物理九年级全册第十七章 欧姆定律第3节 电阻的测量优质备课课件ppt

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第十七章 欧姆定律第3课 电阻的测量
新课导入
知识回顾
电阻的概念
电阻是导体的一种性质，表示导体对电流的阻碍作用。导体的电阻与导体的长度、横截面积和导体材料有关，与导体是否接入电路以及导体两端电压和通过的电流大小无关。
1
由欧姆定律可知，同一导体两端的电压与通过的电流之比是不变的，这个比值就是电阻的大小。
2
想一想
电阻器（电阻）是一种重要的电子元件，在各种电路和科技产品中有着重要的应用（手机、电视机、电脑等都要用到电阻器）。
你见过电阻器吗？
电阻器的阻值是有大小的，有的用数字直接标在上面，有的用色环表示。
想一想
现在有一电阻器，上面所标的阻值看不清楚，但是又想知道阻值的大小，你能想出办法呢？
看不清楚
通过测量导体两端电压和通过它的电流，利用公式求出导体电阻的方法叫”伏安法“测电阻。
课堂讲解
01
电阻测量
02
伏安法测小灯泡电阻
03
特殊方法测电阻
电阻测量
实验目的
测量导体的电阻
实验原理
实验器材
电源（电池）两节、被测电阻R、开关、电流表、电压表和导线若干。
实验方案
①把待测阻值电阻R接入电路中，用电流表测出通过的电流I，用电压表测出两端的电压U，根据 可以计算出电阻值的大小。
实验方案
②改变电阻R两端电压的方法为减小误差，应该改变待测电阻两端的电压进行多次测量取平均值。想一想，怎样改变电阻R两端的电压？
方案一：通过改变电池的节数改变待测电阻两端的电压。
一节干电池电压1.5伏
二节串联后电压为3伏
三节串联后电压为4.5伏
实验方案
方案二：使用滑动变阻器改变待测电阻两端的电压。
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。
把滑动变阻器R'与待测电阻R串联在电路中，通过移动变阻器滑片的位置来改变待测电阻两端的电压。
实验方案
③设计实验数据记录表格
实验步骤
①观察实验器材，根据电路图连接电路
连接电路时开关要断开，变阻器的滑片要调节到阻值最大端（右端）。
实验步骤
②闭合电键，读出电压表与电流表的示数，记入表格中。
③移动变阻器的滑片，改变待测电阻两端的电压和电流，读出电压表与电流表的示数，记入表格中。
实验数据与计算
1.0
0.20
5.0
2.0
0.39
5.1
3.0
0.58
5.2
5.1
计算电阻的平均值: R =（5Ω+5.1Ω+5.2Ω）/3=5.1Ω
总结归纳
1.通过实验，我们得到定值电阻R的阻值是 ；2.通过测量可以得到的结论是： 。
10Ω
电阻是导体本身一种属性，与导体电压和电流无关
提出问题
1.分析每次测量产生误差的原因；2.开始测量时，为什么要把变阻器划片放在最右端？3.本次实验，电流表和电压表的量程选哪个比较合适？4.实验中，变阻器划片往哪个方向移动电流会增大?5.如果把定值电阻换作小灯泡，重复上述实验，会有什么不同？
视频小结
1．以下为某同学在“伏安法测导体电阻”实验过程中的部分操作，其中正确的是（　）。A．连接电路时，应先闭合开关；B．连接电表时，应先选小量程；C．闭合开关时，应先将变阻器滑片移到阻值最大处；D．计算电阻时，应先计算电压平均值与电流平均值
【解析】AC．为了安全，防止电流过大，连接电路时，应断开开关，并将滑动变阻器的滑片移到阻值最大处，故A错误、C正确；B．连接电表时，为了防止电流过大损坏电表，应先选用大量程试触，再确定合适的量程，故B错误；D．“伏安法测导体电阻”的实验中，由可知需利用电压表测出电阻两端电压，利用电流表测量通过电阻的电流，再利用求出电阻的阻值，多次实验求出多个电阻值，最后求电阻的平均值，故D错误。故选C。
2．为了测一未知电阻Rx的阻值，小明连接了如图甲所示的电路。电源电压恒为6V，滑动变阻器标有“40Ω 1A”。（1）图甲中有一根导线未连接，请用笔画线代替导线将电路连接完整；______（2）正确连接电路后，闭合开关，调节滑动变阻器滑片P，当电流表的示数为0.5A时，电压表的示数如图乙所示，则测出的定值电阻Rx的阻值为 _____Ω；
（3）小明继续移动滑片P，进行了多次测量，目的是 _____（填序号）；①计算电阻的平均值从而减小实验误差   ②避免实验出现偶然性和片面性的结果（4）实验结束后，小明用四个定值电阻（5Ω，10Ω，20Ω，40Ω）分别替换Rx，利用图甲电路继续探究“电流与电阻的关系”。图丙所示是小明根据实验所测数据画出的电流随电阻变化的图像，分析图像可知：①实验过程定值电阻两端电压控制在 _____V不变；②四次实验中将滑动变阻器接入电路的最大阻值是 _____Ω。
【解析】（1）[1]滑动变阻器要一上一下连接在电路中与待测电阻串联，如下图所示：（2）[2]由乙图可知，电压表量程为0～3V，分度值为0.1V，故读数为2.6V，根据欧姆定律可得待测电阻为（3）[3]一次测量的结果误差较大，故测电阻Rx时，多次移动滑片的目的是计算电阻的平均值，从而减小实验误差。故①符合题意，②不符合题意。故选①。
（4）①[4]由图丙知，电阻的电流与电阻之积为U′=IR=0.8A×5Ω=0.4A×10Ω=0.2A×20Ω=0.1A×40Ω=4V即实验过程定值电阻两端电压控制在4V不变。②[5]R两端电压保持4V不变，根据串联电路电压的规律，则滑动变阻器两端电压为U滑=U总﹣U′=6V﹣4V＝2V当电路中电流最小时，总电阻电阻最大，即滑动变阻器接入电路阻值最大，由图可知Imin＝0.1A由欧姆定律，则滑动变阻器连入电路的电阻为所以滑动变阻器接入电路的最大阻值是20Ω。
伏安法测小灯泡电阻
没有发光的灯泡
正在发光的小灯泡与没有发光的小灯泡电阻相同吗？
实验目的
伏安法测小灯泡的电阻
实验原理
实验器材
电源、电压表、电流表、滑动变阻器、开关、导线、小灯泡。
实验电路
连接电路时开关要断开，变阻器的滑片要调节到阻值最大端（右端）。
实验电路图
实验实物图
实验步骤
①按电路图连接实物。②闭合开关，调节滑动变阻器的滑片至适当位置，记录电压表、电流表的示数。③多次调节滑动变阻器的滑片，重复上述实验。
实验数据与计算
原因：当灯两端电压变大时，灯丝温度升高。
3.在“测量小灯泡电阻”的实验中，现有器材：额定电压为2.5V的小灯泡（电阻约为10Ω）、6V的电源、电流表、电压表、开关、滑动变阻器各1个、导线若干。（1）请用笔画线代替导线，将如图甲所示的实物电路连接完整（导线不得交叉）；( )（2）正确连接好电路，闭合开关前，滑动变阻器的滑片P应置于________（选填“A”或“B”）端；
（3）正确连接完电路，闭合开关后，发现无论怎样移动滑片P，小灯泡都不亮，电流表几乎无示数，但电压表示数明显。仔细检查，确认连接无误。那么出现的电路故障有可能是下列各种情况中的________（选填代号）A．电流表内部发生开路 B．灯泡的灯丝断了C．灯座的内部出现短路 D．滑动变阻器电阻线断了（4）排出故障后，闭合开关，调节滑动变阻器的滑片，当小灯泡正常发光时，电流表表盘如图乙所示，则此时小灯泡的电阻为________Ω；（若除不尽，请保留一位小数）（5）如果把本实验中的小灯泡换成一个定值电阻，利用这些实验器材就可以“探究电流与______的关系”。
【解析】（1）[1]滑动变阻器必须保持“一上一下”的接法，所以开关右端和滑动变阻器的上面左端或者右端相连都可以；电压表接在灯泡两端，灯泡额定电压为2.5V，所以电压表选择小量程，故答案如下：（2）[2]开关闭合前，滑动变阻器的滑片必须处于阻值最大处，所以滑动变阻器滑片要放在A端。
（3）[3]正确连接完电路，闭合开关后，发现无论怎样移动滑片P，小灯泡都不亮，电流表几乎无示数，但电压表示数明显。确保连接也无误，那只能说明电压表串联进入电路中，电路中的电阻太大，导致电流太小，也就是灯泡发生断路故障，故答案选B。（4）[4]由图可以读出灯泡正常发光时，电流表示数I=0.26A，所以根据公式可得（5）[5]将小灯泡换成定值电阻，其阻值不变，根据实验器材，正好可以研究电流与电压之间的关系。
4.小明用如图甲所示电路测量额定电压为2.5V的小灯泡正常发光时的电阻，电源电压是6V；（1）连接好电路后，闭合开关，当滑动变阻器的滑片位于某位置时，电压表示数为1.5V，为测量小灯泡正常发光时的电阻，应将滑片向______（选填“左”或“右”）移动；
（2）小明根据实验数据绘制的小灯泡I﹣U图像如图乙所示，请结合图像分析，小明选用的滑动变阻器的规格是______（选填序号）。A．“10Ω 0.5A”B．“50Ω 0.3A”C．“100Ω 0.2A”（3）由图像可知，小灯泡正常发光时的电阻为______Ω。
【解析】（1）[1]连接好电路后，闭合开关，滑动变阻器与灯泡串联，电压表测量灯泡两端电压，当滑动变阻器的滑片位于某位置时，电压表示数为1.5V，由于小灯泡的额定电压为2.5V，为测量小灯泡正常发光时的电阻，应将滑片向右移动，变阻器接入电阻减小，其两端分压减小，灯泡两端分压增大。（2）[2]A．根据实验数据绘制的小灯泡I﹣U图像如图乙所示，当电压表示数为1.5V时，电路中电流为0.2A，此时滑动变阻器两端电压为UR=U0-U=6V-1.5V=4.5V此时滑动变阻器接入电路的阻值为即变阻器的最大阻值不应低于22.5Ω，故A不符合题意；
BC．根据实验数据绘制的小灯泡I﹣U图像如图乙所示，当电压表示数为2.5V时，电路中电流为0.25A，则滑动变阻器的允许通过电流不应低于0.25A；由A选项分析可知，滑动变阻器的最大阻值不应低于22.5Ω，故B符合题意，C不符合题意。故选B。（3）[3]由图像可知，当电压表示数为2.5V时，电路中电流为0.25A，小灯泡正常发光时的电阻为
特殊方法测电阻
小红准备测一只未知电阻（估计Rx=5～10Ω）的阻值，手边有以下器材：电池组、电压表、开关、R0=15Ω的定值电阻、最大阻值为20Ω的滑动变阻器R′ 和几根导线。当她准备实验时，发现没有电流表，但一时又找不到。如果你遇到这种问题，你该怎么办？
想一想
下面学习几种测电阻的特殊方法
① 把定值电阻R0和未知电阻Rx串联起来，如图所示。
 
I0 =Ix
③计算出未知电阻Rx阻值的表达式为：
②用电压表分别测量出两者的电压U0、Ux；
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
Rx阻值为：
① 可把未知电阻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。
（R ′为滑动变阻器的最大阻值）
小红准备测一只未知电阻（估计Rx=5～10Ω）的阻值，手边有以下器材：电池组、电压表、电流表、开关、R0=15Ω的定值电阻、最大阻值为20Ω的滑动变阻器R′ 和几根导线。当她准备实验时，发现电压表已经损坏，但一时又找不到新的电压表替代，你能否用手头的器材想办法测出未知电阻的阻值？
如图所示，将未知电阻和定值电阻并联接入电路中，用电流表分别测R0、Rx的电流为I0、Ix，则未知电阻Rx阻值的表达式为
U0= Ux
I0 R0=Ix Rx
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：
①电源电压为U=Ix Rx ②断开开关S2，电流为I， 电源电压为U=I（ Rx + R0 ）
未知电阻Rx阻值的表达式为：
如图所示，滑片置于阻值最小的位置，闭合开关，记下电流表示数为Ix；滑片置于阻值最大的位置，记下电流表示数为I，未知电阻Rx阻值的表达式为：
5.某同学设计了以下四种电路，其中电源电压不变且未知，R0是已知阻值的定值电阻．在实验中不拆改电路的情况下，能够测量出未知电阻Rx阻值的电路是（ ）。A．只有① B．只有②③ C．只有①②③ D．①②③④都可以
【解析】由图知，①只闭合S1时，电路是只有R0的基本电路，电流表测量通过R0的电流I0；再闭合S2，两只电阻并联，电流表测量干路电流I，根据电源电压不变列式I0R0＝（I﹣I0）Rx可求出Rx的阻值，故能测出Rx阻值；②只闭合S2时，两电阻串联，电流表测电路中电流I1；两开关都闭合时只有R0接入电路中，电流表测此时电路中电流I0，根据电源电压不变列式I1（R0+Rx）＝I 0R 0可求出Rx的阻值，故能测出Rx阻值；
③闭合开关S、S2，两只电阻串联，电压表测量电源电压为U；闭合S，断开S2，闭合S1，电压表测量电阻R0两端电压U0，根据电路电流相等列式可求出Rx的阻值，故能测出Rx阻值；④闭合开关S，S1接1，两只电阻串联，电压表测量R0两端电压为U0；S1接2，电压表反接，不能测量Rx两端电压Ux，仅有一个电压值，不能测出Rx阻值。故C符合题意。
6.一位同学按照如图所示的电路做实验，此时两表示数如图所示（指针均指向刻度上），其中电压表示数为 _____V，电阻Rx的阻值为 _____。
【解析】[1]由图知，电压表使用的是0～3V量程，分度值为0.1V，示数为2V。[2] 电压表测Rx两端电压，所以Rx两端的电压U＝2V电流表使用的是0~0.6A量程，分度值为0.02A，示数为0.4A，即通过Rx的电流I＝0.4A由欧姆定律可得
课堂总结
思维导图
归类练习
类型1:伏安法测定值电阻阻值
1.如图所示，甲是用“伏安法”测量未知电阻Rx的实物电路图。（1）请用笔画线代替导线连接实物图甲，要求变阻器滑片左移，电流表示数变小______；（2）连接电路时，开关应处于______状态。闭合开关后，小陈发现电流表几乎无示数，电压表指针明显偏转，则出现的故障可能是______；（3）排除故障后，闭合开关，当滑片移动到某位置时，电压表示数为2.4V，电流表示数如图乙所示，其读数为______A，则未知电阻Rx=______Ω；
类型1:伏安法测定值电阻阻值
（3）排除故障后，闭合开关，当滑片移动到某位置时，电压表示数为2.4V，电流表示数如图乙所示，其读数为______A，则未知电阻Rx=______Ω；（4）若实验中电压表损坏，利用其它的原有器材也能测出未知电阻Rx的阻值。实验电路如图丙所示（滑动变阻器最大阻值为R0，电源电压未知且不变），请将下列相关实验步骤补充完整：①闭合开关S，将滑动变阻器的滑片P移到a端，记录电流表示数为I1；②闭合开关S，将滑动变阻器的滑片P移到______端，记录电流表示数I2；③写出待测电阻的表达式Rx=______（用已知量R0和测量量符号表示）。
类型1:伏安法测定值电阻阻值
【解析】（1）[1]滑动变阻器应串联在电路中，根据题目中的要求：变阻器滑片左移，电流表示数变小，可知应连接变阻器下右接线柱：如下图所示：（2）[2][3]在做电学实验时，为了保护电路，在连接电路过程中，开关应是断开的；电流表几乎无示数，电压表指针明显偏转，这样的故障应是与电压表并联的部分出现了断路，电压表串联到了电路中，由图示可知，与电压表并联的只有待测电阻Rx，故应是电阻Rx断路。
类型1:伏安法测定值电阻阻值
（3）[4][5]由图示可知，电流表的示数为0.24A，则可得待测电阻的阻值（4）②[6]根据题意可知，应将滑片移到b端，记录电流表示数I2；③[7]Rx表达式的推导：步骤②，闭合开关S，将滑动变阻器的滑片P移到b端，Rx被短路，只有R0工作，电流表示数为I2；所以电源电压：U=I2R0步骤①，闭合开关S，将滑动变阻器的滑片P移到a端，两电阻并联，总电流为I1；两次实验中，R0两端电压均等于电源电压，R0阻值不变，所以通过R0的电流均为I2，
类型1:伏安法测定值电阻阻值
根据并联电路的电流特点可得，通过待测电阻的电流Ix=I1﹣I2并联电路电压相等，则待测电阻两端的电压：Ux=U=I2R0待测电阻
类型2:伏安法测小灯泡的电阻
2.在探究“小灯泡灯丝的电阻与温度的关系”的实验中，电源电压4.5V，小灯泡额定电压为2.5V、电阻约为10Ω。
类型2:伏安法测小灯泡的电阻
（1）小叶同学闭合开关，移动滑片P到某一点时，从电压表获得了第一个示数（如图乙所示）为 _____V，若继续探究，他应将图甲中滑片P向 _____（选填“A”或“B”）端移动。（2）多次移动滑动变阻器的滑片，并将测量数据填写到表格当中，然后绘制成图丙所示的I﹣U图像，根据图像信息，可以得出：灯丝的电阻随温度的升高而 _____（选填“增大”、“不变”或“减小”）。（3）小亮还想知道小灯泡正常发光时的电阻是多少，尽管他发现表格中没有收集相应的数据，但还是找到了办法并计算了出来，他得到的阻值是 _____Ω。
类型2:伏安法测小灯泡的电阻
【解析】（1）[1][2]由图甲知电压表量程为0～3V，分度值为0.1V，则电压表示数为2.9V；因灯泡两端电压大于额定电压，故应减小灯泡两端的电压，根据串联电路电压的规律知需要增大滑动变阻器两端的电压，由串联电路的分压作用知应增大滑动变阻器的接入电阻，实验滑动变阻器滑片应向A端移动。（2）[3]由图象可知，当温度升高时，电压的变化量比电流的变化量大，根据可知，灯丝电阻随温度的升高而增大。（3）[4]小灯泡正常发光时的电压等于额定电压，小灯泡的额定电压为2.5V，由图知当小灯泡两端的电压为2.5V时，通过小灯泡的电流为0.2A，根据欧姆定律 知小灯泡正常发光的电阻为
类型3:伏阻法测定值
3.某同学设计了如图所示的电路测量未知电阻 R X 的阻值。已知 R 0 为定值电阻， R 为滑动变阻器。（ 1 ）开关 S 闭合前，应将滑动变阻器的滑片 P 置于 __________ 端（填“ a ”或“ b ”），目的是 __________ 。（ 2 ）闭合开关 S ，调节滑动变阻器，得到电压表 V 1 的示数为 U 1 ，电压表 V 2 的示数为 U 2 ，则被测的阻值 R x= ___________ 。（ 3 ）该同学测量一次后，就计算出了该电阻的阻值，你认为该实验结论的得出 _______ （选填“妥当”或“不妥当”），理由是 __________________ 。
类型3:伏阻法测定值
【解析】（ 1 ） [1] [2] 在连接电路时，为了保护电路，避免电路中电流过大烧坏用电器，应该将滑动变阻器调至最大阻值处，即将滑片 P 调至 b 端。（ 2 ） [3] 图中电阻 R x 和 R 0 串联，串联电路各处电流相同，故化简得（ 3 ） [4][5] 应该进行多次测量求平均值，减小误差，所以这位同学只进行一次实验就计算出未知电阻的阻值是不妥当的。
类型4:安阻法测定值
4.小京依据图所示电路测量未知电阻 R x （阻值约为 20 Ω ）的阻值时，找到如下实验器材：稳压学生电源（电源电压约 6 V 且保持不变）、电流表（量程“0~0.6 A”，“0~3 A”）、电阻箱 R1（ 0~999.9 Ω ）各 1 个，开关两个，导线若干。（ 1 ）实验过程中，为了实验数据尽可能精确，电流表应选用的量程为 _____（选填 “0~0.6 A” 或 “0~3 A”）。
类型4:安阻法测定值
（ 2 ）请将实验步骤补充完整：① 电流表调零，断开开关 S 1 、 S 2 ，将电阻箱调节到最大阻值，按图连接实验电路；② 闭合开关 S 1 、 S 2 ，此时电流表示数为 I ；③ 保持开关 ____ 闭合，断开开关 _____ ，调节电阻箱，使得电流表示数为 I ，此时电阻箱的示数为 R ；④ 待测电阻 R x = ______ 。
类型4:安阻法测定值
【解析】(1) 电源电压约为 6V ，未知电阻 R x （阻值约为 20Ω ），由欧姆定律，电路中的最大电流约为：故实验过程中，为了实验数据尽可能精确，电流表应选用的量程为 “0 ～ 0.6A” ；(2) 保持开关 S 1 闭合，断开开关 S 2 ，此时两电阻串联，调节电阻箱，使得电流表示数为（1/2）I，此时电阻箱的示数为 R ，根据电阻的串联规律可得R 串联 =R x +R因电源电压不变，故电流与电阻成反比，故故待测电阻 R x =R。
课程结束