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專(zhuān)題11初中物理探究實(shí)驗(yàn)(6)——電學(xué)中的四個(gè)探究實(shí)驗(yàn)梳理探究實(shí)驗(yàn)一、探究串、并聯(lián)電路中電流規(guī)律【猜想與假設(shè)】1.在圖1中,兩個(gè)小燈泡L1、L2是串聯(lián)在電路中的。流過(guò)A、B、C各點(diǎn)的電流可能存在什么關(guān)系?請(qǐng)做出猜想。猜想1:流過(guò)A、B、C各點(diǎn)的電流可能相等.猜想2:流過(guò)A、B、C各點(diǎn)的電流可能不相等,C處的電流最大,A處的電流最小.猜想3:……圖1探究串聯(lián)電路的電流規(guī)律圖1探究串聯(lián)電路的電流規(guī)律圖2探究并聯(lián)電路的電流規(guī)律2.在圖2中,兩個(gè)小燈泡L1、L2是并聯(lián)在電路中的。流過(guò)A、B、C各點(diǎn)的電流可能存在什么關(guān)系?請(qǐng)做出猜想。猜想1:流過(guò)A、B、C各點(diǎn)的電流可能相等.猜想2:流過(guò)A、B、C各點(diǎn)的電流可能不相等,A處的電流等于B、C處的電流之和.猜想3:……【設(shè)計(jì)與進(jìn)行實(shí)驗(yàn)】1.使用電流表時(shí)的注意事項(xiàng):①使用電流表前應(yīng)先校零;②電流應(yīng)從電流表的正接線柱流入,負(fù)接線柱流出;③電流表應(yīng)與被測(cè)對(duì)象串聯(lián);④閉合開(kāi)關(guān),若電流表指針左偏,說(shuō)明電流表正負(fù)接線柱接反了;⑤閉合開(kāi)關(guān),若電流表指針偏轉(zhuǎn)幅度較小,說(shuō)明電流表所選量程較大.2.連接電路時(shí),開(kāi)關(guān)應(yīng)處于斷開(kāi)狀態(tài),目的是保護(hù)電路.3.實(shí)驗(yàn)步驟:①設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)電路(串聯(lián)電路).②根據(jù)電路圖連接電路,并進(jìn)行測(cè)量。③把測(cè)量數(shù)據(jù)記錄在表格中,并把操作中出現(xiàn)的問(wèn)題簡(jiǎn)明扼要地寫(xiě)下來(lái)。④換上另外兩個(gè)規(guī)格不同的小燈泡,再次測(cè)量各點(diǎn)的電流,看看是否還有同樣的關(guān)系。A點(diǎn)電流IA/AB點(diǎn)電流IB/AC點(diǎn)電流IC/A燈泡L1、L2串聯(lián)0.220.220.22燈泡L3、L4串聯(lián)0.300.300.30⑤設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)電路(并聯(lián)電路)。⑥根據(jù)電路圖連接電路,并進(jìn)行測(cè)量。⑦把測(cè)量數(shù)據(jù)記錄在表格中,并把操作中出現(xiàn)的問(wèn)題簡(jiǎn)明扼要地寫(xiě)下來(lái)。⑧換上另外兩個(gè)規(guī)格不同的小燈泡,再次測(cè)量各點(diǎn)的電流,看看是否還有同樣的關(guān)系。A點(diǎn)電流IA/AB點(diǎn)電流IB/AC點(diǎn)電流IC/A燈泡L1、L2并聯(lián)0.520.220.30燈泡L3、L4并聯(lián)0.460.240.224.本實(shí)驗(yàn)要換用不同規(guī)格的小燈泡或改變電源電壓,多測(cè)幾組數(shù)據(jù),尋找普遍規(guī)律,只測(cè)一組數(shù)據(jù),得出的結(jié)論具有偶然性.【交流與反思】1.探究串聯(lián)電路的電流規(guī)律時(shí),為了簡(jiǎn)化操作,可以在A、B、C三點(diǎn)各接一個(gè)電流表.2.探究并聯(lián)電路的電流規(guī)律時(shí),為了簡(jiǎn)化操作,還可以在A、B兩點(diǎn)各接一個(gè)開(kāi)關(guān),把電流表接在C點(diǎn),如圖所示.并聯(lián)電路中各支路獨(dú)立工作,互不影響,故只閉合S、S1時(shí),電流表測(cè)通過(guò)L1的電流;只閉合S、S2時(shí),電流表測(cè)通過(guò)L2的電流;三個(gè)開(kāi)關(guān)都閉合時(shí),電流表測(cè)干路電流.【分析與論證】實(shí)驗(yàn)結(jié)論:①串聯(lián)電路中的電流處處相等.②并聯(lián)電路干路中的電流等于各支路中的電流之和.【例題1】為了驗(yàn)證并聯(lián)電路的電流特點(diǎn),小薇設(shè)計(jì)了如圖甲所示的電路進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。(1)在連接電路時(shí),開(kāi)關(guān)應(yīng)處于______狀態(tài),此時(shí)電流表的指針如圖乙所示,根據(jù)你的分析,你認(rèn)為原因是___________;(2)小薇先將電流表接在L1所在的支路上,閉合開(kāi)關(guān)后,觀察到燈L2發(fā)光,但L1不發(fā)光,電流表的示數(shù)為零,電路可能存在的故障是___________;(3)排除故障后,她測(cè)出了通過(guò)L1的電流為I1=1.6A,她又測(cè)出了L2支路和干路上的電流分別為I2和I,兩次電流表指針均如圖丙所示,則I2=_____A,I=______;(4)她接下來(lái)的操作應(yīng)該是___________,這樣操作的好處是__________;(5)根據(jù)測(cè)量結(jié)果,你認(rèn)為并聯(lián)電路中干路電流和各支路電流的關(guān)系是:_________(寫(xiě)出關(guān)系式即可)?!敬鸢浮浚?)斷開(kāi),電流表沒(méi)有調(diào)零;(2)L1或電流表開(kāi)路;(3)0.4,2
;(4)換用不同規(guī)格的燈泡多次測(cè)量,得出普遍規(guī)律;(5)I=I1+I2.【解析】(1)為保護(hù)電路,在連接電路時(shí),開(kāi)關(guān)應(yīng)處于斷開(kāi)狀態(tài),此時(shí)電流表的指針如圖乙所示,即電流表指針沒(méi)有正對(duì)零刻線,原因是電流表沒(méi)有調(diào)零。(2)兩燈并聯(lián),L2發(fā)光,但燈L1不發(fā)光,電流表的示數(shù)為零,說(shuō)明L1支路不可能短路(若L1短路,則燈L2也不發(fā)光),只能是斷路,即電路可能存在的故障是L1或電流表開(kāi)路。(3)排除故障后,她測(cè)出了L2支路和干路上的電流分別為I2和I,兩次電流表示數(shù)均如圖丙所示,因并聯(lián)電路干路電流等于各支路電流之和,測(cè)燈L2的電流時(shí),電流表選用小量程,分度值為0.02A,電流為I2=0.4A;測(cè)干路電流時(shí)電流表選用大量程,分度值為0.1A,電流為I=2A(4)根據(jù)一組數(shù)據(jù)得出的結(jié)論有偶然性,她接下來(lái)的操作應(yīng)該是換用不同規(guī)格的燈泡多次測(cè)量;這樣操作的好處是得出普遍性的規(guī)律。(5)根據(jù)測(cè)量結(jié)果可知,并聯(lián)電路中干路電流等于各支路電流之和,故并聯(lián)電路中干路電流和各支路電流的關(guān)系是I=I1+I2探究實(shí)驗(yàn)二、探究串、并聯(lián)電路中電壓規(guī)律【設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)】1.實(shí)驗(yàn)器材:多個(gè)規(guī)格不同的小燈泡、電壓表、電源、開(kāi)關(guān)、導(dǎo)線等.2.實(shí)驗(yàn)電路如圖所示.探究串聯(lián)電路的電壓規(guī)律探究并聯(lián)電路的電壓規(guī)律探究串聯(lián)電路的電壓規(guī)律探究并聯(lián)電路的電壓規(guī)律3.實(shí)驗(yàn)步驟:(1)使用電壓表時(shí)的注意事項(xiàng):①使用電壓表前應(yīng)先校零;②電流應(yīng)從電壓表的正接線柱流入,負(fù)接線柱流出;③電壓表應(yīng)與被測(cè)對(duì)象并聯(lián);④選取電壓表量程時(shí),應(yīng)先用0~15V量程試觸,若示數(shù)小于3V,則改接0~3V量程;⑤閉合開(kāi)關(guān),若電壓表指針左偏,說(shuō)明電壓表正負(fù)接線柱接反了;(2)連接電路時(shí),開(kāi)關(guān)應(yīng)處于斷開(kāi)狀態(tài),目的是保護(hù)電路.(3)實(shí)驗(yàn)步驟:①選用不同規(guī)格的小燈泡,依據(jù)電路圖連接電路,根據(jù)電源電壓選擇電壓表量程;②用電壓表分別測(cè)量L1、L2和電源兩端的電壓;③換上另外兩個(gè)規(guī)格不同的小燈泡,重復(fù)上述實(shí)驗(yàn).(4)換用不同規(guī)格的小燈泡或改變電源電壓,多測(cè)幾組數(shù)據(jù),是為了尋找普遍規(guī)律,只測(cè)一組數(shù)據(jù),得出的結(jié)論具有偶然性.【交流與反思】探究串聯(lián)電路的電壓規(guī)律時(shí),為了簡(jiǎn)化操作,使每次換接電壓表只動(dòng)一個(gè)接線柱,可以先測(cè)A、B兩點(diǎn)間的電壓,再測(cè)A、C兩點(diǎn)間的電壓,最后測(cè)量B、C兩點(diǎn)間的電壓.【分析和論證】實(shí)驗(yàn)結(jié)論:(1)串聯(lián)電路中電源兩端電壓等于各用電器兩端電壓之和.(2)并聯(lián)電路中電源兩端電壓與各支路用電器兩端的電壓相等.【例題2】小明和小華同學(xué)在“探究串聯(lián)電路電壓的規(guī)律”實(shí)驗(yàn)中,都設(shè)計(jì)了如圖甲所示的電路.(1)連接電路前,小明發(fā)現(xiàn)電壓表指針如圖乙所示,接下來(lái)他要對(duì)電壓表進(jìn)行的操作是______.(2)小明根據(jù)圖甲連接好電路,閉合開(kāi)關(guān)后,發(fā)現(xiàn)電壓表示數(shù)為零,若只有L1或L2中的一處發(fā)生故障,則故障可能是______(寫(xiě)出一種即可).(3)排除故障后,小明完成了實(shí)驗(yàn),并把數(shù)據(jù)記錄在下表中.UAB/VUBC/VUAC/V1.41.42.8分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)得出兩個(gè)實(shí)驗(yàn)結(jié)論:①串聯(lián)電路兩端的電壓______各部分電路兩端電壓之和:②串聯(lián)電路中,各部分電路兩端電壓相等.(4)實(shí)驗(yàn)結(jié)束后小明和小華互相交流,小華指出結(jié)論②是錯(cuò)誤的,造成結(jié)論錯(cuò)誤的原因是______,另外,小明的實(shí)驗(yàn)在設(shè)計(jì)方案上還存在另一個(gè)不足之處是______.(5)小明和小華還進(jìn)行了深入交流,為了節(jié)省時(shí)間,利用原來(lái)的電路圖,在測(cè)L2兩端的電壓時(shí),電壓表所接的B接點(diǎn)不動(dòng),只斷開(kāi)A接點(diǎn),并把接線改接到C接點(diǎn)上,這個(gè)方法______(選填“能”或“不能”)測(cè)出L2兩端的電壓,理由是______.【答案】(1)對(duì)電壓表進(jìn)行調(diào)零;(2)
L2斷路或L1短路;(3)等于;(4)選用相同規(guī)格的燈泡做實(shí)驗(yàn),只測(cè)出了一組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),實(shí)驗(yàn)次數(shù)太少,得出的實(shí)驗(yàn)結(jié)論具有偶然性和片面性;(5)不能,電壓表的正負(fù)接線柱接反了。(2)由電路圖可知,兩燈泡串聯(lián),電壓表測(cè)燈泡L1兩端的電壓.閉合開(kāi)關(guān)后,發(fā)現(xiàn)電壓表示數(shù)為零;若燈L1、L2均不亮,說(shuō)明電路發(fā)生斷路,而電壓表沒(méi)有示數(shù),說(shuō)明電壓表的兩端不能與電源連通,則是L2斷路;若L2亮、L1不亮,而電壓表沒(méi)有示數(shù),則是燈L1短路;(3)由表中實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知,UAC=UAB+UBC,即串聯(lián)電路的總電壓等于各部分電路電壓之和.(4)由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知,各部分電路兩端電壓相等,該結(jié)論是錯(cuò)誤的,造成結(jié)論錯(cuò)誤的原因是選用了規(guī)格相同的燈泡做實(shí)驗(yàn);由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知,只測(cè)出了一組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),實(shí)驗(yàn)次數(shù)太少,得出的實(shí)驗(yàn)結(jié)論具有偶然性和片面性,為得出普遍結(jié)論,應(yīng)改變燈泡的規(guī)格進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn)或改變電源電壓進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn);(5)為了節(jié)省時(shí)間,利用原來(lái)的電路圖,在測(cè)L2兩端的電壓時(shí),電壓表所接的B接點(diǎn)不動(dòng),只斷開(kāi)A接點(diǎn),并把接線改接到C接點(diǎn)上,這樣做不能測(cè)出L2兩端的電壓,因?yàn)楦鶕?jù)電路圖分析可以看出,直接改接一端連線,會(huì)造成電壓表的正負(fù)接線柱接反了.探究實(shí)驗(yàn)三、探究影響導(dǎo)體電阻大小的因素【猜想與假設(shè)】導(dǎo)體的電阻可能與導(dǎo)體的材料、長(zhǎng)度、橫截面積等因素有關(guān)?!驹O(shè)計(jì)與進(jìn)行實(shí)驗(yàn)】1.實(shí)驗(yàn)器材:開(kāi)關(guān)、電源、帶鱷魚(yú)夾的導(dǎo)線、規(guī)格不同的鎳鉻合金絲、銅絲、燈泡、電流表等。2.實(shí)驗(yàn)步驟:①實(shí)驗(yàn)一:導(dǎo)體電阻大小與長(zhǎng)度的關(guān)系(如圖1所示)材料橫截面積接入長(zhǎng)度電流I/A電阻(填“大”或“小”)鎳鉻合金S50cm0.09大鎳鉻合金S30cm0.16小結(jié)論1:在材料、橫截面積相同時(shí),電阻大小與導(dǎo)體長(zhǎng)度有關(guān),長(zhǎng)度越長(zhǎng),電阻越大。圖1圖1圖2實(shí)驗(yàn)二:導(dǎo)體電阻大小與橫截面積的關(guān)系(如圖2所示)材料橫截面積接入長(zhǎng)度電流I/A電阻(填“大”或“小”)鎳鉻合金S50cm0.09大鎳鉻合金2S50cm0.20小結(jié)論2:在材料、長(zhǎng)度相同時(shí),導(dǎo)體電阻大小與橫截面積有關(guān),橫截越大,則電阻越小。實(shí)驗(yàn)三:導(dǎo)體電阻大小與材料的關(guān)系(如圖3)圖圖3圖4材料橫截面積接入長(zhǎng)度電流I/A電阻(填“大”或“小”)鎳鉻合金S50cm0.09大銅絲S50cm0.96小結(jié)論3:導(dǎo)體電阻大小與導(dǎo)體材料有關(guān)。【拓展實(shí)驗(yàn)】如圖4所示,將廢舊的白熾燈的鎢絲小心地取出,接入電路中,閉合開(kāi)關(guān)記下電流表示數(shù),再通過(guò)酒精燈給鎢絲加熱,觀察電流表示數(shù)。實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象:加熱過(guò)程中,電流表示數(shù)明顯減小,加熱到鎢絲發(fā)紅時(shí),燈泡變暗,甚至不發(fā)光。實(shí)驗(yàn)結(jié)論:導(dǎo)體的電阻大小與導(dǎo)體溫度有關(guān)?!緦?shí)驗(yàn)結(jié)論】導(dǎo)體電阻大小取決于導(dǎo)體的材料、長(zhǎng)度和橫截面積,還與導(dǎo)體的溫度有關(guān);①在導(dǎo)體的材料和橫截面積相同時(shí),導(dǎo)體的長(zhǎng)度越長(zhǎng),電阻越大;②在導(dǎo)體的材料和長(zhǎng)度相同時(shí),導(dǎo)體的橫截面積越大,電阻越??;③導(dǎo)體的長(zhǎng)度和橫截面積相同時(shí),導(dǎo)體的電阻與導(dǎo)體的材料有關(guān)?!緦?shí)驗(yàn)方法】(1)轉(zhuǎn)換法:在電源電壓不變的情況下,通過(guò)電流表示數(shù)或燈泡亮度來(lái)判斷導(dǎo)體電阻的大小。(2)控制變量法:①探究導(dǎo)體電阻與導(dǎo)體材料的關(guān)系:選取長(zhǎng)度、橫截面積均相同的不同材料制成的導(dǎo)體;②探究導(dǎo)體電阻與導(dǎo)體長(zhǎng)度的關(guān)系:選取橫截面積、材料均相同,長(zhǎng)度不同的導(dǎo)體;③探究導(dǎo)體電阻與導(dǎo)體橫截面積的關(guān)系:選取長(zhǎng)度、材料均相同,橫截面積不同的導(dǎo)體;【交流與討論】(1)電路連接時(shí)開(kāi)關(guān)應(yīng)斷開(kāi)。(2)電流表的使用及讀數(shù)。(3)畫(huà)電路圖或連接實(shí)物電路圖。(4)實(shí)驗(yàn)中應(yīng)多次測(cè)量,讓實(shí)驗(yàn)結(jié)論更具有普遍性。(5)實(shí)驗(yàn)中使用電流表或小燈泡的評(píng)價(jià):當(dāng)電阻變化較大時(shí),選用電流表或小燈泡都能夠直觀反映出來(lái);但若電阻變化不大時(shí),優(yōu)先選用電流表,使用電流表能夠直觀判斷電阻的變化情況,通過(guò)小燈泡亮度無(wú)法直觀比較出電阻變化情況?!緦?shí)驗(yàn)評(píng)估】為了使電路更安全地工作,可在電路中串聯(lián)一個(gè)滑動(dòng)變阻器,且在開(kāi)關(guān)閉合前滑動(dòng)變阻器滑片移動(dòng)到阻值最大處?!纠}3】在探究影響導(dǎo)體電阻大小的因素中,小明猜想導(dǎo)體電阻大小可能與下列因素有關(guān):A.導(dǎo)體的材料
B.導(dǎo)體的長(zhǎng)度
C.導(dǎo)體的橫截面積為驗(yàn)證上述猜想,他用如圖所示的器材進(jìn)行實(shí)驗(yàn),①②④橫截面積相同,③橫截面積最大。(1)該實(shí)驗(yàn)中,通過(guò)觀察_________(選填“電流表示數(shù)”或“燈泡亮度”)來(lái)反應(yīng)電阻的大小,這種物理研究方法是_________;A.轉(zhuǎn)換法
B.控制變量法
C.等效潛代法(2)選用①②兩根導(dǎo)體分別接入電路進(jìn)行實(shí)驗(yàn),可驗(yàn)證猜想______(選填猜想因素選項(xiàng)“A”“B”或“C”);(3)選用①④兩根導(dǎo)體分別接入圖中M、N兩點(diǎn)間,閉合開(kāi)關(guān)電流表的示數(shù)不同,可知在導(dǎo)體的長(zhǎng)度和橫截面積相同時(shí),導(dǎo)體電阻大小跟導(dǎo)體的___________有關(guān);(4)將①③兩段金屬絲串聯(lián)接入同一電路中,流過(guò)①③的電流關(guān)系是I①______I③(選填“>”、“<”或“=”)?!敬鸢浮浚?)電流表示數(shù),A;(2)B;(3)材料;(4)=.【解析】(1)實(shí)驗(yàn)中通過(guò)電流表示數(shù)的大小來(lái)反映電阻的大小,采用的是轉(zhuǎn)換法。故選A。(2)選用①②兩根導(dǎo)體分別接入電路進(jìn)行實(shí)驗(yàn),①②的材料、橫截面積相同,長(zhǎng)度不同,可驗(yàn)證導(dǎo)體電阻與長(zhǎng)度的關(guān)系,即驗(yàn)證猜想B。(3)選用①④兩根導(dǎo)體分別接入圖中M、N兩點(diǎn)間,①和④的長(zhǎng)度、橫截面積相同,材料不同,探究的是電阻大小與材料的關(guān)系;閉合開(kāi)關(guān)電流表的示數(shù)不同,可知在導(dǎo)體的長(zhǎng)度和橫截面積相同時(shí),導(dǎo)體電阻大小跟導(dǎo)體的材料有關(guān)。(4)將①③兩段金屬絲串聯(lián)接入同一電路中,根據(jù)串聯(lián)電路的電流規(guī)律可知,串聯(lián)電路中各處的電流相同,即I①=I③。探究實(shí)驗(yàn)四、探究電流與電壓和電阻的關(guān)系【猜想與假設(shè)】通過(guò)導(dǎo)體的電流與電壓、電阻有什么關(guān)系?有哪些事實(shí)支持你的猜想?猜想1:若電阻一定,可能電壓越大,電流越大;因?yàn)殡妷菏切纬呻娏鞯脑?。猜?:若電壓一定,可能電阻越大,電流越??;因?yàn)殡娮鑼?duì)電流有阻礙作用?!驹O(shè)計(jì)與進(jìn)行實(shí)驗(yàn)】1.實(shí)驗(yàn)器材:電源、不同阻值的定值電阻、滑動(dòng)變阻器、電流表、電壓表、開(kāi)關(guān)、導(dǎo)線;2.實(shí)驗(yàn)電路圖與實(shí)物連接圖3.實(shí)驗(yàn)步驟:①閉合開(kāi)關(guān),保持電阻R=10Ω不變,調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器使電阻兩端的電壓成倍數(shù)增加,觀察電流表示數(shù),將數(shù)據(jù)填入表格。②閉合開(kāi)關(guān),分別將阻值不同的電阻接入電路,并且通過(guò)調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的滑片,使阻值不同的定值電阻R兩端的電壓保持3V不變,觀察電流表示數(shù),將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄表中。電阻R10Ω電壓U/V1.02.03.04.05.06.0電流I/A0.10.20.30.40.50.6實(shí)驗(yàn)序號(hào)電壓U/V電阻R/Ω電流I/A①350.60②3100.30③3150.20④3200.15根據(jù)上述表中的數(shù)據(jù)繪制U-I圖像和I-R圖像,如圖所示?!痉治雠c論證】觀察到U-I圖像可知,在電阻R一定時(shí),I與U成正比。觀察到I-R圖像可知,在電壓U一定時(shí),I與R成反比。實(shí)驗(yàn)結(jié)論:①在電阻一定時(shí),通過(guò)導(dǎo)體的電流與導(dǎo)體兩端的電壓成正比;②在電壓一定時(shí),通過(guò)導(dǎo)體的電流與電阻成反比?!緦?shí)驗(yàn)方法】控制變量法:①探究電流與電壓的關(guān)系時(shí):控制定值電阻的阻值不變,移動(dòng)滑片,改變定值電阻兩端的電壓,觀察電流表的示數(shù);②探究電流與電阻的關(guān)系時(shí):更換電阻,調(diào)節(jié)滑片位置,控制電壓表示數(shù)不變,觀察電流表的示數(shù).【交流與討論】(1)滑動(dòng)變阻器的作用:①探究電流與電壓的關(guān)系:保護(hù)電路、改變定值電阻兩端的電壓;②探究電流與電阻的關(guān)系:保護(hù)電路、保持定值電阻兩端的電壓不變.(2)連接電路前,開(kāi)關(guān)應(yīng)斷開(kāi),閉合開(kāi)關(guān)前,滑動(dòng)變阻器的滑片應(yīng)滑動(dòng)到阻值最大處。(3)掌握電流表、電壓表的使用,會(huì)正確讀數(shù)。(4)實(shí)物電路圖連接、糾錯(cuò)及畫(huà)電路圖。(5)多次測(cè)量的目的:使實(shí)驗(yàn)結(jié)論具有普遍性。(6)在探究電流與電阻關(guān)系實(shí)驗(yàn)中,更換阻值不同的電阻后,變阻器滑片移動(dòng)方向的判斷方法:換大調(diào)大。(7)會(huì)分析電路出現(xiàn)的故障。(8)表格錯(cuò)誤數(shù)據(jù)的分析:①探究電流與電壓的關(guān)系:分析比較各組數(shù)據(jù)電壓與電流的比值是否相同,不同的一組數(shù)據(jù)為錯(cuò)誤數(shù)據(jù)。②探究電流與電阻的關(guān)系:比較各組數(shù)據(jù)電阻與電流的乘積是否相同,不同的一組為錯(cuò)誤數(shù)據(jù)。(8)歐姆定律的相關(guān)計(jì)算。(9)將定值電阻換為小燈泡的評(píng)估:小燈泡的電阻會(huì)隨溫度變化而變化,從而會(huì)影響實(shí)驗(yàn)結(jié)論,因此不能將定值電阻換作小燈泡進(jìn)行實(shí)驗(yàn)?!纠}4】小明做“探究電流和電阻的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn),所用電源電壓為3V,三個(gè)定值電阻的阻值分別為5Ω、10Ω和20Ω,滑動(dòng)變阻器的規(guī)格為“20Ω
2A”。(1)圖甲是小明連接的部分電路,請(qǐng)用筆畫(huà)線代替導(dǎo)線,將電路連接完整______;(2)先用5Ω的定值電阻進(jìn)行實(shí)驗(yàn),將滑動(dòng)變阻器的滑片P移至阻值最______處,閉合開(kāi)關(guān),調(diào)節(jié)滑片P到合適位置,記錄電壓表和電流表的示數(shù),其中電流表示數(shù)如圖乙所示,電流大小為_(kāi)_____A;(3)將5Ω的定值電阻依次更換為10Ω、20Ω繼續(xù)探究,均應(yīng)將滑片P向______移動(dòng),使電壓表示數(shù)仍為_(kāi)_____V,并記錄數(shù)據(jù);(4)分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)得出結(jié)論,圖丙中能正確反映電流和電阻關(guān)系的圖像是______?!敬鸢浮浚?)見(jiàn)下;(2)大,0.4;(3)左,2;
(4)B.【解析】(1)探究電流和電阻的關(guān)系,定值電阻與滑動(dòng)變阻器、電流表串聯(lián),電壓表并聯(lián)在定值電阻的兩端,電源電壓3V,電壓表選用0~3V的量程,如圖所示:(2)為保護(hù)電路,開(kāi)關(guān)閉合前,要將滑動(dòng)變阻器的滑片P移至阻值最大處。如圖乙,電流表量程為0~0.6A,分度值為0.02A,電流大小為0.4A。(3)當(dāng)定值電阻為5Ω時(shí),電流表示數(shù)為0.4A,根據(jù)歐姆定律可知,電壓表示數(shù)為U=IR=0.4A×5Ω=2V研究電流與電阻的關(guān)系,要控制定值電阻兩端的電壓不變。根據(jù)串聯(lián)分壓規(guī)律可知,將5Ω的定值電阻依次更換為10Ω、20Ω,電壓表示數(shù)會(huì)變大;要使電壓表示數(shù)保持不變,應(yīng)增大滑動(dòng)變阻器接入電路的電阻值,增大所分得電壓,應(yīng)將滑片P向左移動(dòng),使電壓表示數(shù)仍為2V,并記錄數(shù)據(jù)。(4)分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可得,在電壓不變時(shí),通過(guò)導(dǎo)體的電流與導(dǎo)體的電阻成反比,即與電阻的倒數(shù)成正比,所以圖丙中能正確反映電流和電阻關(guān)系的圖像是B。綜合練習(xí)1.如圖所示是小明在練習(xí)測(cè)量電流時(shí)連接的電路,電路的連接存在錯(cuò)誤,下列操作及說(shuō)法正確的是(
)A.撤掉導(dǎo)線a,電流表測(cè)量的是電路的總電流B.撤掉導(dǎo)線a,電流表測(cè)量的是小燈泡L1的電流C.撤掉導(dǎo)線b,電流表測(cè)量的是小燈泡L2的電流D.撤掉導(dǎo)線c,電流表測(cè)量的是小燈泡L2的電流【答案】D【解析】AB.由圖可知,電流經(jīng)燈泡L1、導(dǎo)線回負(fù)極,電流表沒(méi)有接入電路,故電流表測(cè)量的既不是總電流,也不是小燈泡L1的電流,AB選項(xiàng)不符合題意;C.撤掉導(dǎo)線b,電流從電源正極出發(fā)分兩支,一支經(jīng)燈泡L1、一支經(jīng)燈泡L2,然后共同經(jīng)電流表回負(fù)極,即電流表測(cè)量的是電路的總電流,選項(xiàng)不符合題意;D.撤掉導(dǎo)線c,電流從電源正極出發(fā)經(jīng)燈泡L2回負(fù)極,則電流表測(cè)量的是小燈泡L2的電流,選項(xiàng)符合題意.所以選D.2.用如圖所示電路探究串聯(lián)電路的電壓規(guī)律,下列說(shuō)法正確的是()A.電壓表不能直接測(cè)量電源電壓B.若測(cè)量L1兩端電壓,需將電壓表并聯(lián)在a、b兩點(diǎn)間,且電壓表正接線柱接a點(diǎn)C.實(shí)驗(yàn)得到的結(jié)論為:串聯(lián)電路電壓處處相等D.改變兩個(gè)小燈泡的規(guī)格,重復(fù)實(shí)驗(yàn),是為了減小實(shí)驗(yàn)誤差【答案】B【解析】A.電壓表可以并聯(lián)在電源兩端,直接測(cè)量電源電壓,A錯(cuò)誤;B.若測(cè)量L1兩端電壓,需將電壓表并聯(lián)在L1兩端,即a、b兩點(diǎn)間,且電壓表正接線柱接a點(diǎn),負(fù)接線柱接b點(diǎn),保證電流從正接線柱流入,負(fù)接線柱流出,B正確;C.實(shí)驗(yàn)得到的結(jié)論為:串聯(lián)電路,電源電壓等于各用電器兩端電壓之和,C錯(cuò)誤;D.改變兩個(gè)小燈泡的規(guī)格,重復(fù)實(shí)驗(yàn),是為了得到普遍規(guī)律,D錯(cuò)誤。故選B。3.“探究串聯(lián)電路的電壓關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)電路如圖甲所示。(1)小明根據(jù)圖甲連接好電路,閉合開(kāi)關(guān),電壓表示數(shù)如圖乙所示,為了使讀數(shù)更準(zhǔn)確,接下來(lái)他應(yīng)該怎么做?___________;(2)小明完成了實(shí)驗(yàn),并把數(shù)據(jù)記錄在表中:分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)得出兩個(gè)實(shí)驗(yàn)結(jié)論:UAB/VUBC/VUAC/V1.41.42.8①串聯(lián)電路電源兩端的電壓等于各部分用電器兩端電壓之和;②串聯(lián)電路中,各部分用電器兩端電壓相等;實(shí)驗(yàn)結(jié)束后,小明和小華互相交流,小華指出結(jié)論②是錯(cuò)誤的,造成結(jié)論錯(cuò)誤的原因是:___________;另外,小明的實(shí)驗(yàn)在設(shè)計(jì)上還存在另一個(gè)不足之處是___________?!敬鸢浮浚?)斷開(kāi)開(kāi)關(guān),把電壓表更換成0~3V量程;(2)沒(méi)有選擇兩個(gè)規(guī)格不同的燈泡進(jìn)行實(shí)驗(yàn);只有一組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),結(jié)論具有偶然性?!窘馕觥浚?)閉合開(kāi)關(guān),電壓表示數(shù)如圖乙所示,電壓表的指針偏轉(zhuǎn)角度太小,說(shuō)明電壓表量程選擇不合理,正確的辦法是斷開(kāi)開(kāi)關(guān),把電壓表更換成0-3V量程,重新測(cè)量。(2)由表格數(shù)據(jù)可知兩個(gè)用電器的兩端電壓相等,說(shuō)明實(shí)驗(yàn)時(shí)選擇的燈泡規(guī)格是相同的,這樣的結(jié)果不具有普遍性,應(yīng)該選擇不容規(guī)格的燈泡來(lái)進(jìn)行實(shí)驗(yàn);實(shí)驗(yàn)還有一個(gè)不足的地方是實(shí)驗(yàn)的次數(shù)太少,只有一組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),結(jié)論具有偶然性。4.用如圖所示的電路探究并聯(lián)電路中的電流關(guān)系。電流表的測(cè)量對(duì)象電流表的測(cè)量對(duì)象電流表的示數(shù)I/AL1所在的支路0.30L2所在的支路0.20干路0.50(1)實(shí)驗(yàn)中,選擇兩個(gè)小燈泡的規(guī)格應(yīng)該是________的(填“相同”或“不相同”);(2)閉合開(kāi)關(guān),發(fā)現(xiàn)L1亮,而L2不亮。小易認(rèn)為L(zhǎng)2不亮的原因是L2短路,你認(rèn)為他的判斷是_____(填“正確”或“錯(cuò)誤”)的;(3)小易想要測(cè)量L2的電流,將電路中右側(cè)的a導(dǎo)線與電流表“0.6”接線柱相連的那一端接到“﹣”接線柱上,其它都不動(dòng)。這樣是否可行____(選填“可行”或“不可行”),說(shuō)明理由:____;(4)小易改正(2)中結(jié)論后將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄在表中。分析表中數(shù)據(jù),可得出的結(jié)論是:_____(用文字表述);(5)小易這樣得出結(jié)論有何不妥之處:_____?!敬鸢浮浚?)不相同;(2)錯(cuò)誤;(3)不可行,電流表的正負(fù)接線柱接反了;(4)并聯(lián)電路中干路電流等于各支路電流之和;(5)實(shí)驗(yàn)次數(shù)太少,結(jié)論具有偶然性.【解析】(1)為得出普遍性的結(jié)論,實(shí)驗(yàn)中,選擇兩個(gè)小燈泡的規(guī)格應(yīng)該是不相同的。(2)圖中兩燈并聯(lián),若小易認(rèn)為L(zhǎng)2不亮的原因是L2短路,則另一個(gè)燈泡和電源會(huì)同時(shí)短路,兩燈都不發(fā)光,故小易的判斷是錯(cuò)誤的(故障應(yīng)為燈泡L2斷路)。(3)當(dāng)將電路中右側(cè)的導(dǎo)線與電流表“0.6”接線柱相連的那一端改接到“﹣”接線柱上,其它都不動(dòng),這時(shí)電流表與燈泡L2串聯(lián),測(cè)量燈泡L2的電流,但這樣做電流表的正負(fù)接線柱接反了,故不可行。(4)由表中數(shù)據(jù)知0.50A=0.30A+0.20A故可以得出結(jié)論:并聯(lián)電路中干路電流等于各支路電流之和。(5)根據(jù)表中數(shù)據(jù)可知,實(shí)驗(yàn)次數(shù)太少,結(jié)論具有偶然性,為得出普遍性的結(jié)論,應(yīng)換用不同規(guī)格的燈泡進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn)。5.在探究影響導(dǎo)體電阻大小因素的實(shí)驗(yàn)時(shí),做了如下猜想:猜想一:導(dǎo)體的電阻可能與導(dǎo)體的長(zhǎng)度有關(guān);猜想二:導(dǎo)體的電阻可能與導(dǎo)體的橫截面積有關(guān);猜想三:導(dǎo)體的電阻可能與導(dǎo)體的材料有關(guān)。實(shí)驗(yàn)室提供了4根電阻絲,其規(guī)格、材料如表所示:編號(hào)材料長(zhǎng)度l/cm橫截面積S/mm2A鎳鉻合金0.251.0B鎳鉻合金0.501.0C鎳鉻合金0.252.0D錳銅合金0.251.0(1)按照如圖所示實(shí)驗(yàn)電路,在M、N之間分別接入不同的導(dǎo)體,來(lái)比較導(dǎo)體電阻的大小,大夢(mèng)認(rèn)為可以根據(jù)燈泡亮度的變化來(lái)判斷接入導(dǎo)體電阻的大小,小夢(mèng)則提出,此實(shí)驗(yàn)中這種方法不可取。這是因?yàn)殡娫措妷阂欢〞r(shí),所選導(dǎo)體的阻值相差太小。燈泡亮度變化_______(填“明顯”或“不明顯”),那么,你認(rèn)為通過(guò)觀察___________可以更直觀地判斷出接入電路中導(dǎo)體電阻的大??;(2)在最近幾年,我國(guó)城鄉(xiāng)許多地區(qū)進(jìn)行了輸電線路的改造,將原來(lái)細(xì)的鋁質(zhì)輸電線換成較粗的鋁質(zhì)輸電線,這樣就_________(選填“增大”或“減小”)了輸電線的電阻。為了驗(yàn)證該結(jié)論,應(yīng)該選用編號(hào)為_(kāi)________(填入格式“*與*”)的兩段導(dǎo)體接入MN兩端,進(jìn)行實(shí)驗(yàn)?!敬鸢浮浚?)不明顯,電流表的示數(shù);(2)減小,A與C。【解析】(1)由于電源電壓一定時(shí),所選電阻絲的阻值相差太小,燈泡亮度變化不明顯,所以,不可以根據(jù)燈泡亮度的變化來(lái)判斷接入的電阻絲阻值的變化情況,通過(guò)觀察電流表的示數(shù)可以更直觀地判斷出接入電路中導(dǎo)體電阻的大小。(2)細(xì)的鋁質(zhì)輸電線換成較粗的鋁質(zhì)輸電線,導(dǎo)線的橫截面積增大了,這樣就減小了輸電線的電阻,導(dǎo)線上消耗損失的電能也就減小了。為了驗(yàn)證該結(jié)論,即探究導(dǎo)線電阻與導(dǎo)線的橫截面積的關(guān)系,應(yīng)探制導(dǎo)線的長(zhǎng)度和材料相同,導(dǎo)線的橫截面積不同,應(yīng)該選用編號(hào)為A與C的兩段導(dǎo)體接入MN兩端,進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。6.某學(xué)習(xí)小組計(jì)劃探究電流與電阻的關(guān)系??晒┦褂玫膶?shí)驗(yàn)器材有:電源(電壓恒為6V)、電流表、電壓表、滑動(dòng)變阻器、開(kāi)關(guān)各一個(gè),阻值分別為5Ω、15Ω、25Ω的定值電阻各一個(gè)、導(dǎo)線若干。(1)如圖甲所示的實(shí)物電路中存在錯(cuò)誤,小蘭發(fā)現(xiàn)只需要改接一根導(dǎo)線就可以了,請(qǐng)?jiān)谀且桓e(cuò)誤的導(dǎo)線上畫(huà)“×”,再畫(huà)線把它改到正確的位置上_________。(導(dǎo)線不允許交叉)(2)圖乙是小組根據(jù)測(cè)得的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)繪制的電流I隨電阻R的變化圖像,由圖像可知電阻R兩端的電壓為_(kāi)____V,為保證分別使用三個(gè)定值電阻均能順利完成實(shí)驗(yàn),滑動(dòng)變阻器的最大阻值至少____Ω?!敬鸢浮浚?)2.5;(2)35.【解析】(1)原來(lái)的電路中,定值電阻與電流表并聯(lián),電壓表串聯(lián)在電路中是錯(cuò)誤的,電流表應(yīng)與定值電阻串聯(lián),電壓表與定值電阻并聯(lián),如圖所示:(2)由圖乙可知,電阻兩端的電壓始終不變,為U=IR=0.1A×25Ω=2.5V根據(jù)串聯(lián)電路電壓的規(guī)律,變阻器分得的電壓為U滑=6V-2.5V=3.5V根據(jù)分壓原理,EQ\F(U滑,UR)=EQ\F(R滑,R)即:EQ\F(R滑,R)=EQ\F(U滑,UR)=EQ\F(3.5,2.5)=EQ\F(7,5)當(dāng)接入25Ω電阻時(shí),變阻器接入電路中的電阻為R滑=7/5×25Ω=35Ω所以為了完成整個(gè)實(shí)驗(yàn),應(yīng)該選取最大阻值至少35Ω的滑動(dòng)變阻器。7.小敏用如圖所示的實(shí)物電路圖,研究“通過(guò)導(dǎo)體的電流與導(dǎo)體電阻的關(guān)系”,電源電壓恒為3V,5個(gè)定值電阻值分別為5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、30Ω,滑動(dòng)變阻器最大阻值為10Ω。(1)請(qǐng)?jiān)诩讏D中將滑動(dòng)變阻器正確連入電路(滑片向右移電流表示數(shù)變?。____;(2)開(kāi)關(guān)S閉合后,移動(dòng)滑動(dòng)變阻器滑片時(shí),眼睛應(yīng)主要注視_____(選填“滑動(dòng)變阻器滑片”、“電壓表示數(shù)”或“電流表示數(shù)”);(3)本實(shí)驗(yàn)中,滑動(dòng)變阻器除了控制定值電阻兩端的電壓不變,還有_____的作用;(4)根據(jù)前4次實(shí)驗(yàn)所測(cè)的電流和電阻值,在乙圖中描出了4個(gè)點(diǎn),則陰影部分面積表示的物理量是_____,它的值為_(kāi)____;(5)小敏發(fā)現(xiàn)無(wú)論怎樣移動(dòng)滑動(dòng)變阻
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