《科學(xué)探究：歐姆定理》實(shí)驗(yàn)專題
黃潔
化學(xué)是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的科學(xué)，在數(shù)學(xué)教學(xué)中，無(wú)論是班主任課堂上的演示還是朋友們?cè)谡n堂中的科學(xué)探究，實(shí)驗(yàn)在數(shù)學(xué)的教學(xué)中都是占有十分重要的地位。在熱學(xué)實(shí)驗(yàn)中“科學(xué)探究：歐姆定理”的實(shí)驗(yàn)，既是熱學(xué)部份知識(shí)的基礎(chǔ)，也是重難點(diǎn)。接出來(lái)，我就來(lái)進(jìn)一步講解一下在這個(gè)實(shí)驗(yàn)中我們應(yīng)當(dāng)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(shí)驗(yàn)?zāi)康牟⒃O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)
1、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模禾骄坑绊戨妷捍笮〉恼T因（通過導(dǎo)體的電壓與其兩端電流和內(nèi)阻的關(guān)系）
2、實(shí)驗(yàn)方式：控制變量法
①、保持內(nèi)阻不變，改變電流，探究電壓與電流的關(guān)系。
②、保持電流不變，改變阻值，探究電壓與內(nèi)阻的關(guān)系。
二、進(jìn)行實(shí)驗(yàn)
1、電路圖
2、器材：電源、阻值不同的定值內(nèi)阻、滑動(dòng)變阻器、電流表、電壓表、開關(guān)和導(dǎo)線若干。
3、實(shí)驗(yàn)過程：
實(shí)驗(yàn)一：探究電壓和電流的關(guān)系。
根據(jù)電路圖聯(lián)接好實(shí)物，閉合開關(guān)，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的滑片，使定值內(nèi)阻R兩端電流改變，將對(duì)應(yīng)電壓表和電流表的示數(shù)填入表格，并按照數(shù)據(jù)勾畫I-U圖象。
R=10Ω
U/V
1.5
I/A
0.1
0.15
0.2
實(shí)驗(yàn)二：探究電壓和內(nèi)阻的關(guān)系
照電路圖聯(lián)接好實(shí)物，分別將電阻為5Ω、10Ω、15Ω、20Ω的內(nèi)阻接入電路中，閉合開關(guān)，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的滑片，使定值內(nèi)阻R兩端電流保持不變，記下對(duì)應(yīng)的電壓表數(shù)據(jù)填入表格，并按照數(shù)據(jù)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(shí)驗(yàn)推論
1、電阻R一定時(shí)，通過內(nèi)阻R的電壓跟內(nèi)阻R兩端的電流成反比。
2、電阻R兩端電流一定時(shí)，通過內(nèi)阻R的電壓跟內(nèi)阻R的電阻成正比。
四、實(shí)驗(yàn)重難點(diǎn)
1、電路聯(lián)接完成后，檢測(cè)電路無(wú)誤，此時(shí)開關(guān)應(yīng)斷掉歐姆定律實(shí)驗(yàn)視頻，滑動(dòng)變阻器的滑片應(yīng)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(jìn)行實(shí)驗(yàn)，以增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)精確程度。
2、滑動(dòng)變阻器在兩個(gè)實(shí)驗(yàn)中的作用優(yōu)缺點(diǎn)
相同點(diǎn)：①保護(hù)電路；②得到多組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)因而更好的找尋普遍規(guī)律。
不同點(diǎn)：在探究電壓和電流關(guān)系的實(shí)驗(yàn)中，通過調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，多次改變通過內(nèi)阻R的電壓和其兩端的電流，得到多組數(shù)據(jù)，歸納總結(jié)出二者之間的普遍規(guī)律。在探究電壓和內(nèi)阻關(guān)系的實(shí)驗(yàn)中，當(dāng)接入不同電阻的阻值時(shí)，內(nèi)阻兩端的電流會(huì)改變，而該實(shí)驗(yàn)是要保持內(nèi)阻R兩端電流不變，以探究電壓和內(nèi)阻的特性，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的目的則變?yōu)槭箖?nèi)阻R兩端電流不變。
3、實(shí)驗(yàn)中應(yīng)注意，動(dòng)手調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器時(shí)，眼睛應(yīng)當(dāng)觀察電流表示數(shù)。實(shí)驗(yàn)一當(dāng)中最管用電流表示數(shù)成倍數(shù)增減，這一能更好的找出通過內(nèi)阻的電壓與內(nèi)阻兩端電流之間的規(guī)律。
4、實(shí)驗(yàn)中所得數(shù)據(jù)并不一定如示例數(shù)據(jù)以及歐姆定理公式求下來(lái)的這么標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)驗(yàn)過程中毋須刻意捏造數(shù)據(jù)而應(yīng)保持實(shí)驗(yàn)的真實(shí)性，非常是在當(dāng)內(nèi)阻一定時(shí)，探究電壓和電流關(guān)系的實(shí)驗(yàn)時(shí)，內(nèi)阻通電過程中的電阻會(huì)隨氣溫變化，對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)是有較顯著影響的，圖象也會(huì)有一定變化。
5、對(duì)于滑動(dòng)變阻器的選擇應(yīng)當(dāng)注意兩點(diǎn)：一是按照滑動(dòng)變阻器的標(biāo)牌，注意滑動(dòng)變阻器可容許通過的最大電壓；二是針對(duì)實(shí)驗(yàn)探究電壓和內(nèi)阻的關(guān)系，滑動(dòng)變阻器要起到分電流的作用歐姆定律實(shí)驗(yàn)視頻，當(dāng)內(nèi)阻R電阻較大時(shí)，滑動(dòng)變阻器最大電阻若果不夠，會(huì)造成電流表不能達(dá)到預(yù)期的電流。
6、閉合開關(guān)后，若電路不能正常工作，依照電路表現(xiàn)出的不憐憫況，可以從以下幾方面進(jìn)行故障剖析：
情況一：燈不亮，聯(lián)通滑動(dòng)變阻器的滑片，電壓表和電流表都沒有示數(shù)。
故障剖析：電路中電壓表以外的地方出現(xiàn)開路。
情況二：燈亮，聯(lián)通滑動(dòng)變阻器的滑片，電壓表示數(shù)和燈泡色溫都改變，電流表無(wú)示數(shù)。
故障剖析：電流表位置出現(xiàn)開路。
情況三：燈不亮，聯(lián)通滑動(dòng)變阻器的滑片，電壓表都沒有示數(shù)，電流表示數(shù)大小不變等于電源電流。
故障剖析：小燈泡位置出現(xiàn)開路。
情況四：燈亮，電壓表和電流表均有示數(shù)，但聯(lián)通滑動(dòng)變阻器的滑片，燈的色溫、電流表和電流表的示數(shù)都沒有變化。
故障剖析：滑動(dòng)變阻器聯(lián)接時(shí)，接線柱沒有“一上一下”，可能接為同上或同下，達(dá)不到改變阻值的療效。
情況五：燈亮，聯(lián)通滑動(dòng)變阻器的滑片，燈泡照度和電壓表示數(shù)均改變，電流表有示數(shù)但大小不變。
故障剖析：電流表測(cè)滑動(dòng)變阻器和燈泡的總電流，即電源電流。
五、練習(xí)
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(guān)系
實(shí)驗(yàn)次數(shù)
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(hào)。
（2）聯(lián)接電路的過程中開關(guān)應(yīng)，滑動(dòng)變阻器的滑片移至，目的是。
（3）按照表格中的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，你可以得出的推論是：。
（4）依照表中數(shù)據(jù)，你發(fā)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(nèi)阻R的電壓與其兩端電流關(guān)系時(shí)，聯(lián)接實(shí)驗(yàn)電路如圖所示。
（1）圖甲中有一處聯(lián)接錯(cuò)誤，請(qǐng)?jiān)阱e(cuò)誤導(dǎo)線上畫×并改正。
（2）將電路圖聯(lián)接正確后，閉合開關(guān)，電壓表示數(shù)如圖所示為，為了提升精確度，你覺得該電路還應(yīng)改進(jìn)的地方是。
（3）改進(jìn)后，小張朋友通過實(shí)驗(yàn)，得出如下數(shù)據(jù)，請(qǐng)你補(bǔ)全該表格，按照表格中的數(shù)據(jù)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(nèi)阻大小為。實(shí)驗(yàn)中我們應(yīng)當(dāng)多次實(shí)驗(yàn)的目的是（）A、多次實(shí)驗(yàn)找尋普遍規(guī)律，B、減小實(shí)驗(yàn)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(dǎo)體的電壓和導(dǎo)體內(nèi)阻的關(guān)系，于是又找來(lái)了電阻為10Ω、15Ω、20Ω的三個(gè)定值內(nèi)阻進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，接出來(lái)他將電阻為10Ω內(nèi)阻換成15Ω內(nèi)阻后，閉合開關(guān)，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，使滑動(dòng)變阻器電阻（選填“變大”、“變小”或“不變”），因而使示數(shù)保持不變。當(dāng)把電阻為20Ω的內(nèi)阻接入電路中時(shí)，小張朋友發(fā)覺無(wú)論如何調(diào)節(jié)都未能使電流表示數(shù)達(dá)到預(yù)期電流，請(qǐng)你剖析可能緣由是。
（5）在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的過程中，小燈泡忽然不亮，電壓表無(wú)示數(shù)，電流表示數(shù)接近3V，你覺得電壓可能出現(xiàn)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(hù)電路
（3）通過小燈泡的電壓大小與電流有關(guān)。
（4）變化的小燈泡接入電路時(shí)間后，氣溫下降，而小燈泡的內(nèi)阻會(huì)隨氣溫的變化而變化。
2、（1）
（其他方法將滑動(dòng)變阻改為一上一下接入均可）
（2）0.2A應(yīng)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(dòng)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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