《科學探究：歐姆定理》實驗專題
黃潔
化學是一門以實驗為基礎的科學，在數學教學中，無論是班主任課堂上的演示還是朋友們在課堂中的科學探究，實驗在數學的教學中都是占有十分重要的地位。在熱學實驗中“科學探究：歐姆定理”的實驗，既是熱學部份知識的基礎，也是重難點。接出來，我就來進一步講解一下在這個實驗中我們應當注意哪些、做哪些、怎么做以及為何如此做。
一、明確歐姆定理實驗目的并設計實驗
1、實驗目的：探究影響電壓大小的誘因（通過導體的電壓與其兩端電流和內阻的關系）
2、實驗方式：控制變量法
①、保持內阻不變，改變電流，探究電壓與電流的關系。
②、保持電流不變，改變阻值，探究電壓與內阻的關系。
二、進行實驗
1、電路圖
2、器材：電源、阻值不同的定值內阻、滑動變阻器、電流表、電壓表、開關和導線若干。
3、實驗過程：
實驗一：探究電壓和電流的關系。
根據電路圖聯接好實物，閉合開關，調節滑動變阻器的滑片，使定值內阻R兩端電流改變，將對應電壓表和電流表的示數填入表格，并按照數據勾畫I-U圖象。
R=10Ω
U/V
1.5
I/A
0.1
0.15
0.2
實驗二：探究電壓和內阻的關系
照電路圖聯接好實物，分別將電阻為5Ω、10Ω、15Ω、20Ω的內阻接入電路中，閉合開關，調節滑動變阻器的滑片，使定值內阻R兩端電流保持不變，記下對應的電壓表數據填入表格，并按照數據勾畫I-R圖象。
U=2V
R/Ω
10
15
20
I/A
0.4
0.2
0.13
0.1
三、實驗推論
1、電阻R一定時，通過內阻R的電壓跟內阻R兩端的電流成反比。
2、電阻R兩端電流一定時，通過內阻R的電壓跟內阻R的電阻成正比。
四、實驗重難點
1、電路聯接完成后，檢測電路無誤，此時開關應斷掉歐姆定律實驗視頻，滑動變阻器的滑片應放在最大電阻處。若條件容許，電壓表和電流表盡可能選擇小阻值進行實驗，以增強實驗精確程度。
2、滑動變阻器在兩個實驗中的作用優缺點
相同點：①保護電路；②得到多組實驗數據因而更好的找尋普遍規律。
不同點：在探究電壓和電流關系的實驗中，通過調節滑動變阻器，多次改變通過內阻R的電壓和其兩端的電流，得到多組數據，歸納總結出二者之間的普遍規律。在探究電壓和內阻關系的實驗中，當接入不同電阻的阻值時，內阻兩端的電流會改變，而該實驗是要保持內阻R兩端電流不變，以探究電壓和內阻的特性，調節滑動變阻器的目的則變為使內阻R兩端電流不變。
3、實驗中應注意，動手調節滑動變阻器時，眼睛應當觀察電流表示數。實驗一當中最管用電流表示數成倍數增減，這一能更好的找出通過內阻的電壓與內阻兩端電流之間的規律。
4、實驗中所得數據并不一定如示例數據以及歐姆定理公式求下來的這么標準，實驗過程中毋須刻意捏造數據而應保持實驗的真實性，非常是在當內阻一定時，探究電壓和電流關系的實驗時，內阻通電過程中的電阻會隨氣溫變化，對實驗數據是有較顯著影響的，圖象也會有一定變化。
5、對于滑動變阻器的選擇應當注意兩點：一是按照滑動變阻器的標牌，注意滑動變阻器可容許通過的最大電壓；二是針對實驗探究電壓和內阻的關系，滑動變阻器要起到分電流的作用歐姆定律實驗視頻，當內阻R電阻較大時，滑動變阻器最大電阻若果不夠，會造成電流表不能達到預期的電流。
6、閉合開關后，若電路不能正常工作，依照電路表現出的不憐憫況，可以從以下幾方面進行故障剖析：
情況一：燈不亮，聯通滑動變阻器的滑片，電壓表和電流表都沒有示數。
故障剖析：電路中電壓表以外的地方出現開路。
情況二：燈亮，聯通滑動變阻器的滑片，電壓表示數和燈泡色溫都改變，電流表無示數。
故障剖析：電流表位置出現開路。
情況三：燈不亮，聯通滑動變阻器的滑片，電壓表都沒有示數，電流表示數大小不變等于電源電流。
故障剖析：小燈泡位置出現開路。
情況四：燈亮，電壓表和電流表均有示數，但聯通滑動變阻器的滑片，燈的色溫、電流表和電流表的示數都沒有變化。
故障剖析：滑動變阻器聯接時，接線柱沒有“一上一下”，可能接為同上或同下，達不到改變阻值的療效。
情況五：燈亮，聯通滑動變阻器的滑片，燈泡照度和電壓表示數均改變，電流表有示數但大小不變。
故障剖析：電流表測滑動變阻器和燈泡的總電流，即電源電流。
五、練習
1．小明用額定電流為2.5V的小燈泡探究電路中電流和電流的關系
實驗次數
電流/V
2.0
2.5
3.0
電壓/A
0.26
0.30
0.34
（1）在電路圖的〇中填入小燈泡、電壓表和電壓表的器件符號。
（2）聯接電路的過程中開關應，滑動變阻器的滑片移至，目的是。
（3）按照表格中的實驗數據，你可以得出的推論是：。
（4）依照表中數據，你發覺小燈泡的阻值是（選填“變化的”或“不變的”），思索一下誘因可能是。
2、小張朋友在探究通過定值內阻R的電壓與其兩端電流關系時，聯接實驗電路如圖所示。
（1）圖甲中有一處聯接錯誤，請在錯誤導線上畫×并改正。
（2）將電路圖聯接正確后，閉合開關，電壓表示數如圖所示為，為了提升精確度，你覺得該電路還應改進的地方是。
（3）改進后，小張朋友通過實驗，得出如下數據，請你補全該表格，按照表格中的數據得出，通過定值阻值的電壓和其兩端的電流成（選填“正比”或“反比”），定值內阻大小為。實驗中我們應當多次實驗的目的是（）A、多次實驗找尋普遍規律，B、減小實驗偏差。
U/V
1.5
2.5
I/A
0.2
0.3
0.5
（4）小張朋友還想借助該電路探究通過導體的電壓和導體內阻的關系，于是又找來了電阻為10Ω、15Ω、20Ω的三個定值內阻進行實驗，接出來他將電阻為10Ω內阻換成15Ω內阻后，閉合開關，調節滑動變阻器，使滑動變阻器電阻（選填“變大”、“變小”或“不變”），因而使示數保持不變。當把電阻為20Ω的內阻接入電路中時，小張朋友發覺無論如何調節都未能使電流表示數達到預期電流，請你剖析可能緣由是。
（5）在進行實驗的過程中，小燈泡忽然不亮，電壓表無示數，電流表示數接近3V，你覺得電壓可能出現了哪些問題。
六、參考答案：
1、（1）
(小燈泡和電流表位置可互換)
（2）斷掉最大電阻處（最右端）保護電路
（3）通過小燈泡的電壓大小與電流有關。
（4）變化的小燈泡接入電路時間后，氣溫下降，而小燈泡的內阻會隨氣溫的變化而變化。
2、（1）
（其他方法將滑動變阻改為一上一下接入均可）
（2）0.2A應將電壓表接在0~0.6A的阻值
（3）0.4反比5ΩA
（4）變大電流表滑動變阻器的最大電阻太小
（5）小燈泡鎢絲斷或小燈泡接線柱斷掉等
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