2023年中考物理一轮复习综合备课教案:第十七章欧姆定律(含解析)
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1、第十七章欧姆定律目标与要求1.会:解答电路中电流与电压关系实验探究问题;解答电路中电流与电阻关系实验探究问题;利用欧姆定律变形公式解答问题;解答伏安法测电阻的相关问题;利用欧姆定律解决串并联电路的问题。2.理解:电路中电流与电压和电阻的关系;伏安法测电阻的原理;串并联电路中电流、电压和电阻规律;3.掌握:欧姆定律内容;应用欧姆定律解题。知识点回顾知识点一:电路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
2、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 。知识点二:欧姆定律1.欧姆定律:导体中的电流与导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
3、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
4、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。知识点三:电阻测量1.伏安法测导体电阻(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。
5、(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
6、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
7、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;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。知识点四: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+
8、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
9、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
10、)家庭电路中,各用电器采用并联方式接入电路。考点与考向考向:电流与电压和电阻的关系。考点一:电流与电压和电阻的关系备考:深刻理解电压一定时,电流与电阻的关系;电阻一定时,电流与电压的关系。考向:欧姆定律的应用和利用欧姆定律分析计算。欧姆定律考点二:欧姆定律备考:深刻理解欧姆定律内容,熟练应用欧姆定律。加强利用欧姆定律分析电路电量变化;提高利用欧姆定律解题能力;加强典例训练。考向:伏安法测电阻。备考:熟悉伏安法测电阻电路、步骤、方法等。了解考题常见问题,加强典例训练。考点三:电阻测量选择题:常考热点主要集中在电路电流与电压和电阻的关系、欧姆定律的应用与计算、欧姆定律在串并联电路中的应用等。常考题
11、型填空题:常考热点集中在电路电流与电压和电阻的关系、欧姆定律的应用与计算、欧姆定律在串并联电路中的应用等。实验探究题:常出现的实验探究题有:“电路电流与电压、电阻关系”、“电阻测量”。计算题:分为简单计算题和大型计算题。主要考查学生应用欧姆定律分析问题、解决问题的能力,和计算能力。典例与范例考点一:电流与电压和电阻的关系典例一:(2020长沙)为了探究电流与电压的关系,小英连接了如图甲的电路。(1)请你用笔画线代替导线将电路连接完整,要求滑片向右移动时,能使电流表的示数变小;(2)小英连好电路后,经检查电路连接无误。闭合开关,发现电压表和电流表示数均为零,移动滑片,电表的指针也都不偏转,她尝试
12、用一根导线的两端分别触接电路中各点时,电压表和电流表指针偏转情况的部分记录如表所示,请你指出电路的故障: 。(3)排除故障后,小英继续进行实验,将数据记录在表中。请你分析数据,在图乙中画出电阻R的IU图象。数据序号12345电压U/V0.61.01.82.02.4电流I/A0.060.100.140.200.24【答案】(1)如图;(2)ab间断路;(3)如图。【解析】(1)滑片向右移动,电流表示数变小,说明电路的电阻在增大,滑动变阻器要接左部分,所以将滑动变阻器左下面的接线柱接入电路,和定值电阻组成一个串联电路,如图。(2)闭合开关,电流表示数均为零,移动滑片,电表的指针也都不偏转,可以判断
13、电路是断路,并且电压表示数也为零,说明断路部分在电压表并联以外的地方。由表格现象知,导线连接在bc两点上,电流表和电压表还是没有示数,说明断路步骤bc之间。由表格现象知,导线连接在ac两点上,电流表有示数,说明电路接通,并且断路在ac之间,电压表并联在导线两端,所以电压表无示数。由表格现象知,导线连接在ab两点上,电流表有示数,说明电路接通,并且电压表有示数,说明电压表测量定值电阻R两端的电压,可以推断断路在ab之间。综合分析ab之间有断路。(3)由表格数据分析,除第三组数据得,在电阻一定时,电流跟电压成正比,第三组数据可以是读数有误差,描出电流跟电压对应点,用线连接起来,如图。故答案为:(1
14、)如图;(2)ab间断路;(3)如图。典例二:(2020东莞)小张同学在做“探究导体中电流跟电阻的关系”的实验中,实验器材有:学生电源(3V不变)、定值电阻3个(5、10、20各一只)、滑动变阻器(20 1A)、开关、导线若干,如图所示。实验次数123电阻R/51020电流/A0.40.2(1)请你用笔画线代替导线,将图甲中的实物电路连接完整。(2)连接电路前开关应 ,小张按图连接好电路后,闭合开关,无论怎样移动滑动变阻器的滑片,发现电压表无示数,电流表示数有变化。则故障原因可能是定值电阻R (填“短路”或“断路”)。(3)多次更换定值电阻的阻值,实验数据记录如表。其中第3次实验时电流表示数如
15、图乙所示,其读数为 A这里采用的研究方法是 (选填“转换法”或“控制变量法”)。(4)由表格可得,在定值电阻两端电压不变时,通过的电流与电阻成 比。【答案】(1)如上所示:(2)断开;短路;(3)0.1;控制变量法;(4)反。【解析】(1)变阻器按一上一下连入电路中与电阻串联,如下所示:(2)为保护电路,连接电路前开关应断开;若R短路,电压表没有示数,电路为变阻器的简单电路,移动滑动变阻器的滑片,电流表示数有变化,符合题意;若R断路,电流表没有示数,移动滑动变阻器的滑片,电流表示数不变;电压表串联在电路中测电源电压,电压表有示数,不符合题意;故障原因可能是定值电阻R短路;(3)其中第3次实验时
16、电流表示数如图乙所示,电流表选用小量程,分度值为0.02A,其读数为 0.1A;由表中数据,因UVIR0.4A50.2A100.1A202V;故控制电阻的电压不变,这里采用的研究方法是控制变量法;(4)因电流与电阻之积为一定值,故可得:在定值电阻两端电压不变时,通过的电流与电阻成反比。故答案为:(1)如上所示:(2)断开;短路;(3)0.1;控制变量法;(4)反。考点二:欧姆定律典例三:(2020岳阳)如图所示,电源电压不变,a、b、c为电流表或电压表。只闭合S1时,a表无示数,b表有示数,c表有示数且示数随滑片P的移动发生变化。则:Aa表是电压表;B先闭合S1、S2,再闭合S3,a表示数无变
17、化;CS1、S2 、S3都闭合,移动滑片P, a、 b两表示数无变化;DS1、S2、S3都闭合,b表示数除以a表示数等于电阻R1的阻值【答案】C。【解析】只闭合S1时,a表无示数,b表有示数,c表有示数且示数随滑片P的移动发生变化。分析得出, c表、a表可能是电流表,b表是电压表;先闭合S1、S2,只有R3接入电路,a表(电流表无示数),再闭合S3,电阻R1、R2、R3并联连接,a表测量电阻R1、R2的电流,所以a表(电流表)示数增大;开关S1、S2 、S3都闭合,电阻R1、R2、R3并联连接,移动滑片P,电压表b、 电流表a两表示数无变化,a表测量电阻R1、R2的电流,电压表b除以电流表a的
18、示数等于电阻R1、R2并联的等效电阻。综上所述,故选C。典例四:(2020天水)如图所示电路中,闭合开关S,当滑动变阻器R2的滑片P向左移动时,电流表A1的示数将 ,电压表V的示数与电流表A2的示数之比将 。(均填“变大”“变小”或“不变”)【答案】不变;变大。【解析】(1)由电路图可知,R1与R2并联,电压表测电源电压,电流表A1测R1支路电流,电流表A2测R2支路电流;因电源电压保持不变,所以,滑片移动时,电压表V的示数不变,因并联电路中各支路独立工作、互不影响,所以,滑片移动时,通过R1的电流不变,即电流表A1的示数将不变,当滑动变阻器R2的滑片P向左端移动时,接入电路中的电阻变大,由I
19、可知,通过R2的电流变小,即电流表A2的示数变小;(2)因电压表V的示数不变,电流表A2示数变小,所以,电压表V示数与电流表A2示数的比值变大。故答案为:不变;变大。典例五:(2020长沙)在如图所示的电路中,电源电压可以调节,调节电源电压为4V,闭合开关S,电流表A、A1的示数分别为1.2A和0.8A。(1)求此时通过电阻R2的电流;(2)求电阻R2的阻值;(3)重新调节电源电压后,闭合开关S,电流表A1的示数为1.2A,求1min内电流通过电阻R2产生的热量。【解析】由电路图可知,R1与R2并联,电流表A测干路电流,电流表A1测R1支路的电流。(1)因并联电路中干路电流等于各支路电流之和,
20、所以,此时通过电阻R2的电流I2II11.2A0.8A0.4A;(2)因并联电路中各支路两端的电压相等,所以,由I可得,电阻R2的阻值R210;(3)电阻R1的阻值R15,重新调节电源电压后,闭合开关S,电流表A1的示数为1.2A,则电源的电压UI1R11.2A56V,1min内电流通过电阻R2产生的热量:Q2W2t60s216J。答:(1)此时通过电阻R2的电流为0.4A;(2)电阻R2的阻值为10;(3)1min内电流通过电阻R2产生的热量为216J。考点三:电阻测量典例六:(2020无锡)小明和小华在进行“测量定值电阻的阻值”实验,器材有:干电池两节,开关、电压表、电流表、滑动变阻器(2
21、0 1.5A)、电阻箱(09999 5A)各一个,待测电阻R1、R2,导线若干。(1)连接电路前,小明发现电流表指针如图甲所示,于是他将电流表指针调至 。(2)图乙是他们连接的测量R1阻值的部分电路。请用笔画线代替导线,将电路连接完整。闭合开关前,应将滑动变阻器的滑片P置于最 (选填“左”、“右”)端。在正确完成上述操作后,闭合开关移动滑片P,当电流表示数为0.2A时,电压表示数如图丙所示,则电阻两端的电压为 V。多次实验所测量的结果如表所示,则R1的阻值为 实验序号电压表示数U/V电流表示数I/A电阻R1/0.20.60.30.880.4测量R1阻值的过程中,老师提醒他们要尽量缩短通电时间,
22、并用较小的电流来测量,这样做的理由是: 。(3)为测量电阻R2的阻值,他们在已连接好的图乙的电路中,用R2替换R1接入电路。测量过程中,发现电流表示数始终小于分度值。于是,他们按照如图丁所示的电路图,重新连接了电路,闭合开关后,改变电阻箱接入的阻值进行多次测量。记录下电阻箱的阻值R及对应的电压表示数U,并根据记录的数据绘制出图象,如图戊所示,则所测电阻R2的阻值为 。【答案】(1)零刻度线处;(2)如上所示;右;0.4;2.1;电阻随温度的升高而变大,根据QI2Rt,在电阻一定时,电流越小,通过时间越小,电流产生的热量越小,对电阻的阻值影响较小;(3)176。【解析】(1)连接电路前,小明发现
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