攀登
【作者】杜甫 【年代】唐
風(fēng)大天高，猴子哀嚎，沙土清澈，白鳥飛回。
無盡的落葉沙沙落下，無盡的長江滾滾而來。
憂郁漫步，孤獨(dú)而病弱的舞臺百年。
我苦中帶苦，頭發(fā)都白了，剛剛把酒戒了。
杜甫的《登高樓》整體給人一種蕭瑟凄涼之感，情與景交融，情與景融為一體，將個人身世的悲涼、苦悶失意的煎熬融入凄婉的秋景之中，極盡陰郁失意之能事，讓人讀之心酸，猶如火山爆發(fā)初中物理歐姆定律視頻，無法阻擋。
詩人用“無邊”和“綿延”把“沙沙”和“連綿”表現(xiàn)得更加生動，既讓人聯(lián)想到樹倒的沙沙聲和長江滾滾的奔騰，又傳遞出流年易逝、壯志難酬的悲涼。我們知道，河水的流速和落差的高度有關(guān)，那么你知道電路中的電流和哪些因素有關(guān)嗎？具體關(guān)系是什么呢？今天我們一起學(xué)習(xí)初中物理第十四章第三節(jié)《歐姆定律》，先看一段視頻：
1 電流、電壓和電阻的關(guān)系
在上面的課程中，我們學(xué)習(xí)了： ①電壓是電流產(chǎn)生的原因，所以電壓越高，電流可能越大； ②電阻表示導(dǎo)體對電流的阻力。因此，電阻越大，電流就會越小。也就是說，通過導(dǎo)體的電流和電壓、電阻有關(guān)。我們通過一個實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證一下上面的說法：
探索導(dǎo)體中的電流、電壓和電阻之間的關(guān)系
探索電流和電壓之間的關(guān)系
設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)
保持電阻R不變，利用滑動變阻器改變電阻兩端的電壓U網(wǎng)校頭條，研究流過電阻R的電流I與電阻兩端的電壓U之間的關(guān)系。
分析與論證
圖形方法也可以用來分析數(shù)據(jù)，圖形方法有時可以更直觀地顯示兩個量之間的變化關(guān)系。
比例圖像
注：電壓是電流形成的原因，當(dāng)電壓為0時，導(dǎo)體中不會流過電流，也就是電流也為0，所以圖像經(jīng)過坐標(biāo)原點(diǎn)。
為了得出普遍的結(jié)論，需要更換不同阻值的電阻（例如更換為5Ω電阻），測量另一組數(shù)據(jù)，并畫出相應(yīng)的圖形。
實(shí)驗(yàn)結(jié)果
當(dāng)電阻恒定時，流過導(dǎo)體的電流與導(dǎo)體兩端的電壓成正比。
探索電流與電阻的關(guān)系
設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)
保持電阻器R兩端的電壓U不變，改變電阻器R的阻值，研究流過電阻器R的電流I與其阻值R的關(guān)系。
實(shí)驗(yàn)中，更換不同阻值的電阻時，應(yīng)先斷開開關(guān)，更換電阻后，將變阻器的滑塊調(diào)至阻值最大的一端，以防止閉合開關(guān)后，電阻兩端的電壓不超過電壓表量程。
實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)
分析與論證
反比例圖像
為了得出一個普遍的結(jié)論，需要改變控制電壓（例如保持在2V），測量另一組數(shù)據(jù)，并繪制相應(yīng)的圖形。
實(shí)驗(yàn)結(jié)果
當(dāng)電壓恒定時，流過導(dǎo)體的電流與導(dǎo)體的電阻成反比。
注意：滑動變阻器的作用是：①保護(hù)電路；②控制電阻兩端電壓恒定。
2 歐姆定律
歐姆定律
通過以上探索電流、電壓和電阻的實(shí)驗(yàn)，我們發(fā)現(xiàn)：
①當(dāng)導(dǎo)體的電阻一定時，流過導(dǎo)體的電流與導(dǎo)體兩端的電壓成正比；
②當(dāng)導(dǎo)體兩端的電壓一定時，流過導(dǎo)體的電流與導(dǎo)體的電阻成反比。
早在十九世紀(jì)二十年代，德國物理學(xué)家歐姆就對電流、電阻和電壓之間的關(guān)系進(jìn)行了大量的實(shí)驗(yàn)研究，發(fā)現(xiàn)上述定律對大多數(shù)導(dǎo)體都成立，并進(jìn)一步總結(jié)出了電學(xué)中一個非常重要的物理定律——?dú)W姆定律。
歐姆定律
導(dǎo)體中的電流與導(dǎo)體兩端的電壓成正比，與導(dǎo)體的電阻成反比。
歐姆定律概念解析
歐姆定律的幾種解釋
（1）公式中采用國際單位，其中電壓U的單位為伏特（V），電阻R的單位為歐姆（Ω），電流I的單位為安培（A）。
（2）歐姆定律反映的是同一電路中，同一時刻I、U、R三者之間的關(guān)系。
（3）歐姆定律只適用于純電阻電路。
概念
1.純電阻電路
純電阻電路是將電能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的電路。例如電熱毯、電飯鍋、電爐、電暖器、電熱水器、電水壺、白熾燈等都是純電阻電路。白熾燈工作時，可以理解為將電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，而內(nèi)能的一部分又轉(zhuǎn)化為光能。
2.非純電阻電路
非純電阻電路是把電能轉(zhuǎn)換成內(nèi)能和其他形式能量的電路（純電阻電路以外的電路都屬于非純電阻電路）。例如電動機(jī)在工作的時候，也會產(chǎn)生熱量，也就是說電動機(jī)在工作的時候，很大一部分電能轉(zhuǎn)換成了機(jī)械能，小部分轉(zhuǎn)換成了內(nèi)能，所以電動機(jī)屬于非純電阻電路；再例如節(jié)能燈把大部分電能轉(zhuǎn)換成了光能，所以節(jié)能燈也屬于非純電阻電路。
⑷ 電阻是導(dǎo)體本身的性質(zhì)，只與導(dǎo)體的材料、長度、截面積和溫度有關(guān)，與電壓、電流無關(guān)。因此，不能說導(dǎo)體的電阻R與其兩端的電壓U成正比，與電流成反比。
⑸ 電壓是電流的起因，電阻是導(dǎo)體對電流的屏障。也就是說，電壓和電阻會影響電流，而不是相反。記住這一點(diǎn)。
歐姆定律計(jì)算
使用該公式進(jìn)行計(jì)算的一般步驟為：
① 閱讀并復(fù)習(xí)題目（注意已知量）；
②根據(jù)問題畫出電路圖；
③在圖上標(biāo)出已知量的符號和數(shù)值以及未知量的符號；
④運(yùn)用物理公式進(jìn)行計(jì)算（書寫格式要完整、規(guī)范）。
注意：學(xué)習(xí)歐姆定律后，電學(xué)中會出現(xiàn)實(shí)算題，初學(xué)者請按照上述步驟學(xué)習(xí)解題。
典型例子：（2018?鎮(zhèn)江）小軍利用圖1中的電路，探究電流與電阻的關(guān)系，所用到的設(shè)備規(guī)格已在圖中標(biāo)明。
（1）請用筆畫線代替導(dǎo)線來完成電路的連接，使得當(dāng)滑塊P向左移動時，連接在電路上的可變電阻的阻值增大；
（2）完成連接后，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，在閉合開關(guān)前，應(yīng)將滑塊P置于（選擇“左”或“右”）一端；
（3）實(shí)驗(yàn)中，無論怎樣調(diào)節(jié)滑動變阻器，電流表讀數(shù)都為零，電壓讀數(shù)始終為3V。經(jīng)檢查，發(fā)現(xiàn)有一根導(dǎo)線斷了。該導(dǎo)線為（可選導(dǎo)線號）；
（4）測量完畢后，應(yīng)先將兩端的導(dǎo)線拆除，再拆除其它導(dǎo)線并整理好設(shè)備；
（5）設(shè)電流為I，接在電路中的電阻箱和滑動變阻器的阻值分別為R1和R2。小軍根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)畫出了I與1/R的關(guān)系圖，如圖2所示。
①根據(jù)圖2，我們可以得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論“當(dāng)電壓一定時，通過導(dǎo)體的電流與導(dǎo)體的電阻成正比”；
② 圖3中的選項(xiàng)中，正確反映I與1/R2關(guān)系的選項(xiàng)是，其理由是： 。
【分析】（1）根據(jù)要求，當(dāng)滑塊向左移動時，接入電路的滑動變阻器阻值增大，確定變阻器的連接方式；（2）為保護(hù)電路，閉合開關(guān)前應(yīng)先將滑動變阻器的滑塊調(diào)至最大阻值；（3）電流顯示為0，電路開路，電壓顯示始終為3V，電壓表接電源，電壓表并聯(lián)部分開路。（4）為保護(hù)電路，實(shí)驗(yàn)后應(yīng)先斷開開關(guān)，先將電源兩端的導(dǎo)線去掉；（5）由于I與1/R是過原點(diǎn)的一條直線，因此可以得出當(dāng)電壓一定時，電流與電阻的倒數(shù)的關(guān)系；根據(jù)串聯(lián)電路的電壓定律，滑動變阻器的阻值不變，得到電流與1/R2的關(guān)系。
【答案】 解答：（1）當(dāng)滑塊向左移動時，接入電路的滑動變阻器阻值增大，故將滑塊右邊的電阻絲接入電路，如下圖：
(2)為了保護(hù)電路，在閉合開關(guān)前，應(yīng)將變阻器滑塊調(diào)至最大阻值，即最左端； (3)電流表無讀數(shù)，電路斷路，電壓表顯示3V，測得電源電壓為3V，與電源相連初中物理歐姆定律視頻，因此并聯(lián)的電壓表部分?jǐn)嗦罚詫?dǎo)線②斷路。 (4)為了保護(hù)電路，實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，應(yīng)先斷開開關(guān)，先將電源兩端的導(dǎo)線拆除，然后再拆除其他導(dǎo)線并整理設(shè)備； (5) ①根據(jù)圖2中的圖形可知，電流與導(dǎo)體電阻的倒數(shù)成正比，當(dāng)電壓一定時，通過導(dǎo)體的電流與導(dǎo)體電阻成反比； ②由圖2可知，當(dāng)電壓一定時，通過導(dǎo)體的電流與導(dǎo)體電阻成反比，即U=IR=0.1A×1/0.05Ω=2V。根據(jù)串聯(lián)電路電源電壓的特點(diǎn)，滑動變阻器兩端電壓保持不變，為3V-2V=1V；電流與滑動變阻器電阻成反比，I與1/R2的圖形關(guān)系即為圖A所示的圖形。因此答案為：（1）見上圖；（2）左圖；（3）②；（4）斷開開關(guān)；電源；（5）①成反比；②A；滑動變阻器兩端電壓保持不變。
【點(diǎn)評】本題考查電路連接、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)、故障分析、設(shè)備組織、圖像分析等內(nèi)容，其中圖像分析難度較大。
3. 考試題目重現(xiàn)
練習(xí)1：一位德國物理學(xué)家經(jīng)過十年的不懈努力，在大量實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，總結(jié)出了導(dǎo)體中電流、電壓和電阻之間的定量關(guān)系，可以概括為公式：I=U/R。為了紀(jì)念他的杰出貢獻(xiàn)，人們就以他的名字命名了這個單位。
A.力 B.電流
C.壓力 D.阻力
練習(xí)2：不考慮溫度對電阻的影響，對于公式R=U/I，下列哪個表述是正確的？
A.當(dāng)導(dǎo)體兩端的電壓增加幾倍時，電流也會增加幾倍。
B.加在導(dǎo)體兩端的電壓越大，該導(dǎo)體的電阻越大。
C.當(dāng)導(dǎo)體兩端的電壓為零時，導(dǎo)體的電阻為零
練習(xí)三：（2018?金華）利用圖示電路圖，研究“電流與電阻的關(guān)系”。電流表量程為“0～0.6A”，電壓表量程為“0～3V”，滑動變阻器的規(guī)格為“50Ω 1A”，電源電壓為3伏。在AB之間串接不同阻值的電阻器R，移動滑動變阻器的滑塊，使電壓讀數(shù)保持在2伏，讀出電流讀數(shù)并記錄。
實(shí)驗(yàn)組
電阻 R/歐姆
10
20
電流輸入/輸出
0.4
0.2
0.1
（1）分析表中數(shù)據(jù)，可以得出的實(shí)驗(yàn)結(jié)論有：
（2）為了使實(shí)驗(yàn)結(jié)論更加可靠，取AB間電壓恒定為2V，多測幾組數(shù)據(jù)。AB間允許接入的電阻R的取值范圍為歐姆。
練習(xí)4：某學(xué)生在完成實(shí)驗(yàn)《探索電流與電阻的關(guān)系》時設(shè)計(jì)的電路如圖所示：電源電壓為4.5V，電壓顯示為2V，滑動變阻器的最大阻值為20Ω。實(shí)驗(yàn)中，該學(xué)生將R1由5Ω改為10Ω后，應(yīng)調(diào)整滑動變阻器；為保證實(shí)驗(yàn)順利完成，R1的阻值不能超過Ω。
練習(xí)五：（2018?蘇州）某班同學(xué)做了一個“探究電流與電阻的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)，小組連接了如圖A所示的物理電路。
（1）請?jiān)诖痤}紙上的方框里畫出相應(yīng)的電路圖。
（2）接通電路時，應(yīng)將開關(guān)接通。接通電路后，將電阻箱調(diào)至一定阻值，閉合開關(guān)，移動滑動變阻器的滑塊，使電壓讀數(shù)為適當(dāng)值U0，并記錄電流表的讀數(shù)和。
（3）改變電阻箱阻值，調(diào)節(jié)滑動電位器的滑塊，并記錄相應(yīng)數(shù)據(jù)。
（4）再次改變電阻箱的阻值，發(fā)現(xiàn)無論怎樣調(diào)節(jié)變阻器的滑塊，都不能滿足（3）中的要求。造成這種情況的直接原因是。
（5）重復(fù)步驟（3）數(shù)次，根據(jù)所得數(shù)據(jù)，畫出電流隨電阻變化的曲線圖，如圖B所示。你認(rèn)為本組實(shí)驗(yàn)中U0=V。
（6）進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，圖形上任一點(diǎn)與坐標(biāo)軸所圍成的矩形的“面積”相等，可以得出的實(shí)驗(yàn)結(jié)論是。
（7）實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，小組之間相互交流時發(fā)現(xiàn)，相鄰小組在同一坐標(biāo)系下所畫的圖形如圖C所示，你認(rèn)為造成圖形不同的原因是什么？
結(jié)尾
請將你認(rèn)為正確的答案寫在評論區(qū)，標(biāo)準(zhǔn)答案將于次日22:00前公布！
暑假課程預(yù)告：60天60節(jié)課，博士幫你學(xué)好物理！
【學(xué)習(xí)方法小貼士】
第一步：關(guān)注【物理博士】，長按識別下圖
第二步：每天學(xué)習(xí)打卡，并將學(xué)習(xí)狀態(tài)發(fā)到朋友圈：【PhD 】第X周X天打卡（轉(zhuǎn)發(fā)此文或附上學(xué)習(xí)照片）