蘇科版物理九年級第5課 專題 歐姆定律實驗探究（學生版）

第5課專題歐姆定律實驗探究學習目標學習目標進一步熟練、鞏固歐姆定律掌握探究U、I、R三者關系的實驗掌握伏安法測定值電阻和小燈泡電阻的實驗002預習導學電路電流與電壓和電阻的關系由于電壓是形成電流的原因，說明電流的大小與導體兩端的有關；由于導體的電阻對電流有阻礙作用，所以，電流的大小與導體有關。為了研究通過導體的電流跟電壓的關系，我們應控制一定，通過在電路中串聯(lián)一個來調節(jié)導體兩端的電壓，通過實驗可以得出結論：電阻一定時，通過導體中的電流跟導體兩端的電壓成。為了研究通過導體的電流跟電阻的關系，我們應控制電阻兩端的一定，通過換用不同的來改變電阻，通過實驗可以得出結論：電壓一定時，通過導體的電流跟導體的電阻成。0303探究提升知識點一：探究電流與電阻的關系滑動變阻器的作用：保護電路；使電阻兩端電壓保持不變。更換大電阻后如何滑動滑動變阻器的阻值：應使滑動變阻器的阻值變大，滑動變阻器分的的電壓變大，保證定值電阻上分的的電壓不變。電路中滑動變阻器阻最大值Rx的確定方法：UR/R=(U-UR)/RX實驗方法：控制變量法：保持電壓不變，改變電阻研究電流隨電阻的變化關系。結論：在電壓一定時，導體中的電流與導體的電阻成反比。【探究重點】考查方向解答思路探究電流與電阻關系時控制電壓不變連接電路前應注意哪些問題斷開開關、變阻器處于最大位置、電流表和電壓表選擇合適量程、注意正負接線柱不能接反探究電流與電阻關系時，變阻器的作用控制導體兩端電壓不變多次測量目的尋找規(guī)律【例題精講】（2023邵陽市綏寧縣一模）探究“電流與電阻的關系”時，可供實驗器材有：三節(jié)新的干電池（電壓為4.5V）、電流表、電壓表、滑動變阻器（標有“20Ω2A”字樣）、定值電阻5個（5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、50Ω），開關一個，導線若干。小靜等同學設計了如圖甲所示的電路圖：（1）請用筆畫線代替導線將圖乙中的實物圖連接完整，要求：滑片向右移動時電阻變大；（）（2）閉合開關，發(fā)現(xiàn)電流表無示數(shù)，電壓表有示數(shù)，并接近電源電壓，則故障原因可能是電阻R___________（填“短路”或“斷路”）；（3）排除故障后，將定值電阻由5Ω更換為10Ω時，應向___________（選填“左”或“右”）適當調節(jié)滑動變阻器的滑片，使電壓表示數(shù)保持不變；（4）圖丙是根據(jù)實驗數(shù)據(jù)畫出的定值電阻的I﹣R圖象，其中陰影部分面積表示的物理量是___________（填“電功”、“電壓”或“電功率”）。【鞏固訓練】（2022·江蘇·揚州中學教育集團樹人學校一模）在探究“電流與電阻關系”的實驗中，所用的器材有：電壓恒定的學生電源、開關、電流表、電壓表、幾個定值電阻和滑動變阻器、導線若干。（1）檢查器材時發(fā)現(xiàn)電流表指針在零刻線左端，接下來進行的操作是：______；（2）用筆畫線代替導線將圖甲所示電路連接完整______；（3）選擇5Ω的定值電阻，連接好電路后、用開關“試觸”時，觀察到電流表無示數(shù)，電壓表有示數(shù)，則故障可能是______；（4）排除故障后，用5Ω的電阻做完實驗，保持滑動變阻器滑片的位置不變，接著把R換為10Ω的電阻接入電路，閉合開關，此時應向______端移動滑片，使______（選填“電壓表”或“電流表”）示數(shù)不變；（5）某次實驗時，移動滑動變阻器滑片到合適位置，觀察到電流表的示數(shù)如圖乙所示，則電流表的讀數(shù)為______；（6）根據(jù)多次測量數(shù)據(jù)描繪出電流隨電阻變化的曲線如圖丙所示，由圖像得出的結論是：______；（7）圖丙中陰影部分的面積表示______。知識點二：探究電流與電壓的關系實驗中提出的問題以及方法和結論提出問題：電流與電壓有什么定量關系？采用的研究方法是：控制變量法。即：保持電阻不變，改變電壓研究電流隨電壓的變化關系；得出結論：在電阻一定的情況下，導體中的電流與導體兩端的電壓成正比(說法固定，不能更改)。電路連接注意事項：開關斷開，滑動變阻器滑片移至阻值最大處電表異常偏轉原因：指針反向偏轉，原因是正負接線柱接反；正向偏轉幅度過小，原因是量程選擇過大；正向偏轉幅度過大超過最大刻度，原因是量程選擇過小；滑動變阻器的作用：保護電路；改變電阻兩端電壓。調節(jié)滑動變阻器不能使電壓達到指定示數(shù)的原因是：滑動變阻器的最大阻值過小換不同規(guī)格的電阻多次測量的目的是：得出普遍規(guī)律，避免偶然性。此實驗不能用燈泡代替電阻進行探究的原因：燈絲的電阻隨溫度的升高而增大。【探究重點】考查方向解答思路連接電路前應注意哪些問題斷開開關、變阻器處于最大位置、電流表和電壓表選擇合適量程、注意正負接線柱不能接反探究電流與電壓關系時，變阻器的作用改變導體兩端電壓【例題精講】（2023揚州市江都區(qū)一模）在研究“電流與電阻關系”的實驗中，滿足實驗要求的器材有：A．電源（電壓恒為9V）；B．電流表A（量程00.6A）；C．電壓表V（量程015V）；D．滑動變阻器R（20Ω1A）；E．電阻箱R0（09999Ω）；F．開關S一個，導線若干。

（1）小明連接的圖甲電路中存在連線錯誤，只需要改動一根導線，即可使連線正確。請在接錯的導線上打“×”，并用筆畫線代替導線畫出正確接法；（）（2）連接電路前，開關應___________，滑片放在___________（選填“A”或“B”）；（3）在某次實驗中，當電阻箱R0的阻值為20Ω時，電流表相應的示數(shù)如圖乙所示，此時電阻箱兩端電壓為___________V；完成此次實驗后為了測出多組數(shù)據(jù)，實驗小組的同學將電阻箱R0的阻值由20Ω變換為30Ω時，應將滑片向___________（選填“A”或“B”）移動，使電壓表保持上述實驗中的值不變。【鞏固訓練】（2022·江蘇蘇州·模擬預測）在“探究電流與電壓關系”的實驗中，圖甲是某實驗小組設計的電路，電源電壓3V保持不變。（1）請用筆畫線代替導線，在圖甲中完成電路連接，要求滑片P向B端滑動時，電流表的示數(shù)變小；______（2）連接電路時，開關應該______。閉合開關前，滑動變阻器的滑片P應置于______（選填“A”或“B”）端；（3）檢查無誤后，閉合開關發(fā)現(xiàn)電流表幾乎無示數(shù)，電壓表示數(shù)接近3V。移動滑片P，兩電表示數(shù)均無變化，則電路故障可能是______；（4）排除故障后，移動滑片P到某一位置時電流表示數(shù)如圖乙所示，此時通過定值電阻R的電流為______A；（5）實驗中測得五組數(shù)據(jù)，并繪制出定值電阻R的I﹣U圖像如圖丙所示。由圖像可得：①實驗中所用定值電阻R的阻值為______Ω；②實驗結論：______；（6）結合所測數(shù)據(jù)分析，本實驗所用滑動變阻器的最大阻值應不小于______Ω。知識點三：伏安法測電阻實驗原理：R=eq\f(U,I)實驗器材：電源、開關、導線、導體、電流表、電壓表、滑動變阻器。實驗電路：實驗步驟：斷開開關，按電路圖連接實物電路。閉合開關，調節(jié)滑動變阻器的滑片，使電壓表的示數(shù)分別為U1、U2、U3，讀取并記錄對應的電流I1、I2、I3填入表格中。計算每一次的電阻值R1、R2、R3，并求出它們的平均值R=(R1+R2+R3)/3記入表格中實驗結束后，整理好實驗器材。實驗表格：次數(shù)電壓U/V電流I/A電阻R/Ω平均值R/Ω123注意：1.測量定值電阻阻值時要多次測量求平均值，從而減小誤差；因為其溫度變化較小，對阻值影響很小。2.滑動變阻器的作用：①保護電路；②改變導體兩端的電壓，使其成倍數(shù)地增加；③多次測量求平均值。【探究重點】接通電源前應將開關處于斷開狀態(tài)，將滑動變阻器的阻值調到最大；連好電路后要通過試觸的方法選擇電壓表和電流表的量程；滑動變阻器的作用：改變電阻兩端的電壓和通過的電流；保護電路。此次實驗分兩類：一是測定值電阻的阻值，它需要求平均值，因為多次多次測量求平均值，減小實驗誤差。二是測小燈泡阻值，它不需求平均值，因為燈絲電阻隨溫度變化而變化，求平均值失去意義。測量結果偏小是因為：有部分電流通過電壓表，電流表的示數(shù)大于實際通過Rx電流。根據(jù)Rx=U/I電阻偏小。【例題精講】（2023信陽市一模）小華做測量定值電阻Rx阻值的實驗，現(xiàn)有器材：待測電阻Rx、兩節(jié)干電池、電壓表、電流表、滑動變阻器、開關、導線若干。（1）請按圖甲所示的電路圖，以筆畫線代替導線，將圖乙中的電路連接完整；（）（2）連接電路時，開關斷開，并將滑動變阻器滑片置于阻值___________處；（3）正確連接電路，閉合開關，發(fā)現(xiàn)無論怎樣移動滑片P，電流表都沒有示數(shù)，而電壓表示數(shù)接近3V，則故障可能是___________（選填標號）；A．滑動變阻器斷路B．Rx斷路C．Rx短路（4）排除故障后，當電壓表示數(shù)為1.3V時，電流表示數(shù)如圖丙所示，則通過Rx的電流大小為___________A，它的阻值是___________Ω；（5）本實驗要多次測量取平均值，目的是___________；（6）小華對實驗進行進一步拓展，利用電源（電壓未知但恒定不變）、阻值為R0定值電阻、電流表、開關等器材，設計了如圖丁所示的電路也能測出Rx的阻值，請你完成下列實驗步驟：①按電路圖正確連接電路，閉合開關S，斷開開關S1，讀出電流表示數(shù)I1；②___________，讀出電流表示數(shù)I2；③根據(jù)實驗數(shù)據(jù)，計算出待測電阻Rx=___________（用R0、I1、I2表示）【鞏固訓練】如圖是“伏安法測電阻”的實驗電路圖。關于該實驗，下列說法正確的是()A．實驗原理是B．滑動變阻器的作用是改變電源電壓C．多次測量取平均值是為了減小誤差D．實驗結束，斷開開關即可離開實驗室知識點四：伏安法測小燈泡電阻實驗原理：R=eq\f(U,I)實驗器材：電源、開關、導線、小燈泡、電流表、電壓表、滑動變阻器。實驗電路：實驗步驟：斷開開關，按電路圖連接實物電路。檢查無誤后閉合開關，移動滑片讓燈發(fā)光正常，發(fā)光較暗，發(fā)光較強，讀取電流表和電壓表的示數(shù)分別為U1、U2、U3，I1、I2、I3，并記錄入表格中。分別計算出燈泡在不同電壓下發(fā)光時的電阻R1、R2、R3記入表格，并分析其電阻不同的原因。實驗結束，整理實驗器材。實驗表格：實驗次數(shù)燈泡亮度電壓U/V電流I/A電阻R/Ω1發(fā)光強2發(fā)光正常3發(fā)光較暗注意：①器材的選取：電流表所選用量程滿偏值要大于電路中的最大電流；滑動變阻器的最大阻值應略大于或接近小燈泡的電阻(效果更明顯)；②連接電路時：按照電壓表、電流表、滑動變阻器的使用規(guī)則，將它們正確地連入電路，在連接的過程中，開關要斷開；③進行實驗時：閉合開關前，要把滑動變阻器的滑片調到最大阻值處，是電路中的電流最小，以保證電路中燈泡、滑動變阻器、電壓表、電流表等儀器的安全；④將每次測量的結果和小燈泡的發(fā)光情況記錄下來，以便最后分析和總結；⑤測燈泡電阻時不可以求平均值，因為燈泡電阻隨溫度變化很大。小燈泡的燈絲電阻與溫度有關，溫度越高，電阻越大。【探究重點】通過實驗記錄，對數(shù)據(jù)分析，發(fā)現(xiàn)燈泡的電阻不是定值，是變化的且變化較大，是什么原因使燈泡的電阻發(fā)生變化的呢？是導體兩端電壓變化了，是通過燈泡電流變化還是亮度變化引起電阻的變化？分析：影響電阻大小的因素：1．導體本身的條件：①材料；②長度；③橫截面積；2．溫度。【例題精講】（2023揚州市邗江區(qū)一模）在“伏安法測電阻”實驗中，電源電壓接近3V左右。（1）如圖中有一根導線連接錯誤，請你在連接錯誤的導線上畫“×”，并用筆畫線代替導線在圖中補畫出正確的連線；（）（2）排除故障并正確操作，剛合上開關，發(fā)現(xiàn)電壓表的示數(shù)為1V，電流表的示數(shù)為0，則故障是________；（3）移動滑片P，當電壓表的示數(shù)為1.3V時，電流表的示數(shù)如圖乙，其示數(shù)為________A，待測電阻Rx=________Ω。若要將電壓表的示數(shù)調到2.0V，需將滑片P向_________移動；（選填“左”或“右”）（4）某同學利用一個電壓表和一個已知阻值的電阻R0，設計如圖丙的電路，同樣測出待測電阻Rx的阻值。實驗步驟如下：①閉合S、斷開S1，用電壓表測出待測電阻Rx兩端電壓為U1；②___________，用電壓表測出電源的電壓U；③可得待測電阻Rx=___________。（用U、U1和R0表示）【鞏固訓練】為測量額定電流為0.4A的小燈泡正常發(fā)光時的電阻，小明同學找來兩個阻值范圍均為(0~999.9Ω)的電阻箱、兩只開關，一只電流表、電壓未知的電源及導線若干，設計成如圖所示的實驗電路。下列方案中，不能完成測量的是()A．將R1換成導線B．將R2換成導線C．在實驗操作時，先閉合的開關是S1D．在實驗操作時，先閉合的開關是S200601強化訓練（2021·江蘇·揚州中學教育集團樹人學校一模）要測量一個阻值約為200Ω的電阻阻值，能提供的器材有：新干電池兩節(jié)、電流表一只（量程為0-0.6A、0-3A）、電壓表一只（量程為0-3V、0-15V）、滑動變阻器R（100Ω2A）一只、100Ω的定值電阻R0一只、開關和導線若干，利用上述器材設計以下電路，其中能粗略測出Rx阻值的是（）A．B．C．D．（2023揚州市寶應縣一模）小明要測量定值電阻Rx的阻值（約十幾歐）現(xiàn)有器材：電源（6V）、滑動變阻器、電流表、電壓表、開關各一個，導線若干。（1）他設計并連接了如圖甲所示電路。請用筆畫線代替導線，將該電路連接完整；___________（2）電路連好后，閉合開關前，應將滑動變阻器滑片移至最___________端，閉合開關，移動滑片到某一位置，電壓表示數(shù)如圖乙所示，此時Rx兩端的電壓為___________V；（3）當小明準備讀取電流表示數(shù)時，發(fā)現(xiàn)兩電表示數(shù)突然都變?yōu)?。他用一條導線檢查電路故障，當將該導線兩端分別接到a、d接線柱上，發(fā)現(xiàn)電流表有示數(shù)，電壓表示數(shù)仍為0；當將該導線兩端分別接到c、f接線柱上，發(fā)現(xiàn)電壓表有示數(shù)，電流表示數(shù)仍為0；則由此可以判斷故障是：___________；（4）排除故障后繼續(xù)實驗，卻不慎將電流表損壞。小明發(fā)現(xiàn)桌上有一根標有長度刻度、總長為20.0cm、總阻值為10Ω的均勻電阻絲，還有一根帶有鱷魚夾的導線（如圖丙所示）。查閱資料了解到，均勻電阻絲阻值與長度成正比，經(jīng)過思考，重新設計了如圖丁所示的電路（AB為電阻絲，C為鱷魚夾），繼續(xù)進行實驗；①根據(jù)已知條件判斷，電壓表量程應選用___________V；②按照圖丁所示電路連接好器材，閉合開關，當AC的長度為6cm時，電壓表示數(shù)為1.2V，則此時電路中的電流I1=___________A；待測電阻Rx=___________Ω。現(xiàn)有下列器材：學生電源(電壓恒為6V)，電流表(0~0.6A，0~3A)、電壓表(0~3V，0~15V)、定值電阻(5Ω、10Ω、15Ω、25Ω、30Ω各1個)、開關、滑動變阻器和導線若干，小戰(zhàn)同學利用這些器材探究電流與電阻的關系。(1)根據(jù)圖甲電路圖連接實物時開關應；閉合開關前，滑動變阻器滑片P應該位于最端(選填“左”或“右”)；(2)實驗中依次接入5個定值電阻，正確操作后，記下電流表的示數(shù)，繪制出如圖乙的I-R圖像，則控制定值電阻兩端的電壓為V，分析圖中數(shù)據(jù)可得出結論：在電壓一定時，通過導體的電流與它的電阻成；(3)小戰(zhàn)在用15Ω的定值電阻做實驗時，發(fā)現(xiàn)電壓表，電流表示數(shù)都為零，若電路中只存在一處故障，則可能是__________(填字母)；A．電流表內(nèi)部斷路了 B．定值電阻內(nèi)部出現(xiàn)了斷路C．定值電阻內(nèi)部出現(xiàn)了短路 D．滑動變阻器內(nèi)部出現(xiàn)了短路(4)更換完好的實驗器材，將15Ω的定值電阻做完實驗后，保持滑片位置不動，換用25Ω的定值電阻接入電路，閉合開關，應向(選填“左”或“右”)移動滑片，才能使電壓表示數(shù)為3V，讀出電流表的示數(shù)如圖丙所示，為A；(5)為完成整個實驗，小戰(zhàn)選取了下面哪種規(guī)格的滑動變阻器？__________(填字母)。A．20Ω，1.0A B．50Ω，1.0A C．100Ω，0.5A在做“探究電流與電阻的關系”實驗中，電路如圖所示。先在A、B間接入5Ω的電阻，移動滑片，使電壓表示數(shù)為2V，讀出電流表示數(shù)。接著用10Ω的電阻替換5Ω的電阻，閉合開關，此時電壓表示數(shù)及應進行的操作是()A．大于2V，應將滑片P向左滑 B．大于2V，應將滑片P向右滑C．小于2V，應將滑片P向左滑 D．小于2V，應將滑片P向右滑小明探究“電流與電壓、電阻的關系”，使用的實驗器材有：電壓為6V的電源，電流表、電壓表各一個，開關一個，5Ω、10Ω、15Ω、30Ω的定值電阻各一個，“20Ω1A”的滑動變阻器一個，導線若干。(1)用筆畫線代替導線，將圖甲中的實物電路連接完整(要求：向右移動滑片時，電路中的電流變小，且導線不能交叉)；(2)電路連接正確后，將滑動變阻器的滑片滑到阻值最大端，用開關進行“試觸”時，發(fā)現(xiàn)電流表沒有示數(shù)，電壓表示數(shù)始終接近電源電壓，接下來小明應該做的是____(選填字母)。A．將電壓表由大量程換成小量程B．檢查電流表的正負接線柱是否接反C．檢查定值電阻兩接線柱是否接觸好D．檢查滑動變阻器的接線柱是否松動(3)在探究電流與電壓的關系時，小明所測得的幾組電流、電壓值如表1所示。根據(jù)表1數(shù)據(jù)可得到結論：導體電阻一定時，通過導體的電流與導體兩端的電壓。此實驗中不能用小燈泡代替定值電阻進行探究，理由是。表1：實驗次數(shù)123電壓U/V1.52.02.5電流I/A0.30.40.5表2：實驗次數(shù)123電阻R/Ω51015電流I/A0.60.30.24(4)探究電流與電阻的關系時，所測得的幾組電流、電阻值如表2所示。①由于操作不當，導致一組數(shù)據(jù)存在錯誤，請判斷產(chǎn)生實驗數(shù)據(jù)錯誤的原因是。②糾正錯誤以后，小明用30Ω的電阻替換15Ω的電阻進行了第4次實驗，發(fā)現(xiàn)實驗無法完成，為完成第4次實驗，小明提出了下列解決方案，其中正確的是(選填字母)。A．換成電壓為5V的電源B．將電壓表的量程換為0~15VC．將定值電阻兩端的電壓調為1.5VD．換用規(guī)格為“25Ω，1A”的滑動變阻器(5)如圖乙所示A、B兩圖中能正確反映電流和電阻關系的圖像是(選填“A”或“B”)；(6)實驗中需要不斷更換定值電阻，操作比較麻煩，可以改進為使用(選填“電阻箱”或“滑動變阻器”)來代替定值電阻。小明同學測量某未知電阻的阻值(電源電壓恒定)。(1)該實驗的原理是______；(2)按照圖甲電路圖連接電路，閉合開關前，將滑動變阻器滑片P移到最______端(選填“左”或“右”)；(3)按照圖甲電路圖正確連接電路后，閉合開關，小明發(fā)現(xiàn)電流表無示數(shù)，但電壓表示數(shù)很大。電路中出現(xiàn)的故障原因是R0______(選填“斷路”或“短路”)；(4)排除故障后，電流表和電壓表的示數(shù)如圖乙所示，則R0=______。接下來小明調整變阻器的滑片繼續(xù)測量，這樣做的目的是______；(5)小明想利用以上器材測量另一個未知電阻Rx的阻值，但發(fā)現(xiàn)電流表已經(jīng)損壞。小華幫他設計另一個實驗方案：利用圖丙所示的電路，先閉合開關S、S1，記下電壓表的示數(shù)U1，再______，記下電壓表示數(shù)U2。則Rx=______(表達式用測得的量與已知量表示)。如圖所示，是“探究電流與電壓的關系”的實驗電路圖，R1為定值電阻，R2為滑動變阻器，電源電壓恒定。閉合開關S，調節(jié)滑動變阻器滑片，R1、R2兩端的電壓U1、U2與電流I的變化關系圖象如圖所示，其中正確的是()A．B．C．D．小明在“探究電流與電阻關系”的實驗中，實驗器材有：電壓為6V的電源，阻值分別為5Ω、10Ω、20Ω的定值電阻，滑動變阻器A(20Ω1A)和滑動變阻器B(50Ω0.5A)，電流表(量程0~0.6A)，電壓表(量程0~3V)，開關，導線若干；(1)小明根據(jù)圖甲所示電路圖連接了圖乙的電路，其中有一條導線連接有誤，請在連接錯誤的導線上打“×”，并畫出正確連線；(導線不得交叉)(2)排除故障后，小明將5Ω