初中九年级物理电阻的测量知识讲解

电阻的测量【学习目标】1．应用欧姆定律，学习测量电阻的方法。2．会同时使用电压表和电流表。3．了解灯丝电阻的特性。4．通过测量小灯泡电阻，了解欧姆定律的应用。5．通过实验电路的设计、连接以及测量过程培养学习兴趣。【要点梳理】要点一、伏安法测电阻1．实验原理：R=U/I。2．实验器材：电源、开关、电流表、电压表、滑动变阻器、待测定电阻和导线若干。3．实验电路图：4．实验步骤：（1）按图连好电路，注意连接时开关要断开，开关闭合之前要把滑动变阻器调到阻值最大处；（2）检查无误后，闭合开关，调节滑动变阻器滑片P的位置，改变电阻两端电压分别为U1、U2、U3观察电流表每次对应的数值，I1、I2、I3分别填入设计的记录表格；次数电压U/V电流I/A电阻R/Ω1233RRRR123（3）根据每次记录的电压和电流值，求它的对应的电阻值，再求出它们的平均值1233RRRR；（4）整理器材。要点诠释：（1）本实验中，滑动变阻器的作用：改变被测电阻两端的电压（分压），同时又保护电路（限流）。（2）测量结果偏小是因为：有部分电流通过电压表，电流表的示数大于实际通过Rx电流。根据Rx=U/I电阻偏小。（3）如图是两电阻的伏安曲线，则R1R2。要点二、测量小灯泡的电阻1.实验过程：（1）实验原理：R=U/I。（2）实验器材：电源、开关、电流表、电压表、滑动变阻器、待测灯泡(2.5V)、导线若干。（3）实验电路图：（4）实验步骤：①根据电路图连接实物电路；②将滑动变阻器的滑片P调到阻值最大处，检查电路，试触无误后，闭合开关；③调节滑动变阻器的滑片P，使阻值变小，观察电压表示数，使示数为小灯泡的标定电压值（2.5V）再读出电流表示数，观察灯泡亮度，记录表格；④调节滑动变阻器滑片P，使阻值变大，使用电压表示数为某一值（1V），观察电流表示数，灯泡的亮度，并记录入表格；⑤调节滑动变阻器滑片P，使阻值继续变大，使电压表示数为某一值（0.5V），观察电流表，灯泡的亮度记录入表格；⑥计算电阻值，填入表中；次数电压U/V电流I/A灯泡亮度电阻R/Ω12.52130.5⑦分析表格，总结规律。2.数据分析总结规律：通过实验记录，对数据分析，发现灯泡的电阻不是定值，是变化的且变化较大，是什么原因使灯泡的电阻发生变化的呢？是导体两端电压变化了，是通过灯泡电流变化还是亮度变化引起电阻的变化？分析：影响电阻大小的因素。1．导体本身的条件：①材料；②长度；③横截面积；2．温度。导体两端电压，通过导体电流与电阻大小无关，并不影响导体电阻的大小。要点诠释：（1）连接电路时，开关要处于断开状态。（2）闭合开关前，滑动变阻器的阻值应调到最大。（3）电压表、电流表的正负接线柱接法要正确，量程选择要合适。（4）实验表明灯泡电阻随温度的升高而增大。（5）故障分析：在电源、电压表、电流表、开关、导线完好的情况下：故障现象可能原因灯泡不发光电压表有示数电流表有示数滑动变阻器阻值太大电压表有示数电流表无示数灯泡灯丝断了电压表无示数电流表有示数灯泡短路电压表断路灯泡发光电流表无示数电压表有示数电流表短路电流表有示数电压表无示数电压表断路【典型例题】类型一、测量小灯泡的电阻1.图甲是利用“伏安法”测小灯泡电阻的实验电路图，图乙是根据实验数据画出的通过小灯泡的电流I与它两端电压U之间的关系图象。通过图象可以得出小灯泡两端的电压为4V时，灯丝电阻为Ω；当小灯泡两端的电压增大时，灯丝的电阻将，其原因是。【思路点拨】在“伏安法”测小灯泡电阻的实验中，用电压表、电流表分别测出小灯泡的两端电压和通过小灯泡的电流，再利用欧姆定律可以计算出小灯泡的阻值。电流、电压的关系如图乙，但要注意横纵坐标各自代表的物理量；灯泡电阻随温度的升高而增大。【答案】20；变大；温度越高，灯丝的电阻越大【解答】由图象知，灯泡在2V、4V、6V时的电流分别为：0.15A、0.2A、0.25A，根据R=U/I得，灯泡在2V、4V、6V时的电阻分别为：13.3Ω、20Ω、24Ω，所以灯泡电压增大，电阻增大，原因是灯泡电压增大，电流增大，灯丝温度升高，电阻增大。【总结升华】本题主要通过图象找已知条件，然后通过已知条件再计算电阻，分析电阻变化的原因。已知条件包含在图象中，最近几年中考题中频频出现，一定学会在图象中挖掘已知条件。举一反三：【变式】小新同学在“用伏安法测小灯泡的电阻”的实验中，记录数据如下表所示。由表中数据可知，灯泡的电阻和灯泡两端电压的关系是____________________________，得出此结论的原因是。【答案】灯泡两端电压越大，灯泡电阻越大；灯丝温度改变2.如图，李江同学为测量小灯泡电阻而连的电路，有关该实验的以下说法错误的是（）A．闭合开关前，应将滑动变阻器的滑片滑到最左端B．实验过程中两电表都有可能需要换接较小的量程C．所测小灯泡的电阻可能随电压表的示数的不同而不同D．在如图位置闭合开关后，向左移动滑动变阻器的滑片小灯泡变亮实验次数123电压U/V2.04.06.0电流I/A0.150.200.25电阻R/Ω13.320.024.0【答案】D【解析】由电路图知，滑片在最左端时滑动变阻器接入电路的阻值最大，因此闭合开关前，滑片应滑到最左端，A说法正确，但不符合题意；由电路图知，两电表量程选择过大，读数误差较大，为减小实验误差应更换电表量程，故B说法正确，不符合题意；随灯泡两端电压的变化，灯泡温度发生变化，灯泡电阻受温度影响而变化，故C说法正确，但不符合题意；由电路图可知，在如图位置闭合开关后，向左移动滑动变阻器的滑片，滑动变阻器接入电路的阻值变大，电路电流变小，流过灯泡的电流变小，灯泡变暗，故D说法错误，但符合题意。【总结升华】本题是一道实验题，考查了实验的注意事项、电表量程的选择、影响灯泡电阻的因素、滑动变阻器的调节，考查内容较多，有一定难度，解题时要认真分析电路图，结合相关知识答题。举一反三：【变式】在如甲图所示的测小灯泡电阻R的实验中：（1）在连线的过程中，开关应该处于_______状态，滑动变阻器的滑片P应先移到____（填“A”或“B”）端，使它的电阻值______。（2）闭合开关后，当滑片向左移动时，电流表读数______、电压表读数________（填“变大”“变小”或“不变”）。（3）当滑片移到某一位置时，电流表、电压表的示数如乙图所示，则电压表读为_______伏，电流表读数是_______安，由公式_______可算得待测小灯泡的电阻为_______欧。【答案】（1）断开；B；最大；（2）变大；变大；（3）2.4；0.24；R=U/I；10类型二、伏安法测电阻3.（2015•青海中考）如图1所示，电源电压为6V，图甲为伏安法测电阻的电路图；图乙为连接不完整的实物图。（1）对照电路图甲，用笔画线代替导线将图乙中未连接部分连接起来。甲乙（2）如果实验操作中出现：电流表有示数，电压表示数为0的现象，其故障可能是（）A．电流表的正、负接线柱接反B．电压表的量程选小了C．电阻Rx发生了短路D．把滑动变阻器下端两接线柱连入电路（3）电路连接正确后，闭合开关，若将滑片P向左移动时，电压表示数（选填“变大”“变小”或“不变”）。（4）实验过程中，电流表和电压表的示数如图2所示，此时测得的Rx=Ω。（5）此实验要多次测量电阻值，最后求电阻值的平均值，其目的是。【思路点拨】（1）根据电源的电压确定电压表的量程且与被测电阻并联，滑动变阻器按一上一下的原则串联在电路中；（2）电路的故障有两种：断路或短路，根据电压表和电流表的示数可做出判断；（3）滑片左移，电阻变小，分压变小，则电压表的示数会变大；（4）读出电压表和电流表的示数，根据欧姆定律的变形公式计算电阻的大小；（5）在测量性实验中，要多次测量电阻值，最后求电阻值的平均值，这样可减小误差．【答案】（1）如图所示；（2）C；（3）变大；（4）5；（5）减小误差【解析】（1）电源电压为6V，所以电压表选大量程，且与电阻并联，滑动变阻器按一上一下的原则串联在电路中；如上图所示。（2）电流表有示数，说明电路是通路，电压表示数为0，说明电压表并联的部分发生了短路，所以只有选项C电阻Rx发生了短路符合题意。（3）电路连接正确后，闭合开关，若将滑片P向左移动时，接入电路的电阻变小，所以分压变小，则定值电阻两端的电压变大，电压表示数变大。（4）图中电流表的量程为0～0.6A，分度值为0.02A，示数为0.5A；电压表的量程为0～15V，分度值为0.5V，示数为2.5V。由欧姆定律I=得，电阻2.550.5VAxURI。【总结升华】本题考查了伏安法测电阻的原理、实验的注意事项、实物图的连接、电路的动态分析、电表的读数、欧姆定律的应用和减小实验误差的方法等，有一定的综合性。举一反三：【变式】用伏安法测电阻时，如图所示，某同学连完电路后，用开关试触时，发现电流表迅速摆到最大刻度，电压表指针反向偏转，出现此现象的原因是__________。【答案】电流表量程选小了、电压表正负接线柱接反了类型三、电路故障的判断4.如图所示的电路，L1和L2串联在电路中，电源电压U=3V保持不变，闭合开关S，发现电流表几乎无示数，电压表示数为3V，发生故障的原因可能是（）A.L1短路B.L2短路C.L1断路D.L2断路【答案】C【解析】电压表示数等于电源电压，说明电压表可能串联到电路中，也就是说电压表所测部分的电路出现了断路，这样，电压表与L2和电流表串联到电路中，因为电压表的电阻特别大，根据欧姆定律变形公式U=IR，在串联电路中，电流相同，电阻越大，电压越高，所以电压表两端电压几乎等于电源电压，又因为电路中电阻特别大，所以通过的电流很小，几乎为零。【总结升华】利用电压表或电流表检查电路故障是常见的题型，我们要抓住其中的规律：（1）电流表示数为零，一般情况出现了断路；（2）电压表示数为零，有两种可能：一是所测电路中出现短路；二是所测电路以外部分出现断路；（3）电压表示数很大，等于电源电压，则所测部分出现了断路，或所测电路以外部分全部短路。举一反三：【变式】（2015•游仙区模拟）如图所示的电路，闭合开关，观察发现灯泡L1亮、L2不亮。调节变阻器滑片P，灯泡L1的亮度发生变化，但灯泡L2始终不亮。出现这一现象的原因可能是（）A．灯泡L2短路了B．滑动变阻器短路了C．灯泡L2灯丝断了D．滑动变阻器接触不良【答案】A【解析】A、若灯L2短路了，则L2不亮，L1照常发光，故A正确；B、若滑动变阻器短路了，L1、L2串联，都可以发光，故B错误；C、若灯泡L2灯丝断了，则L1也不能发光，故A错误；D、若滑动变阻器接触不良，则整个电路断路，两灯都不亮，所以D错误。