读出电流表的示数，记录在下面的表格中。（4）把阻值为5Ω的定值电阻分别更换为10Ω、15Ω、25Ω的定值电阻，调节滑动变阻器，使电压表示数保持3V不变，读出电流表的示数，记录在下面的表格中。
【分析论证】（1）分析实验数据发现：电流与电阻有关，电流随电阻的增大而减小，且电流与电阻的乘积为一定值，说明电流与电阻并且成反比。（2）在坐标系中画出I-R图像。分析图像得出：通过导体的电流与导体的电阻成反比。【结论】 在电压一定时，通过导体的电流与导体的电阻成反比。
（2）若用干电池做实验，可以通过改变串联干电池的节数改变定值电阻两端的电压（图甲）；若用学生电源做实验，可以通过转动旋钮来改变定值电阻两端的电压（图乙）；
【例题1】小明通过实验复习“探究电流与电压的关系”。采用了如下电路进行实验，其中电源电压4.5V、定值电阻阻值5Ω、最大阻值为10Ω和30Ω的滑动变阻器各一只；①当他准备闭合开关时，小华拦住了他，说接线有一处错误。请在图中将连接错误的导线打“×”，并用笔画一根正确连接的导线；②正确连接电路后进行“探究电流与电压的关系”的实验，实验中滑动变阻器的主要作用：一是保护电路；二是___________；
改变定值电阻两端的电压
由图知，此时电流表并联在定值电阻两端，电压表串联在电路中，电流表和电压表接错，应该将电压表并联在电路中，电流表串联在电路中，如图所示：
定值电阻的阻值为R=U/I=3V/0.6A=5Ω电源电压为4.5V，当定值电阻两端的电压为1.0V时，电路中的电流为I=U/R=1V/5Ω=0.2A此时滑动变阻器两端的电压为U滑=U总-U'=4.5V-1.0V=3.5V则此时滑动变阻器接入电路的阻值R滑=U滑/I=3.5V/0.2A=17.5Ω所以滑动变阻器的最大阻值为10Ω。
③实验数据记录如表一： 实验时发现无论如何调节滑动变阻器，电压表都不能达到1.0V，说明他选用的滑动变阻器的最大阻值是_______（选填“10Ω”或“30Ω”）。换用另一只滑动变阻器后完成了实验，表一中没有记录的数据是______；
【例题2】如图甲所示的实验电路中，闭合开关后，滑片P由b端滑到a端，电压表示数U与电流表示数I的变化关系如图乙，根据实验过程和图像可以得到的信息中，下列说法错误的是（　　）
A．R1为定值电阻，它的阻值为10ΩB．导体的电阻与导体两端的电压、导体中的电流无关C．滑动变阻器中的电流与其两端的电压成正比D．用串联的滑动变阻器可以改变定值电阻两端的电压
01.欧姆定律02.利用欧姆定律进行简单的计算
1. 欧姆定律的内容导体中的电流，跟导体两端的电压成正比，跟导体的电阻成反比。2. 数学表达式 （1）如果用U 表示导体两端的电压，R 表示导体的电阻，I 表示导体中的电流，那么用公式表示就是：
4. 对公式的理解（1）统一性：I、U、R必须使用国际单位制中的单位，即U—V，R—Ω，I—A。（2）同一性： ① I、U、R是对同一个导体或同一段电路而言的，三者要一一对应。②在解题时，习惯上把同一个导体或同一段电路各个物理量符号的角标用同一数字或字母表示，如I1、R1、U1等。
如图所示，电灯与电阻并联。计算通过电灯的电流时，以电灯为研究对象，用该灯两端的电压U灯除以该灯电阻R灯的大小：
知识点二、欧姆定律的应用
2. 利用欧姆定律解答计算题的一般步骤第一步：可采用“去表法”判断电路的连接方式，将电压表去掉，将电流表看成一段导线，画出等效电路图，然后进行判断。判断出电路的连接方式后，再将电压表和电流表“恢复”到原来的位置，明确各测量哪部分电路两端的电压和电路中的电流。第二步：认真审题，在电路图（或画出的电路图）上标出已知量、待求量。第三步：找出各物理量之间的关系；利用欧姆定律和串、并联电路电流、电压的关系列出关系式，列式时要注意公式成立的条件。第四步：讨论结果的合理性，得出答案。
3. 酒精浓度检测仪酒精测试仪实际上是由酒精气体传感器R1（相当于随酒精气体浓度变化的变阻器）、一个定值电阻R2及一个电流表和电压表串联组成。
酒精气体传感器的电阻值R1随酒精气体浓度的增大而减小，如果驾驶员呼出的酒精气体浓度越大，那么传感器的电阻值R1越小，根据欧姆定律I=U/R可知，电路中的电流越大，则定值电阻R2两端的电压U2＝IR2越大，即测试仪的示数越大。
4. 车重表 （1）图为设计的高速公路收费站计重秤的原理图。该原理图中，R2为滑动变阻器。若车重表是由电流表改装而成，现将它串联在图中位置，则当车越重时，变阻器的滑片向下滑，连入电路的阻值变小，电路中的电流变大，即车重表的示数将变大。
（2）若车重表是由电压表改装而成，现将它并联在R1两端，则当车越重时，变阻器的滑片向下滑，电路中的电流变大，R1两端的电压变大，即车重表的示数将变大。
【例题1】如图是一种自动测定油箱内油面高度的装置。其中R是滑动变阻器的电阻片，滑动变阻器的滑片P跟滑杆连接，滑杆可以绕固定点转动，则下列说法正确的是（    ）A．电路中R和R0是并联连接的B．油量表是由电流表改装而成的C．位越高，通过R0的电流越小D．油位越低，R两端的电压越大
AB．如图，油量表与R是并联的，根据电压表与电流表使用的方法，油量表如果是电流表则会引起R短路，其示数不变，所以应选择电压表改装，此时电路中R和R0是串联连接的，故AB错误；C．油位越高，滑片向下移动，接入电路中的电阻变小，根据欧姆定律，电压一定，总电阻变小，通过R0的电流越大，故C错误；D．油位越低，滑片向上移动，R接入电路中的电阻变大，根据串联电路分压的规律，R两端的电压变大，故D正确。
【例题2】如图所示，电源电压保持不变，电流表与电压的变化如乙图所示，R1=10Ω，当闭合开关S，滑动变阻器滑片P从a端移到b端，则电源电压和滑动变阻器的最大值分别为（　　）A．6V 20Ω B．4V 20Ω C．6V 10Ω D．4V 10Ω
甲图中，变阻器与R1串联，电压表测变阻器的电压，电流表测电路的电流。当滑片P在a端时，滑动变阻器接入电路的电阻最大，由分压原理，电压表示数最大，由图乙可知，此时电压表的示数为4V，对应的电流为0.2A，根据欧姆定律可知滑动变阻器的最大值为R滑大＝U1/I1=4V/0.2A=20Ω当滑片P在b端时，滑动变阻器接入的电阻为0，电路的电流最大，此时电压表的示数为0，电流表示数为0.6A，由欧姆定律可知电源电压U=I2R1=0.6A×10Ω=6V故A符合题意，BCD不符合题意。 故选A。
01.伏安法测电阻02.伏安法测小灯泡的电阻03.特殊方法测电阻
知识点一、伏安法测电阻
方案二：使用滑动变阻器改变待测电阻两端的电压。
串联一个滑动变阻器，移动滑片，就可以改变定值电阻两端的电压和流过的电流。电路设计如图所示。如图所示，当变阻器的滑片P向左移动时，变阻器连入电路的阻值变小，则待测电阻两端的电压变大，通过的电流也变大。【设计表格】
【进行实验】①根据电路图连接电路。②闭合开关，移动滑动变阻器的滑片来改变待测电阻两端的电压，记下相应的电压表示数和电流表示数并填在表中。③断开开关，整理器材，结束实验。④算出待测电阻的阻值大小及电阻的平均值并填入表中。
【数据处理】 将每次测量的电压值、电流值代入公式，分别求出待测电阻的阻值R1、R2 、R3，计算出它们的平均值。
计算电阻的平均值: R =（5Ω+5.1Ω+5.2Ω）/3=5.1Ω
【分析与讨论】画出定值电阻的I-U图像，分析图像发现：当定值电阻两端的电压改变时，通过它的电流也随之而改变，但电压与电流的比值不变，即电阻不变，同时证明了导体的电阻是由自身的性质所决定的，与电压和电流无关。
知识点二、伏安法测定小灯泡的电阻
【数据处理】将每次测量的电压值、电流值代入公式，分别求出小灯泡的阻值R1、R2 、R3，发现灯丝的电阻值是变化的。
【分析与讨论】画出小灯泡的I-U图像，发现小灯两端的电压与电流之比（电阻）不是一个定值；当小灯两端电压越大时，灯丝电阻越大。原因是当灯两端电压变大时，灯丝温度升高。
“测小灯泡的电阻”和“测定值电阻阻值”的实验比较
分别计算出每次测量的电阻，然后求出平均值
分别计算出每次测量的灯泡电阻，然后寻求普遍规律
当小灯两端电压越大时，灯丝电阻越大
1. 伏阻法测电阻（利用电压表测量）（1）方法一：① 把定值电阻R0和未知电阻Rx串联起来，如图所示。②用电压表分别测量出两者的电压U0、Ux。③计算出未知电阻Rx阻值的表达式为：
知识点三、特殊方法测电阻
（2）方法二：①如图所示，首先将开关S、S0闭合，读出电压表的示数，记为U；断开开关S0，读出电压表的示数为Ux。 ②计算：定值电阻R0两端的电压为U-Ux，则电路中的电流为：
（R′为滑动变阻器的最大阻值）
（3）方法三 ① 把未知电阻Rx和滑动变阻器R' 和串联起来，如图所示。 ②如图所示，滑片置于阻值最小的位置，闭合开关，记下电压表示数U1；滑片置于阻值最大的位置，记下电压表示数U2。③计算出未知电阻Rx阻值的表达式为：
闭合S和S1，电流表测量R0和Rx并联的总电流为I1；闭合S断开S1，电流表测量通过Rx的电流为I2，根据U=IR求出并联电路各支路两端的电压U=（I1-I2）R0 电阻Rx的阻值
2. 安阻法测电阻（利用电流表测量）（1）方法一：①如图，闭合S和S1，记录电流表的示数I1；②闭合S断开S1，记录电流表的示数I2；③用R0和测量出来的物理量表示Rx。
（2）方法二 ①如图所示，闭合开关S1、S2，记下电流表示数为Ix；②断开开关S2，记下电流表示数为I，未知电阻Rx阻值的表达式为：
AB. 在伏安法测电阻的实验中，滑动变阻器可以保护电路，还可以改变电路中的电流与电阻两端电压；为了减小误差，应多次测量取平均值，故AB错误；C．小灯泡灯丝电阻随温度的升高而增大，所以利用“伏安法”测小灯泡电阻时，不能取不同电压下的电阻的平均值，故C错误；D．探究电流与电压的关系时，要保持电阻大小不变，改变电阻两端的电压，可以通过移动滑动变阻器来实现，故D正确。
【例题1】如图是小唐同学进行“伏安法测电阻”的实验电路图。关于该实验下列说法正确的是（　　）A．滑动变阻器的作用是多次改变电源电压B．多次测量取平均值是为了寻找普遍规律C．测小灯泡电阻也需要多次测量求平均值D．该电路图还能探究“电流与电压的关系”
【例题2】在“用伏安法测小灯泡电阻”的实验中，待测小灯泡额定电压为2.5V。（1）请用笔画线代替导线，将图甲的实物图补充完整；（2）当开关闭合后，发现小灯泡不亮，电压表示数接近电源电压，电流表无示数，可能是因为________；（3）如图乙，分析I-U图像可知，小灯泡正常工作时电阻为____Ω；（4）分析图像，小灯泡灯丝两端的电压增大时，其电阻____（变化/不变）。
依题意知，小灯泡额定电压为2.5V，所以电压表接0~3V的量程，由乙图知，通过小灯泡的电流没有超过0.6A，所以电流表接0~0.6A的量程，实物图连接如图所示。
（2）由电路图可知，灯泡与滑动变阻器串联，当开关闭合后，发现小灯泡不亮，电流表无示数，串联电路无电流，则故障是断路，电压表示数接近电源电压，则故障是灯泡断路，电压表串联在电路中测电源电压。（3）由乙图可知，小灯泡额定电压为2.5V时，通过小灯泡的电流为0.25A，由R=U/I可知，小灯泡正常工作时电阻为R＝U/I =2.5V /0.25A =10Ω（4）I-U图像的斜率为电阻的倒数，由图像知，小灯泡灯丝两端的电压增大时，图像的斜率变小，说明1/R在变小，即电阻R在变大，所以小灯泡灯丝两端的电压增大时，其电阻在变化且在变大。
多次测量取平均值减小误差
（3）该实验进行多次测量，求出多组电压与电流值，由欧姆定律求出电阻值，然后求平均值，可以减小误差。（4）电压表的量程是0~3V，当电压表示数为3V时，电路的电流最大，变阻器连入电路的电阻最小，电路中的电流 由串联电路电压的规律和欧姆定律得到变阻器的最小阻值滑动变阻器的最大阻值为50Ω ，在保证电路安全的情况下，滑动变阻器连入电路的阻值范围是10~50Ω。
欧姆定律在串并联电路中的应用
01. 欧姆定律在串联电路中的应用02. 欧姆定律在并联电路中的应用
串联电路电流、电压、电阻的规律
串联电路两端的总电压等于各串联用电器两端的电压之和。
串联电路的总电阻等于各串联电阻之和。
串联电路中，各电阻两端的电压与它们电阻的大小成正比。
串联电路中电流处处相等。
并联电路电流、电压、电阻的规律
并联电路干路中的电流等于各支路的电流之和。
并联电路中各支路两端的电压都相等。
并联电路总电阻的倒数，等于各并联电阻的倒数之和。
并联电路中，各支路电流与支路电阻大小成反比。
1. 串联电路中电流的计算根据串联电路电流的规律，通过电阻R1的电流和通过电阻R2的电流相等，都等于I。电阻R1 两端的电压U1=IR1，R2两端的电压U2=IR2。根据串联电路电压的规律U = U1 + U2，有U = IR1 + IR2= I（R1+R2）可求得
知识点一、欧姆定律在串联电路中的应用
串联电路中通过某个电阻的电流或串联电路的电流，等于电源两端电压除以各分电阻之和。
由欧姆定律可知： U1=IR1 U2=IR2 U=IR因为在串联电路中： U=U1+ U2 I=I1=I2所以 R=R1+R2
结论：串联电路的总电阻等于各串联电阻之和。
2. 理论推导：串联电路中总电阻与分电阻的大小关系
结论：串联电路中各电阻两端的电压与它们电阻的大小成正比.
因为 I1=I2由欧姆定律可知： U1=I1R1 U2=I2R2所以
3. 串联电路的分压特点
（1）动态电路就是指电路中的电流、电压或电阻发生了变化，一般情况下，都是反映在电流表与电压表示数的变化。大多都是下列几种情况下引起的：①滑动变阻器的滑片P的位置变化引起；②开关的断开或闭合引起；③电路出现的故障（短路和断路）引起。（2）分析动态电路用到的知识：①欧姆定律；串联电路中电流、电压及电阻的关系；②滑动变阻器的使用知识；电流表、电压表的使用知识；③短路与断路知识。
定值电阻R1和R2并联，电源电压为U.并联电路各支路两端的电压相等 U1=U2通过电阻R1的电流为： I1=U1 /R1通过电阻R2的电流为： I2=U2 /R2并联电路的总电流
1. 并联电路中总电流的计算
知识点二、欧姆定律在并联电路中的应用
并联电路中干路电流等于各支路两端电压除以本支路电阻的和。
（1）并联电路中的总电阻在并联电路中，两个电阻R1和R2对电流的阻碍作用，也可以用一个电阻R替代，若通过这一个电阻的电流与原来两个电阻的总电流相同，则这个电阻R就叫这个并联电路的总电阻。
2. 并联电路中的总电阻和分电阻的关系
（2）理论推导：并联电路中的总电阻和分电阻的关系 由欧姆定律知： I1=U1/R1 I2=U2/R2 I=U/R 在并联电路中： U=U1=U2 I=I1+I2
结论：并联电路总电阻的倒数，等于各并联电阻的倒数之和。
并联电路各支路两端的电压相等， U1=U2因为 U1= I1R1 U2= I2R2即 I1R1= I2R2所以
3. 并联电路的分流特点
结论：并联电路中，各支路的电流与支路电阻的大小成反比.
并联电路中电流表与电压表示数的变化主要由以下三个方面引起：①滑动变阻器的滑片P的位置变化引起；②开关的断开或闭合引起；③电路出现断路故障引起。
4. 并联电路动态分析
减小光敏电阻的光照强度，光敏电阻R的阻值增大，电路总电阻R总变大，电源电压U不变，电路电流I=U/ R总变小，电流表示数变小；定值电阻R0阻值不变，定值电阻两端电压 U0=IR0变小，光敏电阻两端电压UR= U- U0变大，电压表示数变大，故ABC不符合题意，D符合题意。故选D。
【例题1】如图所示，电源电压保持不变， R0是定值电阻，R是光敏电阻，其阻值随光照的增强而减小。闭合开关，逐渐减小R的光照强度，电表示数的变化情况是（　　）A．A表和V表示数均变大 B．A和V表示数均变小C．A表示数变大，V表示数变小 D．A表示数变小，V表示数变大
第4节 欧姆定律在串并联电路中的应用
（1）开关S闭合、S1断开时，只有R1工作，电流表测R1的电流， I1=U/R1=6V/15Ω=0.4A，即电流表示数为0.4A。（2）开关S、S1都闭合时，R1与R2并联，根据电流表量程可知，干路的总电流最大为0.6A，由并联电路的电流特点可知，通过R2的最大电流 I2=I-I1=0.6A-0.4A=0.2A R2两端的电压为U2=U=6V R2的最小阻值为R2=U2/I2=6V/0.2A=30Ω
【例题2】如图所示电路，R1的阻值为15Ω，电源电压6V不变，电流表的量程为0～0.6A，求：（1）开关S闭合、S1断开时，电流表的示数。（2）开关S、S1都闭合时，电阻R2的最小阻值。
【例题3】如图甲所示，电源电压为18V，滑动变阻器标有“20Ω 1A”，当开关S闭合，滑动变阻器滑片P滑至中点时，电压表的示数如图乙所示，下列说法不正确的是（ ）A．定值电阻R的阻值为10Ω B．电路的最小电流为0.6AC．滑动变阻器滑片P移动到最左端时，电流表示数最大D．滑动变阻器滑片P移动到最右端时，电压表示数最大
A．电源电压18V，滑动变阻器滑片P滑至中点时，接入电路的阻值为10Ω，刚好分得9V电压，根据串联电路分压定律可得定值电阻R的阻值为10Ω，A正确，但不符合题意；B．当滑动变阻器滑片P滑到最右端时，电路电阻最大，电流最小为I=U/（R定+R滑）=18V/（10Ω+20Ω）=0.6A， B正确，但不符合题意；C. 滑动变阻器最大电流1A，因此电路最小电阻为R=U/I=18V/1A=18Ω滑动变阻器至少接入的电阻为 R滑=R总-R定=18Ω-10Ω=8Ω，当滑动变阻器往左滑动的过程中，接入电阻小于8Ω时，电流大于1A，滑动变阻器烧坏，此时电路电流为0，C错误，但符合题意；D．滑动变阻器滑片P移动到最右端时，滑动变阻器电阻最大，电压表测量滑动变阻器电压，根据串联电路分压原理可知，电压表示数最大，D正确，但不符合题意。 故选C。