探究电路

编辑: 逍遥路 关键词: 九年级 来源: 高中学习网
第十四章 探究电路
第一节 电阻和变阻器
学习目标
1.知道什么是电阻及其单位,通过实验探究认识决定导体电阻大小的因素。
2.了解滑动变阻器的基本结构和原理,会使用滑动变阻器改变电路中的电流。
学时安排
本节用2学时,第一学时认识电阻、探究影响电阻大小的因素,第二学时学习滑动变阻器的结构及连接方法。
第一学时
课前准备
1.家庭实验
⑴找两盏亮度(瓦数)不同的白炽灯泡,在灯泡熄灭时观察比较它们的灯丝粗细有何不同。
⑵观察空调电源线与台灯电源线,比较二者有何区别。
⑶找一些电线,观察导线芯是用哪些材料制成的(注意安全,不要观察连接在电路中的导线)。
2.预习记录
通过预习课文中“电阻”和“电阻的大小与哪些因素有关”两部分内容(64~66页),你学会了什么?有哪些疑问?请简要记录下来:



合作探究
一、认识电阻
活动1:连接如图所示电路,闭合开关,观察比较小灯泡的亮度(两灯泡规格不同)。思考:
1.两灯泡两端的电压相等吗?

2.通过它们的电流相等吗?请测量验证。

3.电流是电荷定向移动形成的,请你想象一下:假如你是一粒自由电子,在你定向移动过程中,会不会受到阻碍?据此,你认为造成上述现象的原因是什么?



4.阅读课本64页“电阻”部分内容,了解什么是电阻及其单位。

二、探究影响电阻大小的因素
活动2:结合“活动1”中的实验现象及分析,根据你课前在家中观察灯丝的不同、电源线的区别及导线的材料,你认为导体的电阻大小可能与哪些因素有关?有什么关系?


活动3:探究导体电阻的大小与导体的横截面积、长短及材料是否有关
1.讨论:
⑴要研究导体电阻的大小与导体的横截面积是否有关,应保持 、 不变,改变 ,比较电阻是否相等。
⑵研究导体电阻的大小与导体的长短是否有关,应如何实验?


⑶研究导体电阻的大小与导体材料是否有关,又该如何实验?


2.选择实验器材
提供的器材有:
A.电源 B.导线 C.开关 D.小灯泡 
E.电流表 F.电阻丝如下(注:a、b、c材料相同,d材料不同,a、c、d横截面积相同。) 
a
b
c
d
所选器材是
思考:所选器材在实验中起什么作用?如何比较电阻的大小?


3.根据以上设计思路,画出实验电路图(电阻丝用 表示 ):



4.连接电路,进行实验,并记录实验数据。
次 数1234
电阻丝
电 流/A
5.通过实验,你得到哪些结论?
说明:

此实验也可由教师演示,学生观察思考。

第二学时
课前准备
1.家庭实验
调查家中哪些用电器可以调节工作状态?

2.预习记录
通过预习课文“变阻器”部分内容(66~67页),你学会了什么?有哪些疑问?请简要记录下来:



合作探究
三、认识滑动变阻器
活动4:制作变阻器,改变灯泡亮度。
提供器材:电池(电源)、开关、灯泡、一根电阻丝、若干导线。
请利用这些器材连接如图所示电路。

1.如何改变灯泡亮度?

2.灯泡亮度为什么会改变?

3.讨论:这种自制的变阻器有什么缺点或者不足之处吗?如果有,如何改进?


活动5:对照滑动变阻器实物,阅读课本66页“变阻器”的内容,认识滑动变阻器结构。
思考讨论:
若将下图中滑动变阻器A、D两个接线柱接入电路,仔细观察分析电流是怎样流经滑动变阻器的?请判断接入电路的是哪一部分电阻丝?若将滑片向右移动,接入电路的电阻丝长度如何变化?电阻大小如何变化?电流的大小如何变化?

四、使用滑动变阻器
活动6:用滑动变阻器调节小灯泡的亮度
1.滑动变阻器有A、B、C、D四个接线柱,而接入电路时,如果只需接两个接线柱,你能想到哪些接法?分别在下图中画出连线。


每种接法若滑片自左向右移动,接入电路中的电阻怎样变化?


2.将滑动变阻器与灯泡串联接入电路,移动滑片,改变灯泡的亮度,将实验结果记入表格:

接入电路的
接线柱滑片P自左向右移动
电路中电阻的变化灯泡亮度变化

3.总结滑动变阻器的连接方法。


活动7:连接如图所示的电路,移动滑动变阻器的滑片,看利用滑动变阻器能不能改变灯泡两端的电压?把观察结果记录下来:
说 明
本节课可通过演示实验、双边活动引入,如:展示自制的油量表(或压力计、测风仪),或通过调节收音机的音量旋钮改变音量,让学生意识到:音量旋钮通过改变电阻,影响电流,从而调节音量。

在学生观察实物、自学教材的基础上,可通过多媒体动画演示,使学生清楚认识连入电路的电阻,并模拟移动滑片,使学生自然认识到滑动变阻器的工作原理。

提醒学生:连接电路时开关要断开,滑动变阻器的阻值要调至最大。


“活动7”既是对本节知识的拓展,也是为学生在下一节探究欧姆定律时顺利设计实验做铺垫,有利于突破下节课的一个难点。


第二节 科学探究:欧姆定律
学习目标
1.运用控制变量法探究电流跟电压、电阻的关系,归纳得出欧姆定律。
2.理解欧姆定律,并能运用欧姆定律进行简单的计算。
课前准备
1.复习回忆
⑴电压表的使用方法;
⑵电流表的使用方法;
⑶滑动变阻器的作用和接法。
2.预习记录
通过预习课文,你学会了什么?有哪些疑问?请简要记录下来:
合作探究
一、问题与猜想:
活动1:前面我们学习了三个物理量——电流、电压、电阻。知道电压是产生电流的原因,而电阻对电流有阻碍作用。你认为电流大小与电压、电阻的大小有没有关系?如果有关,可能存在什么关系?

二、实验探究
活动2:探究电流大小跟电压的关系
1.设计实验
⑴思考:要研究电流大小与电压的关系,应保持哪个物理量不变?改变哪一物理量?需要测出哪些物理量并加以比较?


⑵讨论:有哪些方法可改变定值电阻两端的电压和通过它的电流?尝试画出电路图。


⑶交流:对同学们设计的各种方案进行比较、评价,你认为哪种设计更合理?说明理由。


2.进行实验
按照电路图连接电路,进行实验,并记录实验数据。
实验次数电阻/Ω电压/V电流/A
1
R= Ω
2
3
3.分析实验数据,归纳电流与电压的关系。


活动3:探究电流大小跟电阻的关系
1.实验器材
几只阻值不等的定值电阻(阻值已知,如5Ω、10Ω、15Ω等),电流表,电压表,滑动变阻器,电源,开关,导线若干。
2.设计实验
⑴探究电流大小跟电阻的关系,需要测量(收集)哪些物理量?应保持哪个物理量不变?改变哪一物理量?


⑵怎样改变电阻?(且能知道电阻的大小)


⑶如何保持定值电阻两端的电压不变?尝试画出电路图。
⑷交流:与同学交流各自的设计方案,并对各种设计进行比较、评价,看哪种方案更合理。

3.连接电路,进行实验,并记录实验数据。
实验次数电压/V电阻/Ω电流/A
1
U= V
2
3
4.分析实验数据,归纳电流与电阻的关系。

三、欧姆定律
活动4:阅读课本71~72页“欧姆定律”部分内容,自学欧姆定律及其公式。


活动5:
1.探究电流跟电压、电阻的关系时,主要运用了哪些方法?


2.写出欧姆定律的公式变形:



3.若电路中有甲、乙两个电阻,甲的电压为2V,乙的电阻为10Ω。能用“2V除以10Ω”来计算电路中的电流吗?据此你认为利用欧姆定律进行计算时应注意什么问题?


4.由欧姆定律公式变形可知R= 。对于此变形公式,小明认为:“导体的电阻跟它两端的电压成正比,跟导体中的电流成反比。”你同意他的看法吗?说明你的理由。
该过程学生可能会想到通过改变电池的节数来改变电压,也可能想到利用滑动变阻器改变电压、电流,教师应首先肯定、鼓励学生提出不同的设计方案,然后让学生比较、评价各种方案(教师点评),最后使学生知道:利用滑动变阻器改变定值电阻两端的电压操作方便,便于收集所需数据(为了便于找规律,我们一般让电压整数倍的变化。)


该过程学生可能会想到把几个阻值不同的定值电阻并联,也可能想到用滑动变阻器调节电压,通过学生对这些设计进行比较、评议,教师点评,使学生认识到:使用滑动变阻器进行实验,电路连接简单、操作方便等。


“活动5”的目的是加深对欧姆定律的理解。

第三节 “伏安法”测电阻
学习目标
1.根据欧姆定律设计实验,测算小灯泡工作时的电阻。
2.通过亲自动手测算和分析讨论,探究灯丝的电阻跟温度的关系。
课前准备
1.复习回忆
还记得测算物质密度的方法吗?用天平和量筒分别测出物体的 和 ,根据公式 可求出密度。这种间接测量物理量的方法在物理学中经常用到。
还有哪些物理量是用间接法进行测量的?


2.预习记录
通过预习课文,你学会了什么?有哪些疑问?请简要记录下来:



合作探究
一、提出问题
电流可以用电流表测量,电压可用电压表测量,那么怎样测量一只灯泡(或其他导体)的电阻?
二、设计实验
活动1:根据欧姆定律设计实验,测算小灯泡工作时的电阻:
1.写出利用欧姆定律求电阻的公式: 。
根据此公式,要测算电阻先要测出哪些物理量?


2.要测量上述物理量,需要哪些器材?


3.观察实验用的小灯泡,其标示的电压值是多少?
这个电压是该灯泡正常工作的电压,灯泡两端的电压不能达到标示值的1.2倍以上,否则会烧坏灯泡。那么为了调控灯泡的电压,实验时还需要什么器材?


4.请画出实验电路图。

三、进行实验
活动2:连接电路,测出灯泡在不同亮度时的电压值和电流值,将测量数据记入表中。
实验次序U/VI/AR/Ω灯泡亮度
1灯丝暗红
2微弱发光
3正常发光
4
四、分析与讨论
活动3:根据表中实验数据求出每次的电阻值,并加以比较,看有什么发现。
1.随着灯泡亮度增强,你测出的电阻 (选填“不变”“变大”或“变小”)。
2.如果几次电阻值不同,你认为主要原因是误差吗?请说明理由。你猜测是什么原因造成的?


3.让小灯泡由不亮逐渐变为正常发光,分别用手摸一下灯泡,感受其温度如何变化。
思考讨论:灯丝电阻跟其温度高低有什么关系?

想一想:家用白炽灯往往在刚接通电路的瞬间被“闪”坏。你能说明原因吗?

说 明

进行实验之前,可先让学生说说实验注意事项。

联系生活,丰富、加深学生的认识。
第四节 电阻的串联和并联
学习目标
1.通过实验探究和理论推导,得出串联、并联电路总电阻跟分电阻的关系,体会两种研究方法在科学探究中的意义,树立理论与实践相统一的思想。
2.会利用串联、并联电路的有关知识,解答和计算简单的电路问题。
课前准备
1.复习回忆
串联电路和并联电路的电流各有什么关系?电压各有什么关系?


2.预习记录
通过预习课文,你学会了什么?有哪些疑问?请简要记录下来:
合作探究
一、认识串联、并联电路的总电阻
活动1:利用“伏安法”分别测量两个定值电阻(R1 = 5Ω、R2 = 10Ω)串联、并联的总电阻值。将实验数据记录在表格中。
次数电阻连接情况电压表示数电流表示数总阻值
1R1、R2串联
2R1、R2并联


思考讨论:
1.观察实验数据,总电阻一定等于两个分电阻“之和”吗?
阅读教材76页“加油站”的内容,请谈谈你对串联(或并联)电路的“总电阻”的理解。


2.分析实验数据,比较串、并联电路的总电阻与分电阻的大小。
3.请利用“影响电阻大小的因素”来解释⑵中的结论。


二、理论推导串联、并联电路的总电阻和分电阻的关系
1.研究串联电路的总电阻和分电阻的关系
活动2:
⑴根据串联电路电压关系U=U1+U2、电流关系I=I1=I2和欧姆定律,推导出串联电路总电阻R与分电阻R1、R2的关系。

⑵理论推导结果与“活动1”中的实验结论相符吗?

思考讨论:多个(2个以上)电阻串联的总电阻与分电阻有什么关系?请做出猜想,并通过理论推导进行证明。

2.研究并联电路的总电阻和分电阻的关系
活动3:
⑴理论推导并联的总电阻R与分电阻R1、R2的关系。

⑵理论推导结果与“活动1”中的实验结论相符吗?

思考讨论:多个相等阻值的电阻并联,总电阻与分电阻有什么关系?请做出猜想,并理论推导证明。

说 明

因为学生理解“并联总电阻”有一定难度,所以通过实验测量并联、串联总电阻,便于纠正“总”电阻就是“和”的错误认识,有助于学生正确理解“总电阻”的含义。


此处可以根据各校学生的实际情况灵活处理。例如:是否给出电路图,是否提示要用到的电学知识。

教师在组织学生进行活动3时,应当给学生留出更宽松的独立自主思考的空间,使学生能灵活运用在活动2中获得的经验自主解决活动3中的问题。

第五节 家庭用电
学习目标
1.通过观察分析家庭电路实物布线图,了解家庭电路的组成和连接方式。
2.了解生活中安全用电的知识,提高安全用电意识。
3.安装模拟家庭电路,做到理论联系实际,提高动手实践能力。
学时安排
本节建议用2学时,第一学时学习家庭电路的组成,第二学时了解生活中安全用电的知识。
第一学时
课前准备
1.家庭实验
在家长协助下,观察家庭电路:
⑴进户电线有几条?

⑵配电盒内安装有哪些元件?可以通过观察实物、预习教材、咨询家长、上网查询等多种渠道了解它们的名称和作用。

⑶室内有哪些家用电器?根据生活经验推测它们的连接方式是串联还是并联?

2.预习记录
通过预习课文“观察家庭电路”部分内容(80~83页),你学会了什么?有哪些疑问?请简要记录下来:




合作探究
一、家庭电路
1.家庭电路的组成和连接方式
活动1:家庭电路是用来给各种家用电器供电的,其实物布线图如下图所示。

观察家庭电路布线图,并参考教材回答下列问题:
⑴家庭电路的组成
①进户线:连接户外供电电路的电线通常有______根,一根是_______,一根是_______。它们之间的电压为_______。
②图中元件A是_________,它的作用是:测量用户在一段时间内消耗的电能。
③元件B是________,它的作用是:控制整个家庭电路的通断。
④元件C是________,它的作用是:当家庭电路中的电流过大时,熔丝自动熔断,避免烧坏电路。
⑤现代家庭电路中一般安装有“空气开关”,当通过的电流过大时,空气开关自动“跳闸”,切断电路。排除故障后,用手重新闭合开关就可以了。所以,空气开关可以替代上述元件中的_______和________。
⑵家庭电路的连接
①电能表、闸刀开关、熔断器要安装在家庭电路的_____路上。(选填“干”或“支”)
②各家用电器和插座之间是_______联的,开关与它控制的用电器是______联的。
思考交流:各家用电器之间为什么要采用并联方式?

2.测电笔
活动2:了解测电笔的用途、结构和使用方法。
⑴拆卸测电笔,了解其内部构造:金属体笔尾、__________、___________、金属体笔尖。将测电笔重新组装好。
⑵观察教材第81页图14-22、14-24,并阅读图下面的文字,了解测电笔的用途和使用方法。
思考讨论:
①如何辨别火线与零线?

②正确使用测电笔接触火线时,估算通过人体的电流是多大?(高电阻阻值约1MΩ以上。)分析说明测电笔中高电阻的作用。


③测电笔接触零线时,氖管为什么不会发光?

④在用测电笔辨别火线和零线时,为什么不能让手碰到笔尖金属体?

⑶用测电笔分别测试插座的两孔,判断哪个孔是接火线的。

3.白炽灯
活动3:
⑴观察白炽灯泡和灯座的结构,看看灯丝的两端是怎样接入电路的。

⑵用手靠近正在发光的白炽灯泡,你的感觉是________。阅读教材82页第二段文字,了解白炽灯泡的发光原理。
⑶你还见过哪些不同种类的照明灯具?阅读教材82页“信息窗”,了解更多相关知识。说 明
本节学案对教材一些知识点的顺序作了适当调整:首先让学生了解家庭电路基本组成;接下来学习安全用电;学生知道了触电的原因后,再学习螺口灯头、开关、三孔插座的接法,并亲自动手安装模拟家庭电路。

若学生根据图示提出有关三孔插座接地线的问题,应给予鼓励,并告知是为了安全用电,将在后续学习中说明。


注意保证学生人身安全。一定先明确测电笔的正确使用方法,再让学生动手实验。


此处弄清楚白炽灯泡和灯座的结构,为活动7安装电灯做准备。


关于活动3中的第⑵步:正在发光的白炽灯由教师提供,提醒学生实验时要注意安全,避免被烫伤或触电。也可以将这步活动安排为学生课前家庭实验。

第二学时
课前准备
1.家庭实验(观察)
在家长协助下,观察台灯、电冰箱、洗衣机、电热水壶等家用电器的插头,了解插头、插座的作用。
2.预习记录
通过预习课文“注意用电安全”部分内容(83~85页),你学会了什么?有哪些疑问?请简要记录下来:

合作探究
二、安全用电
1.触电原因
活动4:阅读教材第83页最后一段文字,并观察教材图14-29、阅读图下面的文字,了解触电事故发生的原因。
⑴人体是导体,当___________过大时,人会在很短的时间内窒息、死亡。
⑵大量事实表明:_______________的电压才是安全电压。
⑶家庭电路中的触电事故,都是人体直接或间接接触_______引起的。
思考交流:
①为什么人体只接触一根导线,也可能会触电?

②为什么人体没有直接接触火线,也可能会触电?

2.避免触电
活动5:阅读教材84页图14-30上面的一段文字,观察教材图14-30、图14-31,并阅读图下面的文字,了解生活中安全用电的知识。
⑴白炽灯泡的安装要求:控制灯泡的开关要接在______线上,螺口灯泡的螺旋一定要接在________线上。
思考交流:安装白炽灯时,如不按上述要求做,为什么容易导致触电事故?



⑵用测电笔测试三孔插座,哪个孔接的是火线。答:_____。
三孔插座的安装要求:左孔接_________线,右孔接________线,第三孔接________线。
思考交流:当家用电器漏电或因火线破损与外壳接通时,会使外壳带电,这时人体接触外壳会发生触电事故。为什么有金属外壳的家用电器使用三脚插头和三孔插座(如图所示),就能避免这类触电事故的发生?

3.用电事故急救
活动6:阅读教材85页第一、二段文字,了解触电事故的急救措施。
⑴万一发生触电事故,应首先_________________,不能直接去碰触电的人,否则施救者也会__________。
⑵如果不能及时切断电源,可以用干燥的木棍、竹竿等___________(选填“导体”或“绝缘体”)将电线挑开。
⑶发生火灾时,要首先________电源,绝不要带电泼水救火。
交流:请填写出医疗急救电话号码:_________,火警电话号码:__________。
三、安装模拟家庭电路
活动7:按教材82页图14—26所示安装电路,经老师检查无误后,再接通电源。
⑴安装熔断器、白炽灯、插座时,要符合安全用电要求。
⑵接通电源后(不要再随意触摸电路各元件),闭合电灯开关,检验白炽灯泡是否发光。
⑶用测电笔测试插座安装是否正确。说 明

“活动7”一定要注意安全。
可用接有三脚插头的三条导线作电源线,学生接好电路后经检查无误,将三脚插头插在电源插板上。

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