第10讲电学实验（学案）

第10讲电学实验教学内容进门小练笔1.甲甲乙丙丁BAΩ00.63AB（1）第一小组的同学要测量电阻Rx的阻值，他们在A、B间接入待测电阻Rx，请你用笔画线代替导线，将答题卡图乙中的实物图连接完整；该实验中滑动变阻器的另一个作用是。（2）第二小组的同学要研究“电流与电阻的关系”。他们将阻值为5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、25Ω的定值电阻分别接在A、B间，闭合开关，调节滑动变阻器的滑片，记下电流表示数，得到如图丙所示的电流I随电阻R变化的图像。该实验中滑动变阻器的另一个作用是；为了完成整个实验，应该选取最大阻值至少Ω的滑动变阻器。（3）第三小组的同学要测量额定电压为2.5V的小灯泡的额定功率。他们在A、B间接入2.5V的小灯泡，正确连接电路，实验步骤及操作都正确。闭合开关后，发现电压表的示数大于小灯泡的额定电压，小灯泡发光较亮，出现这种现象的原因是▲；该组同学经过讨论后，调整实验器材继续实验，闭合开关后，调节滑动变阻器滑片直到电压表示数为2.5V，此时电流表的示数如图丁所示，则小灯泡的额定功率为W。课堂导入精讲精练知识点一：测电阻知识梳理1.伏安法测电阻电阻原理根据欧姆定律变形公式R=U/I，用电压表和电流表分别测定待测电阻两端电压和通过其中的电流，求出电压，这种方法叫伏安法器材电源、开关、电压表、电流表、滑动变阻器、待测电阻、若干导线实验电路图实验目的及数据处理方法测定值电阻阻值测热敏电阻阻值测小灯泡阻值调节滑动变阻器阻，得出多组数据，多次测量取平均值调节滑动变阻器阻，得出多组数据，绘制伏安特性曲线调节滑动变阻器，在小灯泡额定电压下测得其电流值，计算电阻滑动变阻器的作用保护电路，改变电路中的电流2.特殊方法测电阻仅电流表仅电压表原理利用电流表多次测量，利用并联分流进行等效实验利用电压表多次测量，利用串联分压进行等效实验器材电流表（电压表）、定值电阻R0、待测电阻RX、开关、电源、导线若干实验电路图实验方法移动电表法：将电流表在RX支路上，闭合开关S，读出电流表示数IX；再将电流表串联到R0支路上，闭合S，读出电表示数I0。根据I0R0=IXRX，得RX=I0R0/IX利用开关控制测量法：先将开关断开，读出电流表示数I0；再将开关闭合读出电流表示数I。根据I0R0=(II0)RX，得RX=I0R0/(II0)移动电表法：先将电压表并联在R0两端，闭合开关S，测出R0两端电压U0；再将电压表并联在RX两端，闭合开关，测出RX两端电压UX。根据I0=IX，即U0/R0=UX/RX，得RX=UXR0/U0利用开关控制测量法：闭合开关S1，断开S2，测得R0两端的电压U0；断开S1，闭合S2，测得U总，UX=U总U0，得到RX=(UU0)R0/U0例题精讲例1．下图是课本中的一个表格，有表格中的数据其实可知相应材料的电阻率。表43长1米、横截面积1毫米2的几种材料的电阻率。材料电阻（欧）材料电阻(欧)银0.016铁0.10铜0.0175镍铬合金1.0在常温下（20℃时），单位长度、单位横截面积的某种材料制成的导线的电阻叫做这种材料的电阻率（常用ρ表示）。这里长度和横截面积的单位分别为米、毫米的2。小乐为了测量铜的电阻率，利用实验室购买的一捆标注长度为100米的铜导线，首先测得导线的横截面积为1.0毫米的2，再利用图甲所示的电路测出铜导线两端的电压和其中的电流，则可得出铜导线的电阻率ρ。（1）请在答题纸中相应图中，用笔画线代替导线完成剩余部分的连接。（2）调节滑动变阻器，是铜导线两端的电压表示为1.0V时，电流标的读数如图乙所示，则可通过计算得到铜材料的电阻率为。（3）经过比较会发现，小乐测得的数据与表中有差异，写出一种可能的原因。例2.某校学习小组想用不同方法测量未知电阻Rx的阻值，他们分成甲、乙两组分别进行实验：（1）甲组设计了如图甲所示的电路图；①请用笔画线代替导线将实物电路图乙连接完整（要求滑片P向左滑动时电路中的电流变大）；②连接好电路后在开关闭合前，滑动变阻器的滑片P应滑至最端（选填“左”或“右”）闭合开关s，将滑动变阻器的滑片P滑至某一位置后，此时电压表的示数记为U，电流表的示数记为I，则待测电阻Rx=（用题中给的字母表示）。（2）乙小组设计实验电路图如图丙所示（其中电阻R1=8Ω）；①根据电路图连接好电路，闭合开关S，发现电流表A1的示数为零、电流表A2的示数正常，若只有R1或Rx中的一处发生故障，则故障是（选填“R1断路”“R1短路”“Rx断路”或“Rx短路”）②故障排除后，闭合开关S得到电流表A2的示数I2=0.48A，电流表A1的示数如图丁所示，则I1=A；乙小组所测待测电阻Rx=Ω。例3.小金尝试将电流表改装成可直接测电阻的表,并设计了如图所示电路，在M、N中可接待测电阻。已知电流表量程为0~0.6安,电源电压为12伏,请回答：（1）闭合开关前,滑动变阻器的滑片P应处于（选填“A端”或“B端”）（2）先将M、N直接用导线连接,并移动滑动变阻器的滑片使电流表满偏,电流表0.6安的刻度上标定的电阻值为欧，此时滑动变阻器的阻值为欧。若在M、N间接入一个与此时滑动变阻器阻值相同的电阻,电流表示数为安。（3）电流表0.2安刻度处，标定的电阻值为欧。（4）改装后可直接测电阻的表，其表盘刻度（选填“均匀”或“不均匀”）,理由是。巩固练习1.小乐利用如图所示实物电路探究“导体中电流跟电阻的关系”。提供的实验器材有：电压恒为6V的电源、电流表、电压表、阻值分别为5Ω、10Ω、15Ω、20Ω的四个定值电阻、规格分别为“2A10Ω”“1A20Ω”和“1A50Ω”的滑动变阻器、开关和导线若干。AAV0.63315P学生电源+R（1）用笔画线代替导线将电路连接完整。（2）在第2次实验中，当定值电阻由5Ω换成10Ω后，应▲（填写具体操作），再读出电流表示数。（3）4次实验数据如表所示：1234电阻/Ω5101520电流/A0.400.200.130.10则小乐所选用的滑动变阻器的规格是▲。实验得到的结论是▲。2.图为一个未完成连接的实验电路实物示意图，运用图示仪器测定毫安表（图中用mA表示，是一种量程很小的电流表）的电阻（在许多解题过程中往往假定电流表的电阻为零，这只是一种简单的近似处理，实际上电流通过电流表时电流表上是有电压的），电阻箱是一种可变电阻，接入电路的电阻值可以直接读出。在实验过程中，先将仪器按设计要求接成实验电路图，然后闭合电键，仔细调节滑动变阻器和电阻箱，读得mA表读数I1，电流表A读数I2，电阻箱读数R0。⑴写出计算mA表电阻r的表达式（用I1、I2、R0表示）。⑵请你用线条代表导线在答题卷中将需要连接而未连接好的仪器连接起来。⑶通过查资料，小明知道电流表可以改装成电压表，假设上述毫安表量程为0～3mA，电阻为10Ω，若要将该毫安表改装成量程是9V的电压表，应联一个Ω的定值电阻。知识点二：测小灯泡的电功率知识梳理1.伏安法测电功率电功率原理根据电功率公式P=UI，用电压表和电流表分别测定待测电阻两端电压和通过其中的电流，求出电功率器材电源、开关、电压表、电流表、滑动变阻器、待测电阻、若干导线实验电路图实验目的及数据处理方法测小灯泡额定电功率比较小灯泡亮暗程度与实际功率的关系调节滑动变阻器，在小灯泡额定电压下测得其电流值，计算额定电功率调节滑动变阻器，分别在U实=U额，U实＞U额，U实＜U额条件下测得小灯泡电压电流，计算电功率，同时比较此时的灯泡亮暗滑动变阻器的作用保护电路，控制小灯泡两端电压2.特殊方法测电功率仅电流表仅电压表原理利用电流表多次测量，利用并联分流进行等效实验利用电压表多次测量，利用串联分压进行等效实验器材电流表（电压表）、定值电阻R0、待测电阻RX、开关、电源、导线若干实验电路图实验方法让已知电阻和灯泡（或待测用电器）并联，先将电流表与已知电阻串联，调节滑动变阻器，使电流表的示数为I0=U额/R0，然后再将电流表与灯泡（或待测用电器）串联，测出IX，则灯泡（或待测用电器）额定功率为P额=U额·IX让已知电阻和灯泡（或待测用电器）串联，先将电压表与已知电阻并联，调节滑动变阻器，使电压表的示数为U额，然后再将电压表与灯泡（或待测用电器）并联，测出已知电阻两端电压U0，则灯泡（或待测用电器）额定功率为P额=U额·U0/R0例题精讲例1.在一次测量小灯泡额定功率的实验中，（电源由三节新干电池串联组成）聪明而粗心的小马连接了如图

（A）所示的电路．同组的小明发现电路连接有错．问：（1）如果闭合图示电路中的开关，电流表是否会损坏，（2）小王主张拆了以后重新连接，可是时间来不及了，小马眼珠一转在图示电路中只改变了某根导线一端的接点位置，电路就能测量小灯泡额定功率．在图（A）中将需要改动的那根导线打X，并画出正确的接法。（3）排除故障之后正确操作实验，测得数据如下：实验次数12345678发光情况耀眼明亮亮较亮较暗微光不亮不亮电压U/V3.02.52.11.71.30.90.50.2电流I/A0.32图B所示0.260.240.210.190.160.1分析实验数据可知：第二次实验时，电流表的示数如图B所示，则灯的额定功率为。第7、8次两次实验中灯不亮的原因。断电一段时间后，灯丝的电阻可能是。例2.如图是小胡测量小灯泡额定功率的实物连接图，灯泡的额定电压是3.8V，其灯丝电阻约为10Ω。闭合开关后，会出现的现象是，仔细检查后发现，其实是有一根导线不小心接错了位置，请你帮他找出来并改正。（在去掉的导线上画“×”，所添加的导线用笔画出）排除了故障后小胡继续实验，此时小灯泡正常发光，电流表示数如图所示，则小灯泡的额定功率为。（3）接着，小胡用这一电路测量一段电阻丝Rx的阻值（约10Ω）。用电阻丝替换了灯泡，闭合开关，发现电压表已损坏，只能将其拆除，在不改变其它电路元件连接的情况下，小胡也顺利的完成了实验。请补充完小胡的实验步骤并写出计算Rx的最后表达式。（已知滑动变阻器的最大阻值为R0）实验步骤：①闭合开关，移动滑动变阻器到最小值，记下电流表示数I1②。=3\*GB3③表达式：Rx=。例3.某兴趣小组利用图甲装置探究电流热效应的影响因素，实验步骤如下：①将阻值为10欧和20欧的电阻丝分别置于A、B两个盛满煤油的烧瓶中，按图甲所示连接电路．②闭合开关，将滑动变阻器的滑片移至某一位置，记录此时电流表的读数I，通电一段时间，记录A、B烧瓶的玻璃管内液面的变化高度分别为△h1、△h2．③断开开关，直至玻璃管中的液面降回各自初始位置．④闭合开关，移动滑动变阻器的滑片，使电流表的读数为2I，当通电时间与步骤②相同时，记录A、B烧瓶的玻璃管内液面的变化高度分别为△h3、△h4，实验数据如表．（1）步骤②中的电流表示数如图乙所示，此时电流为安．（2）本实验通过设计串联电路来研究电阻对电流产生热量的影响，可以控制哪些变量相同？．（3）小明认为：只要选择“△h1、△h2、△h3、△h4”四个量中的某两个量进行比较，就能说明“对电流产生热量多少的影响，电流比电阻更大”，请比较这两个量的大小关系：．巩固练习1.小金在做“测定小灯泡电功率”的实验时，所用电源电压为4.5伏，小灯泡额定电压为2.5伏。①按电路图连接成实物图后，闭合开关，发现小灯泡不亮、电流表指针不动、电压表指针有明显的偏转，则电路故障原因可能是___；②小金同学移动滑片P，记下多组对应的电压表和电流表的示数，并绘制成图乙所示的图象。根据图象信息，可计算出小灯泡的额定功率是___瓦。③在某次调节中，滑动变阻器接入电路的阻值减小了ΔR1，小灯泡电阻变化了ΔR2，则ΔR1_______ΔR2（选填“大于”、“小于”或“等于”）2.如图甲所示是测量小灯泡额定功率的实验电路，已知小灯泡的额定电压为2.5V，电源电压恒定为4.5V，所用滑动变阻器的规格为“20Ω1A”．（1）在答题卡的图中用笔画线代替导线完成电路连接．要求：滑动变阻器滑片P向右滑时，变阻器阻值变小．（2）连接电路后闭合开关，发现小灯泡不发光，电压表无示数，电流表有示数，则电路中发生的故障是________．（3）排除故障后，闭合开关，手移动滑片P，眼睛观察_______，使小灯泡正常发光，此时电流表的示数如图乙所示，则小灯泡的额定电功率是_______W．（4）若还想探究电流与电阻的关系，应将甲图中小灯泡换成定值电阻R，并使电压表的示数始终保持2.5V不变，多次更换阻值不同的定值电阻R，记录各次电流表的示数．在不更换其他器材的情况下，为了能够完成实验，更换的定值电阻R的阻值不能大于______Ω．知识点三：电学实验设计题知识梳理电学是初中物理的重点板块之一，而电学又主要由两部分组成：一是欧姆定律；二是电功、电能。而在学习过程中我们会发现，像“电路故障问题、动态电路问题、灯的实际功率问题”等等。虽然经过多次反复分析启发，学生还是觉得抽象，难以深刻的理解，物理学习失去了它应有的特色和乐趣，但实际上这些知识间的联系非常紧密——以电路连接为基础，以电流、电压、电阻三者间的关系为主线，以解决实际电路的各种问题为目的。例题精讲例1.小张在学习了电路之后，想自制一个阻值为20欧的滑动变阻器，他查阅资料：1mm2的锰铜合金每米的电阻为0.0175欧左右；1mm2的镍铬合金每米的电阻为1欧左右。应该选用直径为1mm2的______（选填“锰铜合金”或“镍铬合金”）材料比较合适。现有足够长的此类金属丝一捆，米尺、电压表、电流表、滑动变阻器（50欧，1A）、开关、电源各一，导线若干，请你帮助小张完成实验。（1）画出实验电路图（2）说出实验步骤，并用测量的物理量表示需要取多长的金属丝。例2.现有如下器材：符合实验要求的电源，已调零的电流表和电压表各一个，开关一个，阻值已知且不同的四个定值电阻R1、R2、R3和R4，导线若干。请设计一个实验来验证上述结论。要求：（1）画出实验的电路图；（2）写出实验的步骤以及记录数据的表格。巩固练习1.小金自学了电学，知道了欧姆定律，他想用实验来验证欧姆定律所表述的“通过导体的电流与这段导体两端的电压成正比”的结论，于是找了实验器材：电压表、电流表、电源、滑动变阻器、开关各一个，若干定值电阻、导线。请你利用这些器材帮他设计一个验证此结论的实验方案。（1）画出实验的电路图；（2）写出实验的步骤以及需要测量的物理量。2.现有一个电压表、若干导线、两节干电池和一个开关，请你设计一个实验来判断两段材料不同，长度、横截面积都相同的甲、乙合金丝电阻的大小。（1）画出实验电路图。（2）说明实验的步骤以及需要测量的物理量。（3）小金认为：根据上述操作即可判断这两种材料导电性能的强弱，你认为小金得出结论的依据是什么？（不考虑温度对电阻的影响）当堂检测1.在“探究电流跟电阻关系”的实验中，小明设计的实验电路图如图甲所示，已知电源电压恒为3V，滑动变阻器上标有“15Ω1A”字样。(1)请用笔画线代替导线，按电路图将乙图所示的实物电路补充完整；(2)小明连接完最后一根导线后就发现电流表有示数而电压表无示数，造成上述现象的原因分别是、.(3)排除故障后，移动滑动变阻器的滑片，使电压表的示数为1.5V，读出并记下电流值；再将5Ω的电阻改接成10Ω的电阻，发现电压表示数大于1.5V，于是他下一步的操作是：并记下电流值。可当他再将10Ω的电阻改接成20Ω的电阻重复上述实验时，却发现无论如何电压表的示数总是大于1.5V，其原因是______.2.小金在实验室发现了一个量程为0.6A的单量程电流表，他想把它改成量程为3A的电流表，查看说明书得知该款电流表电阻值R=1Ω.他决定用一个定值电阻加以改装.(1)改装时应该并联一个阻值为________的定值电阻； '(2)改装后，原来0.2A刻度的位置应该标上_______A；(3)若以后遇到要将小量程的电压表改装成大量程的电压表，你觉得应该______联接一个定值电阻，理由是___.3.为了研究通过导体的电流与导体两端的电压的关系，小金设计了图甲所示的电路。电源电压恒为6V，R1是定值电阻，R2是滑动变阻器。(1)图乙是小金未连接完整的实物图，请你用铅笔线代替导线，将实物图连接完整。(2)小金按正确连接的电路继续实验，将有关实验数据标记在图丙上，分析图丙可知，他所选择的滑动变阻器的规格可能是▲(选填字母)。A．10Ω2A B．25Ω2A C．50Ω0.5A(3)图丙中，阴影部分的面积大小表示▲。4.小楼想测量某个仅标有“0.25A”字样的灯泡的额定功率。电源电压为6V且恒定。（1）请根据图乙的实物图在图丙的方框内画出相应的电路图。（2）检查器材时，小楼发现电压表存在图甲所示的两个问题：一是指针位置不对，二是部分刻度模糊。出现指针位置不对的原因是。连好电路闭合开关，移动变阻器滑片P，发现小灯泡始终不亮，但电压表有示数，电流表无示数，则故障的原因可能是：；（3）小楼认为不更换电压表也能测出灯泡的额定功率。他进行了如下操作：解决了指针问题后，按规范步骤连接好电路（如图乙），检查无误后，闭合开关，移动变阻器滑片，当灯泡正常发光时，滑片正好在变阻器的中点。在滑片移动过程中，电流表示数从0.2A增大到0.25A，而电压表示数从2.0伏开始增大。（4）小楼的同桌依据实验数据计算如下：小楼发现步骤b的结果有错，请你指出错误原因_____，灯泡的额定功率是_____W。5.两个实验小组的同学分别测定小灯泡的额定功率（U额=3.8V）,第一小组同学可用的器材有:电压表,电流表,开关各一只,6V电源,额定电压为3.8V的小灯泡,标有“1000Ω，1A”和标有“20Ω，1A”的两个滑动变阻器,第一小组设计了如图1所示电路：如果小灯泡的额定功率约为2W,电流表的量程选择            为宜。按照图1中的电路图连接好电路，检查电路连接无误后，闭合开关,在很大一段范围内调节滑动变阻器，发现小灯泡不发光,电流表和电压表几乎没有示数，出现这种现象的原因可能是。第二小组设计的实验电路图如图2所示，所用器材如图3所示(其中电源电压未知,定值电阻R的阻值已知),并进行了以下操作:步骤1:开关S拨到2位置,移动滑片P至任一位置,读出电压表示数U1；步骤2:开关S拨到1位置,滑片位置P不动,读出电压表示数U2。请你按电路图2在实物图3中用笔画线代替导线连好电路。同学们写出了灯泡电阻表达式RL=       （请你用所测的物理量表示），再根据P0=U02/RL，计算出灯的额定功率。他们按此方案测量，发现实验结果与真实值相差较大，原因是：                       。仔细分析后，他们认为要准确测出灯泡的额定功率，只需将上述步骤1改为                              。温故知新课后巩固1.某班同学做“探究电流与电阻的关系”的实验，某小组连接了如图甲所示的实物电路。（1）请在答题卡的方框内画出对应的电路图（电阻箱符号为）（2）连接电路时，开关应。连好电路后，将电阻箱调至某一阻值，闭合开关，移动滑动变阻器的滑片，使电压表示数为一个适当的值U0，记录电流表的示数和。（3）改变电阻箱的阻值，调节滑动变阻器的滑片，使，并记录相应数据。（4）再次改变电阻箱阻值，发现无论怎样调节滑动变阻器的滑片都不能达到（3）中的要求，引起这种情况的直接原因是。（5）重复步骤（3）多次实验，根据所得数据画出电流随电阻变化的图像如图乙所示。你认为该小组实验时的U0=V。（6）进一步研究发现由图线上的任一点和坐标轴围成的矩形“面积”大小都相等，由此可以得出的实验结论是。（7）实验结束后，小组间交流时，发现邻组在相同的坐标系中画出的图像如图丙所示，你认为图像不同的原因是。2.小金想探究导体长度对导体电阻大小的影响，现有器材：导线若干、横截面积相同但长度不同的镍铬合金丝6根、欧姆表(欧姆表是直接测量电阻值的仪表，内部由电源U、灵敏电流表G、滑动变阻器R0串联而成)，内部结构如图：(1)请帮小金画出实验电路图(2)如表是小金在实验时记录的实验数据，在答题纸的坐标系中画出电阻随长度变化的图像：(3)通过分析，可以得出的结论是。3.小金同学准备设计和制作一支模拟电子体温计:买来一一个热敏电阻，其阻值随着温度的变化而变化，先测出不同温度时的阻值，再制作体温计,按照图甲所示连接实验电路，RT为热敏电阻，置于温控箱(图中虚线区域)中，电源电压保持不变，RI为定值电阻，R2为电阻箱(09999Ω)，S2为单刀双掷开关，开关SI和S2闭合前，将R2的阻值调到最大，将温控箱温度控制为42.0°C，闭合S1,将S2接2,读出电压表的示数为3V。(1)为测量此时RT的阻值，接下来的操作是:将S2接1，调节电阻箱R2的阻值，观察使，读出此时R2的阻值即为42.0°C时RT的阻值;(2)逐渐降低温控箱的温度，根据上述方法测量出RT在不同温度时的阻值，画出RT阻值随温度变化的图像如图乙所示，当RT的温度降至32.0°C时，闭合SI,将S2接2,电压表示数为2.4V,求得RI的阻值为Ω;(3)为了自制模拟电子体温计，小金将S2始终接2,闭合SI后，通过电压表的示数大小来显示温度高低，其表盘显示温度的刻度(选填“均匀”或“不均匀”），理由是。4.按图示的电路图做“测置小电灯的功率”的实验，所用器材有：标“3.8V”字样的待测小电灯、电压恒为6V的电源、标有“20Ω1A”的滑动变阻器、电流表（量程为0〜0.6A、0〜3A）、电压表（量程为0〜3V、0〜15V）、开关及导线若干．（1）某学生在实验时，把电流表与电压表的位置