12.3 欧姆定律的应用1教学目标知识与技能学会用伏安法测量电阻。能运用欧姆定律分析“短路的危害”等实际问题。过程与方法通过学生亲自动手测算和分析讨论，弄清灯丝的电阻随温度变化的规律和短路的危害。情感态度与价值观体验利用所学规律分析、解决实际问题的乐趣，感受科学知识与社会生活的联系。2教材说明本节主要内容是：应用欧姆定律分析解决具体问题，教材安排了两个活动，活动1是测量小灯泡工作时的电阻，活动2是研究短路有什么危害。本节安排的教学内容，为学生开展实践活动创造了条件。教材的编写思路：本节教材大体按照“提出问题、解决问题”的思路编排。“活动1”目的很明确测量小灯泡工作时的电阻。怎样测量小灯泡的电阻呢？学生根据欧姆定律，很容易想到伏安法测电阻的原理，并能画出电路图，所以教材没有再引导学生讨论这个问题，而是直接介绍了“伏安法”；然后教材以实物图片的形式给出了一些实验器材，引导学生将伏安法测电阻的实验方案进一步细化，如讨论滑动变阻器的作用、设计实验数据记录表格等，学生通过实验收集数据，最后分析论证得出有关结论。“活动2”研究短路及其危害，教材并没有采取“说教”的方式从理论上阐述分析，而是给出具体的数据，让学生运用欧姆定律亲自进行计算，学生在计算中发现短路时电流很大，深刻体会到短路的危害。两个活动都是在实际情景中，让学生运用欧姆定律分析与解决问题，拓宽了学生的思路，培养了学生思考问题、解决问题的能力。本节教学重点：伏安法是测量电阻的一种基本方法，属于欧姆定律变换式的具体应用，对于加深理解欧姆定律和电阻的概念有重要作用，同时又给学生提供综合使用初中常用电学器材的机会，有利于提高学生动手操作能力。所以掌握伏安法测电阻的原理，会利用伏安法测量小灯泡的电阻，是本节教学的重点。本节教学难点：在活动1中，根据电路图进行实物接线，并能排除接线过程中出现的故障，是本节教学的难点。3教学建议活动1 测量小灯泡工作时的电阻对于“活动1”，教学时要充分发挥学生的积极性、主动性和创造性，让学生真正成为活动的主体，教师通过设问、点拨，引导学生设计实验、进行实验、分析论证、得出结论，学生在实践活动中将会有新的收获、新的发现，并体验到解决问题的乐趣。这样的学习活动，学生学得积极主动，生动有趣。以下是具体教学建议。教师可开门见山提出问题：我这儿有一个小灯泡，谁能想办法测出它的电阻值？学生：只要测出它两端的电压和通过它的电流，利用公式R=就可以计算出它的电阻。教师：怎样测量电压和电流呢？请画出你们设计的电路图。可以让一名学生把电路图画在黑板上（学生画的电路图一般没有滑动变阻器）。教师结合学生的回答和电路图小结：用电压表测出灯泡两端的电压，用电流表测出通过灯泡的电流，再用欧姆定律就能算灯泡的电阻。这种方法叫伏安法测电阻。教师提出新的问题：根据以前的实验经验我们知道，通过灯泡的电流不同其亮度也会发生变化。请大家猜一猜：同一灯泡，当亮度不同时，其电阻值是否相同？学生经过讨论，可能提出两种猜想：电阻不随亮度改变，因为电阻是导体本身的性质，不会随电流、电压而改变；导体的电阻跟温度有关，亮度不同，灯丝的温度不同，电阻会变化。两种观点似乎都有道理，会引起学生争辩，这更激起了学生进一步探究的积极性。教师：要验证大家的猜想，须测量灯泡在不同亮度时的电阻值，那么对这个电路（指着学生画在黑板上的没有滑动变阻器的电路图）应作怎样的改进？学生设计出完整的电路后，可引导学生阅读教材，明确具体实验步骤和实验后要讨论的问题。为保证学生实验能够顺利进行，实验前，可以让学生说说注意事项，教师视情况进行补充说明。如：要根据电路图，按顺序连接电路；连接电路时开关要处于断开状态；滑动变阻器的滑片要放在阻值最大的位置；要认清电压表和电流表的正、负接线柱，并选用合适的量程；调节滑动变阻器时，应从电阻最大的位置开始调节，逐步调至灯泡正常发光，以免烧坏小灯泡等。以下是某次实验的数据，供参考：小灯泡为“3.8V 0.3A“。U/V0.100.200.300.600.951.251.481.712.012.292.713.033.524.00I/A0.060.100.120.140.160.180.200.220.240.260.280.300.320.34R/1.672.002.504.295.496.947.407.778.388.819.6110.1011.0011.77图12-23结论：灯丝的电阻跟温度有关，灯泡越亮，灯丝的温度越高，电阻越大。活动2 研究短路有什么危害活动2的目的是应用欧姆定律分析短路的危害。教学时，可先出示问题，学生通过对假想的短路现象进行计算、分析、讨论，认识短路的危害。在问题“1”中，计算出短路时的电流为12941A。为使学生对这个电流的数量级有更直观的认识，让学生进一步计算：这么大的电流相当于多少盏台灯同时工作时的电流，计算结果为：n=64705盏！还可以让学生回顾常用家电正常工作时的一些电流值，或投出常用输电导线允许通过的一些电流值（见本章课程资源之“500伏铜芯绝缘导线长期连续负荷允许载流量表”），并与短路时的电流对比，认识短路的危害。关于问题“2”，假如电流表并联在用电器两端，通过它的电流将达30A，远远超过电流表的量程，会烧坏电流表。图12-244教学评价课堂测评1当电路发生短路时，电路中的很大，这是因为 。2图12-24是通过两个电阻R1、R2的电流随电压变化的图像，从中可知电阻R2的阻值为_，电阻R1_ R2（填“大于”、“等于”或“小于”）。图12-253某定值电阻，当它两端的电压为4 V时，通过的电流为0.5 A；若它两端的电压增加到8 V时，则通过它的电流为（ ）A.0.25A B.1A C.1.5A D. 0.5 A4某同学利用图12-25所示的电路测量小灯泡的电阻，实验时发现，闭合开关以后，灯泡不亮，电流表没有示数，电压表的指针明显偏转，无论怎么移动滑动变阻器滑片的位置，电压表的示数都不变，且均为电源电压，可能出现的问题是（ ）A.电流表烧坏 B.灯泡被短路C.灯泡处开路 D.滑动变阻器连接错误5要测阻值约20的小灯泡的电阻，实验器材如图12-26所示，其中使用的电源是三节新的干电池。（1）请你在图12-26中用笔画线代替导线连接电路，注意：要正确选用电压表和电流表的量程。图12-26（2）根据图12-27中电流表和电压表的示数，计算小灯泡的电阻是多大？ 图12-276小刚和小红同学在测量小灯泡的电阻时，记录了下面的数据：实验次数U/VI/AR/160.525.50.48350.4644.50.44540.42计算出表中每次实验的电阻值。比较这些电阻，你能发现什么？尝试对你的发现作出解释。7张楠同学用伏安法测量某一定值电阻的阻值。实验过程中，由于张楠同学的疏忽，做完实验后他才发现，把测量的电流值都写在草稿纸上而忘记填入记录表格中。实验次数12345电压UV0.51.01.52.02.5电流IA图12-28请你帮助张楠同学把记录在草稿纸上的电流值对应填入表格中，并写出你所依据的物理规律是 。根据测量数据计算该定值电阻的阻值为 (小数点后保留一位数字) 。8物体潮湿后电阻会变小，导电能力会增强。因此，不要用湿布擦电灯，不要用湿手触摸用电器。一旦有人触电，在不能立即切断电源的情况下，应当先用干木棍等绝缘体把电线从人身上拨开，再想办法切断电源，如图12-28所示。你能用欧姆定律解释其中的原因吗？9阅读材料：电流对人体的作用特征(节选)表中所列作用特征，是根据触电事故的统计资料分析得来的。研究发现：在最不利的情况下，人体的电阻只有1000左右。如果人体直接与家庭电路输电线接触(电压220V)，这时通过人体的电流是多大?为什么在这种情况下易造成触电事故导致死亡?10有一大卷不知长度的细漆包线（细铜丝表面涂有绝缘漆），标签上标有“0.015/m”的字样，请你自选器材，设法测出这卷铜导线的长度。参考答案1电流短路时电路中的电阻很小，由I知电流很大图12-29220 大于 3B 4C5如图12-29所示。 电压表的示数为4 V，电流表的示数为0.2 A，小灯泡L的电阻为：R=20。6表格中电阻值从上向下依次是：12 11.5 11 10.2 9.5 随着电压的升高，灯丝的电阻增大。因为导体的电阻跟温度有关，当灯丝两端电压增大时，灯泡的亮度增强，灯丝的温度升高，故其电阻增大。7表格中电流值从左向右依次填入：0.10 0.18 0.30 0.42 0.50 电阻一定时，流过定值电阻的电流随电压的增大而增大(或欧姆定律) 5.28物体潮湿后电阻变小，根据欧姆定律可知，通过的电流变大，容易引起触电事故。而干燥的木棒电阻很大，通过的电流很小，不会发生触电事故。9根据欧姆定律，人体在最不利的情况下同时碰触家庭电路的零线和火线时，通过人体的电流为：I=0.22A=220mA100mA。对照表中电流对人体的作用特征，此时只要很短时间就会使人呼吸和心脏麻痹，机体组织遭到电流的热破坏，窒息以至心跳停止，即发生触电事故造成死亡。10需要的器材：电流表、电压表、导线、电池组。测量步骤：用导线将电池组、待测细漆包铜线和电流表串联起来，组成电路，将电压表与细漆包铜线并联，测其两端的电压；读出电流表的示数I和电压表的示数U，根据R=求出这卷细漆包铜线的电阻；待测细漆包铜线的长度的表达式为：l=。“自我评价与作业”指导1约为12222连接电路时，开关应处于断开状态。 电流表使用00.6A的量程，分度值是0.02A，示数为0.26A。电压表使用015V的量程，分度值是0.5V，示数为7.5V。被测电阻的阻值为：R=28.8。3图略。电压表选用03V的量程，电流表选用00.6A的量程。四、课程资源1演示滑动变阻器原理的实验装置 取300W电炉的电阻丝（直径为035mm）一段，拉直后长约90cm，木板两块（其中一块比电阻丝长一些，约1m长，5cm宽，厚不限；另一块可短一些，但要宽一些），干电池2节，鳄鱼夹2只，开关、小灯泡（2.5V、0.3A）、电流表各一个，接线柱（或用金属头帽的图钉代用）7个，导线若干，制成如图12-30的示教板。 图12-30 图12-31将图12-30（a）和（b）接成图12-31所示的电路，闭合开关K后，改变鳄鱼夹的位置，也就改变了连入电路的电