2021_2021学年九年级物理寒假辅导讲义与练习专题17欧姆定律讲义含解析.docx
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1、专题17欧姆定律一、知识梳理一、电流与电压和电阻的关系1.由于电压是形成电流的原因,说明电流的大小与导体两端的 电压 有关;由于导体的电阻对电流有阻碍作用,所以,电流的大小与导体 电阻有关。2.为了研究通过导体的电流跟电压的关系,我们应控制 电阻 一定,通过在电路中串联一个变阻器 来调节导体两端的电压,通过实验可以得出结论:电阻一定时,通过导体中的电流跟导体两端的电压成 正比。3.为了研究通过导体的电流跟电阻的关系,我们应控制电阻两端的 电压 一定,通过换用不同的 电阻 来改变电阻,通过实验可以得出结论:电压一定时,通过导体的电流跟导体的电阻成反比 。二、欧姆定律1.欧姆定律:导体中的电流与导
2、体两端的电压成正比,与导体的电阻成反比。2.公式:,其中:U为电源电压,单位为伏(V);I为通过导体的电流,单位为安(A);R为导体的电阻,单位为欧()。注意:应用欧姆定律的公式进行计算时,一定要统一到国际制单位后再进行计算。欧姆定律公式中的各个物理量具有同一性,即I,U,R是对同一段导体、同一时刻而言的。3.公式变形:,。应用欧姆定律公式以及两个变形式进行解题时,只要知道I、U、R三个量中的两个,就可以求出第三个未知物理量。在计算和理解问题的过程中千万注意,物理量的计算不同于数学上的计算,必须用对应的物理量单位才有意义,避免将物理问题数学化,应理解每个量的物理意义。(1)欧姆定律公式,表示加
3、在导体两端的电压增大几倍,导体中的电流就随着增大几倍。当导体两端的电压保持不变时,导体的电阻增大几倍,导体中的电流就减为原来的几分之一。(2)导出式U=IR表示导体两端的电压等于通过它的电流与其电阻的乘积。(3)导出式表示导体的电阻在数值上等于加在导体两端的电压与其通过的电流的比值;由于同一导体的电阻一定(导体本身的性质),因此不能说成“导体的电阻与它两端的电压成正比,与通过它的电流成反比”。4.运用欧姆定律公式解题技巧:解题时,为了便于分析问题,应先根据题意,画出电路图,并在图中标明已知物理量的符号、数值及未知物理量的符号,公式中的三个物理量的单位均使用国际(制)单位。三、电阻测量1.伏安法
4、测导体电阻(1)实验原理:根据欧姆定律的变形公式,用电压表、电流表分别测出待测电阻两端的电压和通过它的电流,就可以求得这段导体的电阻;此法叫“伏安法”。(2)实验器材:电源、开关、电压表、电流表、滑动变阻器、待测电阻、导线若干。(3)实验电路:如图所示。(4)实验步骤:按实验原理图正确连接实验电路;电路经检查无误后,闭合开关,调节滑动变阻器的滑片P的位置,使电阻两端的电压分别为U1、U2、U3,观察电流表的示数,每次对应的数值为I1、I2、I3,分别填入设计的表格中;根据每次记录的电压值和电流值求出每次对应的电阻值R1、R2、R3,求出它们的平均值R=(R1+R2+R3)/3。(5)滑动变阻器
5、的作用:保护电路;改变导体两端的电压,使其成倍数地增加;多次测量求平均值。2.伏安法测小灯泡电阻(此是考试重点)(1)实验原理:根据欧姆定律的变形公式,用电压表、电流表分别测出待测小灯泡两端的电压和通过它的电流,就可以求得小灯泡的电阻。(2)实验器材:电源、开关、电压表、电流表、滑动变阻器、待测小灯泡、导线若干。(3)实验电路:如图所示。(4)实验步骤:按实验原理图正确连接实验电路;电路经检查无误后,闭合开关,调节滑动变阻器的滑片P的位置,使小灯泡两端的电压分别为U1、U2、U3,观察电流表的示数,每次对应的数值为I1、I2、I3,分别填入设计的表格中。根据每次记录的电压值和电流值求出每次对应
6、的电阻值R1、R2、R3,求出它们的平均值R=(R1+R2+R3)/3。(5)记录表格实验序号U/VI/AR/123待测小灯泡电阻R=(R1+R2+R3)/3=(6)注意事项:器材的选取:电流表所选用量程满偏值要大于电路中的最大电流;滑动变阻器的最大阻值应略大于或接近小灯泡的电阻(效果更明显);连接电路时:按照电压表、电流表、滑动变阻器的使用规则,将它们正确地连入电路,在连接的过程中,开关要断开;进行实验时:闭合开关前,要把滑动变阻器的滑片调到最大阻值处,是电路中的电流最小,以保证电路中灯泡、滑动变阻器、电压表、电流表等仪器的安全;将每次测量的结果和小灯泡的发光情况记录下来,以便最后分析和总结
7、;分析处理数据,对于测得的各组电流和电压值,计算出相应的电阻,然后比较,找出规律。四、欧姆定律在串并联电路中的应用1.电阻的串联(1)串联电阻的总电阻的阻值比任何一个分电阻的阻值都大。(2)串联电阻的总电阻的阻值等于各分电阻之和:R串=R1+R2+Rn。(3)n个相同电阻R串联时的总电阻为:R串=nR。2.电阻的并联(1)并联电阻的总电阻的阻值比任何一个分电阻的阻值都小。(2)并联电阻的总电阻倒数等于各分电阻的阻值倒数之和,即:。(3)n个相同电阻R0串联时的总电阻为:。(4)两个电阻R1和R2并联时的表达式为:R总=。3.串并联电阻的比较分类串联电路并联电路电路图电流特点串联电路中各处电流相
8、等并联电路的干路总电流等于各支路电流之和电压特点串联电路两端的总电压等于各电阻两端电压之和并联电路中,各支路两端的电压相等,且都等于电源电压电阻特点串联电路的总电阻,等于各串联电阻之和;若有n个相同的电阻R0串联,则总电阻为;把几个导体串联起来相当于增大了导体的长度,所以总电阻比任何一个串联分电阻都大。并联电阻中总电阻的倒数,等于各并联电路的倒数之和;若只有两个电阻R1和R2并联,则总电阻R总=;若有n个相同的电阻R0并联,则总电阻为;把几个电阻并联起来相当于增加了导体的横截面积,所以并联总电阻比每一个并联分电阻都小。分配特点串联电路中,电压的分配与电阻成正比并联电路中,电流的分配与电阻成反比
9、电路作用分压()分流()4.欧姆定律在串并联电路中的应用(1)串联电路:当串联电路中一个电阻改变时,电路中电流及另一个电阻电压也随之变化。(2)当并联电路一个支路的电阻改变时,这个支路电流也会改变干路电流也会变化;但另一个支路电流和电压都不变。(3)家庭电路中,各用电器采用并联方式接入电路。二、重点与难点重点一:电流与电压和电阻的关系1.实验内容【实验目的】探究电路电流与电压和电阻关系。【实验器材】定值电阻、电流表、电压表、电源、开关、导线、滑动变阻器。【实验原理】(1)在探究“电流跟电压、电阻的关系”时,采用的研究方法是控制变量法。(2)在探究“电流与电压的关系”时,应保持电阻不变;(3)在
10、探究“电流与电阻的关系”时,将5的电阻换成10后,下一步操作是调节滑动变阻器,使前后电压保持不变。【实验步骤】一、按电路图连接实物电路二、探究电流与电压关系(1)闭合开关,移动变阻器划片,使电阻R两端电压成整数倍增加,依次读出电流表读数,数据计入表格;(2)电流与电压关系测量表格(电阻R= )次数12345电压/V电流/A(3)数据分析:电阻一定时,通过导体的电流与其两端电压成正比。三、探究电流与电阻关系(控制电压不变,如U=2V)(1)选择某一电阻,如:R=5,闭合开关,调节变阻器划片,使R两端电压为2V,读出电流表示数,并计入表格;(2)更换电阻,如:R=10,闭合开关,调节变阻器划片,使
11、R两端电压为2V,读出电流表示数,并计入表格;(3)重复上述试验过程,电阻分别选15、20、25。(4)电流与电阻关系测量表格(电阻V= )次数12345电阻/510152025电流/A(3)数据分析:电压一定时,通过导体的电流与电阻成正比。(4)整理器材。【实验结论】通过导体电流跟其两端电压成正比,与导体电阻成反比。2.考查内容考查方向解答思路探究方法控制变量法探究电流与电压关系时控制电阻不变探究电流与电阻关系时控制电压不变连接电路前应注意哪些问题断开开关、变阻器处于最大位置、电流表和电压表选择合适量程、注意正负接线柱不能接反探究电流与电压关系时,变阻器的作用改变导体两端电压探究电流与电阻关
12、系时,变阻器的作用控制导体两端电压不变完善表格,填入正确值根据实验规律和给出数据,填入正确值多次测量目的寻找规律补充实验电路按元件顺序观察缺少部分,然后进行连接,注意不能交叉电路连接改错电流要从电流表、电压表正极入、负极出,量程选择要预估,元件连接要符合要求,电流表要串联在电路中,电压表要与被测元件并联,变阻器要一上一下接入电路重点二:欧姆定律1.欧姆定律:在同一电路中,通过某段导体的电流跟这段导体两端的电压成正比,跟这段导体的电阻成反比。常见简述:在同一电路中,通过某一导体的电流跟这段导体两端的电压成正比,跟这段导体的电阻成反比,这就是欧姆定律。2.公式:。变形公式:;。3.注意:公式中物理
13、量的单位:I:(电流)的单位是安培(A)、U:(电压)的单位是伏特(V)、R :(电阻)的单位是欧姆()。4.欧姆定律适用条件(1)适用于纯电阻电路(即用电器工作时,消耗的电能完全转化为内能)(2)公式中的I、U和R必须是对应于同一导体或同一段电路。若为不同时刻、不同导体或不同段电路中,I、U、R三者不能混用,所以三个物理量一般情况下应加角注以便区别。(3)同一导体(即R不变),则I与U 成正比;同一电源(即U不变),则I与R成反比。(4)由欧姆定律变换而来的公式,表示导体的电阻可由U/I求出,即R与U、I的比值有关,但R的本身的大小与外加电压U和通过电流I的大小等因素无关。重点三:电阻测量1
14、.实验内容【实验目的】测量未知电阻【实验器材】电池组、电压表、电流表、滑动变阻器、待测电阻、开关各一个,导线若干。【实验原理】根据欧姆定律:,可知:,只要能测出电阻R两端电压和通过R的电流,根据公式即可计算出待测电阻R。【实验步骤】一、根据给出的电路图,连接实物电路。二、闭合开关,变阻器在较大位置时测量电流和电压,数据计入表格。三、继续调节滑动变阻器,重复上述试验三次,数据计入表格。四、根据公式,求出每次试验电阻值,并计入表格。五、计算待求电阻平均值。六、试验表格试验次数电压/V电流/A待求电阻Rx/平均值Rx/123七、整理器材。2.考查内容考查方向解答思路补充电路以某一电器为起点,观察一周
15、,先连主电器,后连测量电器,注意连线不能交叉测量前变阻器的位置、目的处于最大位置、为了保护电路变阻器连接一上一下开关状态断开状态补充测量数据根据实验原理和测量数据规律补齐表格中空格小灯泡电阻测量结果相差较大原因小灯泡的电阻随温度的升高而变大电路故障电流表无示数,某处断路;电压表无示数,被测电器短路或电压表连线未接好电流表、电压表反偏正负极反接分析测量数据求电阻根据欧姆定律进行计算测量结果误差较大原因电流表或电压表有内阻电流表对测量误差的影响内接时测量结果偏大、外接时测量结果偏小难点一:欧姆定律综合应用1.欧姆定律在本章的地位和其重要性不言而喻,在电学内容中,涉及到欧姆定律的考题无论从分值上,还
16、是考题上,都会占有很大比例。从考题难易看,易、中、难都有出现,考查学生对欧姆定律的理解试题较易;考查欧姆定律的应用和有关计算一般为中等难度;考查利用欧姆定律解决实际问题的压轴题,一般较难。从考题形式上看,主要分为选择题、填空题和计算题三个大类,无论那种题型,都涉及到利用欧姆定律的计算问题;所以,本节知识点主要是欧姆定律的应用和利用欧姆定律计算。2.欧姆定律在串并联电路中应用属于欧姆定律的深化,是欧姆定律应用的典型内容,同时也是欧姆定律应用的常见问题。在中考试卷中,几乎所有电学考题都会涉及到串并联电路问题,欧姆定律在其中的应用也就显得尤为重要。3.应用欧姆定律公式以及两个变形式进行解题时,只要知
17、道I、U、R三个量中的两个,就可以求出第三个未知物理量。在计算和理解问题的过程中千万注意,物理量的计算不同于数学上的计算,必须用对应的物理量单位才有意义,避免将物理问题数学化,应理解每个量的物理意义。4.欧姆定律的综合应用包括应用欧姆定律对电路进行分析、应用欧姆定律进行简单计算、应用欧姆定律进行极值计算和应用欧姆定律进行大型计算(一般会和电功率和其他知识点结合)。解答此类问题,首先要深刻理解欧姆定律定律内容,对电路进行分析,找准已知量,认清待求量,把欧姆定律应用到计算中去。难点二:动态电路分析所谓动态电路分析是指对一个通常含有电源、滑动变阻器、开关、电流和电压表等电器元件的电路,通过改变变阻器
18、接入电路的阻值或开关的通断等形式来改变电路的连接方式和电路参数值,进而改变电路中的总电阻、电流、电压和电功率等,并对这些量的变化进行分析的题型。1.分析电路中各元件之间的关系具体来说,就是要弄清电阻之间是串联还是并联或两者皆有;所给的电流表测量的是干路的电流还是支路电流,电压表测量的是电源电压还是某电阻的电压等。2.掌握电表的特点(1)电流表的电阻非常小,在电路中相当于导线,可看作短路。(2)电压表的电阻非常大,在电路中相当于断路(开路),即在分析此类问题时可先将电压表放在一边,暂不考虑。(3)基本思想明确电路中的变量和不变量,首先确定不变的物理量(如电源的电压、各定值电阻,小灯泡的电阻以及小
19、灯泡的额定电压和额定功率),然后根据相关的规律去分析其它量的变化。(4)解题思路总体遵循“先局部-再整体-再局部”的思路,具体说来:由某个电阻或开关的变化分析总电阻的变化(局部);根据欧姆定律,由总电阻的变化分析总电流的变化(整体);由总电流的变化,根据欧姆定律和电路和串、并联规律分析各支路的电压、电流的变化(局部)。三、考查方向1.电流与电压和电阻的关系典例一:(2020河南)某实验小组探究电流与电压和电阻的关系。实验中电源电压恒为 3V,滑动变阻器最大阻值为 20。(1)他们先用 5 的定值电阻探究电流与电压的关系,实验电路图如图 13 所示。请根据图 13 的电路图把图 14 的实物电路
20、连接完整。连接完毕后,小丽建议要对电路进行检查后再闭合开关,请你提出其中一项需要检查的内容:。检查完毕后,闭合开关,调节滑动变阻器,记录了 5 组数据。测第 6 组数据时,电压表的示数为 2.6 V,电流表的示数如图 15 所示。请在图 16 的坐标系中描绘出第 6 组数据对应的点,并根据描出的 6 个数据点画出定值电阻的I-U 图像。分析断出的I-U图像可得出结论:在电阻一定时,。为了使结论具有普遍性,还应进行的操作是:。(2)接着他们在原有5定值电阻的基础上,又准备了阻值为10、15、20的三个定值电阻,以探究电压一定时电流与电阻的关系。为了控制电压不变,每次更换定值电阻后需要调节滑动变阻
21、器,使定值电阻两端的电压达到相同的值。这个电压控制在多少合适呢?实验小组的同学分别提出了0.5V、1V和2V三个电压值,为使实验顺利进行,大家进行了分析与讨论,你认为应选这三个电压值中的V。【答案】(1)如图;滑动变阻器是否在最大阻值处;如图;电流与电压成正比。更换阻值不同的定值电阻进行多次实验;(2)2V。【解析】(1)滑动变阻器遵循“一上一下”链接原则,并且根据电路图,滑片向左移动,滑变电阻变小,滑变右上已经连接,所以应该连接左下接线柱,导线另一端可以连接到定值电阻右侧,或者电压表 3V 接线柱上。电路闭合前要检查滑动变阻器是否在最大阻值处,防止电路中电流过大损坏电路元件。根据读数,电流为
22、 0.52A,图像如上图。根据图像可知,当电阻一定是,通过导体的电流与导体两端电压成正比。为了具有普遍性,我们应该更换阻值不同的定值电阻,多次实验(2)根据串联分压原则,滑动变阻器最大阻值为 20,定值电阻最大阻值为 20,电源电压为 3V,所以,当定值为 20 时,最小电压为 1.5V,故定值电阻只能选择 2V 的电压保持不变。典例二:(2020贵州黔东南)某学习小组在“探究通电导体中的电流与电阻的关系”实验中,连接了如图甲所示的电路(电源电压保持4.5V不变)。(1)用笔画线代替导线将图甲实物电路连接完整;(要求:滑动变阻器的滑片P向左移动时,电路中电流变大;导线不得交叉)( )(2)连接
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