1. 首页
  2. 物理
  3. 八年级物理
  4. 创新电路的设计探究电流与电压、电阻的关系电路的连接滑动变阻器控制变量法和科学探究的过程

某同学用一小灯泡(电阻不变,阻值约为6Ω)作实验,来探究通过导体的电流与导体两端电压的关系:(1)请在方框内画出你设计的电路图,并根据电路图连接实物电路.(2)请把下表的测量

一、题文

某同学用一小灯泡(电阻不变,阻值约为6Ω)作实验,来探究通过导体的电流与导体两端电压的关系:
(1)请在方框内画出你设计的电路图,并根据电路图连接实物电路.
(2)请把下表的测量记录的空白处填完整:
(3)结论:_________
(4)在实验中,开关闭合前,滑动变阻器的滑片P应移到_________处(填A或B),这个实验采用了_________的研究方法.

考点提示:创新电路的设计,探究电流与电压、电阻的关系,电路的连接,滑动变阻器,控制变量法和科学探究的过程

二、答案

(1)将电源、开关、电流表、电阻以及滑动变阻器依次连接起来,电压表测量电阻两端的电压;并根据电路图连接实物.如图所示

(2)如表中数据;

(3)在电阻一定时,电路的电流跟两端电路成正比;
(4)B;控制变量法.

三、考点梳理

知名教师分析,《某同学用一小灯泡(电阻不变,阻值约为6Ω)作实验,来探究通过导体的电流与导体两端电压的关系:(1)请在方框内画出你设计的电路图,并根据电路图连接实物电路.(2)请把下表的测量》这道题主要考你对 创新电路的设计探究电流与电压、电阻的关系电路的连接滑动变阻器控制变量法和科学探究的过程 等知识点的理解。

关于这些知识点的“解析掌握知识”如下:

知识点名称:创新电路的设计,探究电流与电压、电阻的关系,电路的连接,滑动变阻器,控制变量法和科学探究的过程

考点名称:创新电路的设计
  • 电路设计:
    是指通过一定规则和方法设计出符合使用要求的电路。主要是设计一些生活上比较新颖的电路:例如:探究抢答器电路、病房呼叫电路的设计、简易交通灯电路的设计等
  • 电路设计步骤:
    1.仔细审题,分析需要哪些电路元件;

    2.根据题意,弄清用电器之间如何连接;

    3.找准开关和用电器之间的连接方式;

    4.综合以上分析,画出草图;

    5.对照题目要求,检查电路连接是否正确。

    电路设计中常见的方法:
    1.用若干个开关控制同一个用电器:要求不管哪个开关闭合,用电器都能工作,那么这若干个开关一定是并联的,并且用电器在它们的干路上。

    2.开关的短路用法:要求当开关闭合时,一灯发光,开关断开时两灯都发光,就要把这两盏灯串联,把开关与其中一灯并联,在开关闭合时造成这盏灯短路,从而达到只有一盏灯发光的目的。

    3.单刀双掷开关的应用:
    (1)改变电路的连接方式,使用电器由并联变为串联,或由串联变为并联。
    (2)方便控制一盏灯。把开关安置在两个不同的位置,随意拨动任何一个开关,都能使灯由亮变灭,由灭变亮。

    4.简单的混联:每个支路上的用电器工作时,总有一个特殊的用电器与它们一起工作,这个特殊的用电器就要安装在它们的干路上。
考点名称:探究电流与电压、电阻的关系
  • 实验目的及原理:
    探究电流与电压、电阻的关系。
  • 探究电流与电压、电阻的关系:

    实验器材:定值电阻、电流表、电压表、电源、开关、导线、滑动变阻器

    一、探究一:电阻一定,电流与电压的关系
    实验内容与步骤:
    1.(开关断开,变阻器调大最大值)(如图)

    2. 闭合开关调节滑动变阻器,使R两端电压为1V、1.5V、2V,观察电流表的读数,填表。
    实验结果与数据处理:

    分析结论:
    电阻一定,电流与电压成正比。


    二、探究二:电压一定,探究电流与电阻的关系
    实验内容与步骤:
    1.按电路图连接电路(开关断开,变阻器调大最大值)(如图)

    2.保持电压U=2V不变,更换电阻,使电阻分别为10Ω、20Ω、30Ω,观察电流表的读数,填表。

    分析结论:

    电压一定,电流与电阻成反比。
  • 采用控制变量法研究电流与电压、电阻的关系:
       研究电流跟电压、电阻关系的实验分两步:第一步保持电阻不变,通过改变电压,观察电流的变化;第二步保持电压不变,通过改变电阻,观察电流的变化,从而得出了它们之间的关系。这种研究方法称为控制变量法。

    例:某实验小组的同学在探究欧姆定律时,采用丁如图甲所示的电路图,实验中他们选用的定值电阻分别是5Ω、8Ω、10Ω,电源电压是3V,滑动变阻器的阻值范围是0~15Ω。

     (1)他们在探究某一因素变化对电流的影响时,采用控制变量法。实验分两步进行:
    ①保持电阻不变,探究电流与____的关系;
    ②保持电压不变,探究电流与____的关系。
    (2)实验中,电流表的量程应选____A,电压表的量程应选_____V;某次实验中,若电流表的示数是0.3A,电压表的示数是1.5V,请根据你前面选择的量程,在图乙中分别画出两表指针的位置。

     (3)在研究电阻对电流的影响时,把定值电阻由5Ω换成10Ω,闭合开关后,下一步的操作是:调节滑动变阻器的滑片,保持_____不变。 

    解析:影响电路中电流大小的因素有电压和电阻,因此实验采用控制变量的方法。实验分两步进行:一是保持电阻不变,改变电阻两端的电压,测量三次;二是保持电压不变,改变电阻的大小,测量三次。实验器材中电源电压为3V,因此电压表使用0~3V量程即可.所用定值电阻的最小阻值为5Ω,所以电路中最大电流为,电流表的量程选用0~ 0.6A。当电流值为0.3A、电压值为1.5V时,指针均指在表盘的中央刻度。改变定值电阻阻值是为了研究电流与电阻的关系,应控制电压不变,所以改变定值电阻后,应调节变阻器使定值电阻两端的电压与原来电阻两端的电压相同。

    答案(1)①电压②电阻(2)0—0.6(或0.6) 0~3(或3)指针位置如图所示(3)定值电阻两端的电压(或电压表示数)


    如何分析“电流与电压、电阻关系”实验中的电路故障:

        在本探究实验中,常会遇到电表无示数,示数偏低,实验数据或结论错误等问题,这都是电路中发生某种故障所致。如何准确地判断出电路故障的原因并予以解决,是中考中常会考查的内容之一。例在探究“电流与电阻的关系”实验中,
    (1)连接电路时,开关应当____。
    (2)小新将实物连接成如图所示电路,其中有一处连线错误,请你在连接错误的导线上画“×”并改正。
     
    (3)将电路连接正确后,闭合开关,移动滑动变阻器滑片P,使定值电阻R两端电压为2V,电流表示数如图所示,为__A,则尺的阻值为__Ω。


    (4)换上10Ω的电阻后,闭合开关,电压表示数将_____ (选填“变大”或“变小”),此时应将滑片P向______ (选填“A”或“B”)端移动,使电阻两端电压为 __V。
    (5)小芳同学正确连接电路后,闭合开关,移动滑动变阻器滑片,发现电流表无示数,电压表有示数,其原因可能是________。

    解析:(1)连接电路时开关应断开,这样对电路元件起到保护作用。
    (2)电压表应与定值电阻并联,测定值电阻两端的电压,原图中电压表测滑动变阻器和定值电阻两端的总电压。
    (3)由题图可知,电流表示数为0.4A,=5Ω。电流表读数时应先看量程后看指针。
    (4)探究“电流与电阻的关系”时,应控制电压小变。当换上10Ω的电阻后,根据串联电路分压规律知 R两端的电压变大,电压表示数变大,所以应调节滑片向A端移动,使R两端电压保持2V不变。
    (5)定值电阻断路时,电压表与电流表串联在电路中,由于电压表内阻很大,所以电路中电流很小,电流表指针几乎不偏转,电源电压几乎全部加在电压表上,所以电压表示数接近电源电压。

    答案(1)断开(2)如图所示

    (3)0.45  (4)变大  A  2   (5)定值电阻开路(答案科学合理即可)

  • 在探究“电流与电压、电阻关系”实验中滑动变阻器的作用:
    1.滑动变阻器的作用改变电路中的电流大小;改变R两端的电压大小;保护电路,使电路中的电流不至于过高。

    2.判断电路中滑动变阻器的阻值变化时,(1)弄清滑动变阻器的哪部分连入电路(一般是滑片和下边所用接线柱之间的电阻线);(2)看滑动变阻器的滑片移动方向,即远离下接线柱时变大,靠近下接线柱时变小。

    3.注意事项:连接电路时开关应断开,在闭合开关前,应将滑动变阻器的滑片调到电阻值最大的位置,电压表和电流表应选用合适的量程。

    运用数形结合思想分析电流与电压、电阻的关系:
    在物理学中,经常利用图像表示一个物理量随另一个物理量的变化情况,它可以直观、形象地表示出物理量的变化规律。在探究电流跟电压、电阻的关系的实验中,就应用了图像法;对实验得到的数据进行描点,分别画出电阻不变时电流随电压变化的图像和电压不变时电流随电阻(或电阻的倒数)变化的图像,分析图像,进而可得出电流跟电压、电阻的关系。

    例1某实验小组的同学“探究电流与电压的关系”时,用到如下器材:电源1个,电流表、电压表各1 只,定值电阻(5Ω、10Ω、15Ω各1只),滑动变阻器1 只,开关1个,导线若干。设计的电路图如图甲所示。

    (1)这个实验中使用了控制变量的方法,其中被控制的变量是__,滑动变阻器R2的作用是__。
    下面是他们获取的一组实验数据

     (2)请在图乙的坐标系中画出电流随电压变化的图像。
    (3)分析表中的数据或图像,你能得出的探究结论:__。

    解析因为电流的大小是由电压和电阻两方面因素共同决定的,所以在探究电流与电压的关系时,必须控制电阻不变。数据处理用的是图像法,先根据数据描点,画出的图像是一条直线,如图所示,则表明在电阻不变的情况下,电流与电压是成正比的。

    答案(1)电阻通过改变阻值来改变电路中的电流,从而改变电阻R,两端的电压(2)如图所示 (3)电阻一定时,通过电阻的电流与加在电阻两端的电压成正比

考点名称:电路的连接
  • 电路连接的类型:
    ①按电路图连接实物图;
    ②根据要求设计电路一般步骤是:从电源的一极开始,顺着或逆着电流方向连接实物元件,最后连在电源的另一极。,连接实物图时要注意导线不能交叉,导线的端点要接在各元件的接线柱上。
  •  四种连接类型的作图说明:
    (一)看实物画电路图,关键是在看图,图看不明白,就无法作好图,中考有个内部规定,混联作图是不要求的,那么你心里应该明白实物图实际上只有两种电路,一种串联,另一种是并联,串联电路非常容易识别,先找电源正极,用铅笔尖沿电流方向顺序前进直到电源负极为止。明确每个元件的位置,然后作图。顺序是:先画电池组,按元件排列顺序规范作图,横平竖直,转弯处不得有元件若有电压表要准确判断它测的是哪能一段电路的电压,在检查电路无误的情况下,将电压表并在被测电路两端。对并联电路,判断方法如下,从电源正极出发,沿电流方向找到分叉点,并标出中文“分”字,(遇到电压表不理它,当断开没有处理)用两支铅笔从分点开始沿电流方向前进,直至两支笔尖汇合,这个点就是汇合点。并标出中文“合”字。首先要清楚有几条支路,每条支路中有几个元件,分别是什么。特别要注意分点到电源正极之间为干路,分点到电源负极之间也是干路,看一看干路中分别有哪些元件,在都明确的基础上开始作电路图,具体步骤如下:先画电池组,分别画出两段干路,干路中有什么画什么。在分点和合点之间分别画支路,有几条画几条(多数情况下只有两条支路),并准确将每条支路中的元件按顺序画规范,作图要求横平竖直,铅笔作图检查无误后,将电压表画到被测电路的两端。

    (二)看电路图连元件作图方法:先看图识电路:混联不让考,只有串,并联两种,串联容易识别重点是并联。若是并联电路,在电路较长上找出分点和合点并标出。并明确每个元件所处位置。(首先弄清楚干路中有无开并和电流表)连实物图,先连好电池组,找出电源正极,从正极出发,连干路元件,找到分点后,分支路连线,千万不能乱画,顺序作图。直到合点,然后再画另一条支路[注意导线不得交叉,导线必须画到接线柱上(开关,电流表,电压表等)接电流表,电压表的要注意正负接线柱]遇到滑动变阻器,必须一上,一下作图,检查电路无误后,最后将电压表接在被测电路两端。

    (三)设计电路方法如下:首先读题、审题、明电路,(混联不要求)一般只有两种电路,串联和并联,串联比较容易,关键在并联要注意干路中的开关和电流表管全部电路,支路中的电流表和开关只管本支路的用电器,明确后分支路作图,最后电压表并在被测用电器两端。完毕检查电路,电路作图必须用铅笔,横平竖直,转弯处不得画元件,作图应规范。

    (四)识别错误电路一般错误发生有下列几种情况:
    1、是否产生电源短路,也就是电流不经过用电器直接回到电源负极;
    2、是否产生局部短接,被局部短路的用电器不能工作;
    3、是否电压表、电流表和正负接线柱错接了,或者量程选的不合适(过大或过小了);
    4、滑动变阻器错接了(全上或全下了)。

    并联电路中电流表的连接问题:
        如图,要保证L1和L2并联,只要线头M接在从灯 L2的左接线柱到电流负极的任一接线柱上都可以。但当M接在灯泡L1的左接线柱上或电流表的右接线柱上时,电流表被留在干路中;当M接在电源负极或电流表的左接线柱上时,电流表被留在了L2的支路上。所以两种接法电流表所处的位置不同,所测的电流也不同。

    例如:图甲是小亮同学测量并联电路中的总电流时连接的电路。
    (1)请你在a、b导线中撤掉一根多余的导线,使电路符合实验要求。你选择撤掉的是_____导线。
    (2)撤掉多余的导线后,闭合开关,电流表的读数如图乙所示,其读数为_____A。

    解析从图示可以看出导线6是多余的,去掉b 后,两灯泡并联,电流表测干路的电流,从电流表的量程和指针偏转可以看出,此时的示数为0.34A。

    答案(1)b(2)0.34

考点名称:滑动变阻器
  • 定义:
        滑动变阻器是电路中的一个重要元件,它可以通过移动滑片的位置来改变自身的电阻,从而起到控制电路的作用。在电路分析中,滑动变阻器既可以作为一个定值电阻,也可以作为一个变值电阻。


    构造:
    滑动变阻器的构成一般包括接线柱、滑片、电阻丝、金属杆和瓷筒等五部分。

    符号:常用Rx表示,元件符号位
    结构示意图:
  • 工作原理:通过改变接入电路中电阻丝的长度,可以逐渐改变电阻。

    作用:改变电流、调节电压和保护用电器。

    使用方法:滑动变阻器一般串联在电路中。连接时应“一上一下”的把接线柱接人电路中。连接电路时应把滑动变阻器的滑片滑至阻值最大处。

    铭牌:观察滑动变阻器的铭牌,能够了解它的最大阻值和允许通过的最大电流。例如铭牌上标有 “20Ω  1.5A”的字样,说明该滑动变阻器的最大阻值是20Ω,允许通过的最大电流是1.5A。

    优缺点:
    优点:能连续地改变接人电路的电阻值;缺点:不能直接读出电阻值的大小。

  • 用滑动变阻器改变电流的方法
    1.根据实际需要对滑动变阻器进行选择。每个滑动变阻器都有规定的最大电阻值和允许通过的最大电流值,通过它的电流不能超过最大电流值。
    例如:滑动变阻器铭牌上的“20 Ω2A”是指滑动变阻器连入电路的最大阻值为20Ω,通过滑动变阻器的电流不能超过2A。
    2.滑动变阻器一般与被控制部分串联。
    3.为了保护电路,在闭合开关前要使滑片处于滑动变阻器阻值最大的位置。
    4.滑动变阻器在接入电路时必须采用两个接线柱 “一上一下”的连接方法。
    5.要使灯泡的亮度变亮,即需要使电路中的电流变大,则应该让滑动变阻器连入电路中的阻值变小。

    例:李明想用如图所示的器材,设计一个可以调节小灯泡亮度的电路。请你用笔画线代替导线,帮李明把图中的器材连接起来。要求:

    (1)滑动变阻器的滑片向右滑动时,灯泡的亮度变暗;
    (2)电流表测通过灯泡的电流(灯泡的电阻约为 10Ω),电压表测灯泡两端的电压。李明检查电路连接无误后,闭合开关,电流表和电压表示数如图甲、乙所示,则通过灯泡的电流是____ A,灯泡两端的电压是__V。

    解析:本题考查滑动变阻器、电压表、电流表的使用。由于电源为两节干电池,所以电压表的量程选择0~3V,灯泡的电阻约为10Ω,故电流表的量程选择0~0.6A。

    答案:电路图如下图0.26   2.4

    判断滑动变阻器阻值变化的方法:
        判断电路中滑动变阻器的阻值变化时,一要弄清滑动变阻器的哪部分被连入电路;二是要看清滑动变阻器滑片的移动方向。

    例1如图所示的是一种自动测定油箱内油面高度的装置,R是转动式变阻器,它的金属滑片P是杠杆的一端,下列说法正确的是(   )

    A.油量表是由电流表改装而成的
    B.R、R0在电路中是并联的
    C.油位越高,流过R的电流越大
    D.油位越高,R两端的电压越大

    解析:观察电路可知油量表显然不能是电流表,因为电流表是不能被并联在电路中的,这个油量表应该是电压表。两个电阻是串联在电路中的,油位越高,油量表的示数应该越大,通过电路冈可以看出油量表测的电压是转动式变阻器两端的电压,因此可以判断,油位越高电压越高。

    答案:D

  • 滑动变阻器的接法:
    限流式
    以下情况可选用限流式接法:
    ①待测用电器电阻接近滑动变阻器电阻(也可选用分压式接法)。
    ②简化电路,节约能源。


    分压式
    以下情况必须使用分压式接法:①待测用电器电阻远大于或远小于滑动变阻器电阻。②实验要求待测用电器电流及其两端电压可以由0开始连续变化(例如测小灯泡的伏安特性曲线)。③实验要求待测用电器电流及其两端电压可变范围较大。④采用限流式接法时,无论如何调节变阻器,电流、电压都大于对应电表的量程。
    串分压公式:U1/U2=R1/R2
    并分流公式:I1/I2=R2/R1

    实验室接法
    连接的方法有6种,分别为AC、AD、BD、BC、CD、AB。

    其中只有AC,AD,BD,BC这四种方法,也就是所谓的“一上一下”,可以改变阻值。剩下的两种不能改变阻值。
    具体情况如下:
    1.当导线接AD和AC时,滑片P向左移动时电阻变小,电流变大。当滑片P向右移动时,电阻变大,电流变小。
    2.当导线接BC和BD时,滑片P向左移动时电阻变大,电流变小。当滑片P向右移动时,电阻变小,电流变大。
    3.当划片接CD时,这时的电阻几乎为0.电流十分大。同时电阻的阻值不可以通过移动滑片P来改变,所以这时就相当于一个定值电阻。另外,如果这样直接接到电源上,就会发生短路。
    4.当划片接AB时。这时的电阻是最大的,那么通过的电流也很小。同时电阻的阻值也不可以通过移动滑片P来改变,也相当于一个定值电阻。
考点名称:控制变量法和科学探究的过程
  • 控制变量法:
    物理学中对于多因素(多变量)的问题,常常采用控制因素(变量)的方法,把多因素的问题变成多个单因素的问题。每一次只改变其中的某一个因素,而控制其余几个因素不变,从而研究被改变的这个因素对事物的影响,分别加以研究,最后再综合解决,这种方法叫控制变量法。它是科学探究中的重要思想方法,广泛地运用在各种科学探索和科学实验研究之中。例如以下的探究实验:
    探究影响蒸发快慢的因素;
    探究力与运动的关系
    探究影响滑动摩擦力大小的因素;
    探究影响压力的作用效果的因素;
    探究影响液体压强大小的因素;
    探究影响浮力大小的因素;
    探究影响动能大小的因素;
    探究影响重力势能大小的因素;
    验证欧姆定律

    科学探究过程:
    科学探究过程的一些环节:提出问题、猜想和假设、制定计划与设计实验、进行实验与收集数据、分析与论证、评估、交流与合作。

本文来自投稿,不代表本站立场,如若转载,请注明出处:https://www.planabc.net/wuli/660938.html