人教版初中物理九年級(jí)全一冊(cè) 第16章 《 電壓 電阻》知識(shí)清單（學(xué)生+教師版）

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第十六章 電壓 電阻（知識(shí)清單） 第1節(jié) 電壓 一、電壓 1. 電壓的作用：電壓是使自由電荷定向移動(dòng)形成電流。物理學(xué)中常用字母U表示電壓。 2. 電源的作用：是給用電器兩端提供電壓。 3. 用類比法理解電壓的作用 4. 電壓的單位 （1）國(guó)際單位：伏特，簡(jiǎn)稱伏，符號(hào)V。 （2）常用單位：千伏（kV）、毫伏（mV）等。 （3）單位換算： 1kV＝103V，1V＝103mV 5. 常見的電壓值 一節(jié)干電池的電壓為1.5V；一節(jié)鉛蓄電池的電壓為2V；手機(jī)電池的電壓為3.7V；家庭電路的電壓為220V；對(duì)人體安全的電壓為不高于36V。 二、電壓的測(cè)量 1. 認(rèn)識(shí)電壓表 （1）作用：測(cè)量電路兩端的電壓。 （2）電壓表的電路符號(hào)： 。 （3）電壓表的構(gòu)造：三個(gè)接線柱（兩個(gè)紅色的為正接線柱、一個(gè)黑色的為負(fù)接線柱）、表盤、指針、調(diào)零螺絲等。 2. 電壓表的量程與分度值 實(shí)驗(yàn)室用電壓表有三個(gè)接線柱，兩個(gè)量程： （1）使用“-”與“3”接線柱時(shí)，量程為0～3V，分度值為0.1V。 （2）使用“-”與“15”接線柱時(shí)，量程為0～15V，分度值為0.5V。 電壓表的構(gòu)造 電壓表的示數(shù) 3. 電壓表的讀數(shù) 明確所選電壓表的量程；確定電壓表的分度值；由指針位置讀出示數(shù)，先大格后小格。如圖所示，電壓表的量程0~15V；分度值為0.5V；示數(shù)為2.5V。 4. 電壓表的使用 （1）使用前進(jìn)行調(diào)零。使用電壓表前應(yīng)該先觀察指針，是否指在零刻度線上，若不指在零刻度線，則調(diào)零旋鈕使指針指在零刻度線。 （2）電壓表與被測(cè)用電器并聯(lián)。 （3）電壓表的“+”接線柱靠近電源的正極，“-”接線柱靠近電源的負(fù)極。 （4）被測(cè)電壓不能超過電壓表的最大量程。 5. 使用電壓表常見的錯(cuò)誤 （1）接線柱接反，電壓表指針反偏； （2）量程選擇不合理：①指針偏角較小，電壓表量程選擇過大；②指針偏轉(zhuǎn)超過最大刻度，電壓表量程選擇偏小。 （3）電壓表串聯(lián)接入電路，此時(shí)測(cè)電源電壓。 第2節(jié) 串、并聯(lián)電路中電壓的規(guī)律 一、串聯(lián)電路的電壓規(guī)律 1. 串聯(lián)電路的電壓規(guī)律 串聯(lián)電路中電源兩端電壓等于各用電器兩端電壓之和。數(shù)學(xué)表達(dá)式： U=U1+U2。 2. 串聯(lián)電池組的電壓 串聯(lián)電池組兩端的電壓等于每節(jié)電池兩端電壓之和，即U=1.5V×n（n為電池節(jié)數(shù)） 二、并聯(lián)電路電壓的規(guī)律 1. 并聯(lián)電路的電壓規(guī)律 并聯(lián)電路中電源兩端電壓與各支路用電器兩端電壓相等。數(shù)學(xué)表達(dá)式： U=U1=U2。 2. 并聯(lián)電池組的電壓 當(dāng)把幾節(jié)相同的新干電池并聯(lián)時(shí)，并聯(lián)電池組兩端的電壓等于一節(jié)干電池兩端的電壓，即 U=U1=1.5 V。 第3節(jié) 電阻 一、 電阻 1. 概念：在物理學(xué)中，用電阻表示導(dǎo)體對(duì)電流阻礙作用的大小。用字母R表示。 2. 單位： （1）國(guó)際單位：歐姆，簡(jiǎn)稱歐，符號(hào)Ω. （2）常用單位：千歐（kΩ）、兆歐（MΩ）. 換算關(guān)系：1 kΩ =103 Ω 1MΩ =103kΩ. 3. 電阻器：在電子技術(shù)中，我們常用到有一定電阻值的元件——電阻器，也叫做定值電阻。電路圖中用符號(hào) 表示。 4. 對(duì)電阻的理解： （1）導(dǎo)體的電阻越大，表示導(dǎo)體對(duì)電流的阻礙作用越大。在相同的電壓下，導(dǎo)體對(duì)電流的阻礙作用（電阻）越大，電路中的電流越小。 （2）導(dǎo)體的電阻是導(dǎo)體本身的一種性質(zhì)，由自身情況決定。不管這個(gè)導(dǎo)體是否連入電路，是否有電流通過，也不管它兩端的電壓是否改變，導(dǎo)體對(duì)電流的阻礙作用（電阻）總是不變的。 5. 一些物體的電阻值 二、影響電阻大小的因素 1. 影響電阻大小的因素 導(dǎo)體的電阻與導(dǎo)體的長(zhǎng)度、橫截面積、材料和溫度有關(guān)。 在材料、橫截面積相同時(shí)，導(dǎo)體越長(zhǎng)，電阻越大。在材料、長(zhǎng)度相同時(shí)，導(dǎo)體的橫截面積越大，電阻越小。在長(zhǎng)度、橫截面積相同時(shí)，導(dǎo)體的材料不同，電阻不同。在一定條件下，金屬導(dǎo)體的電阻隨溫度的升高而增大。 2. 半導(dǎo)體 導(dǎo)電性能介于導(dǎo)體和絕緣體之間，稱做半導(dǎo)體。例如鍺、硅等。利用半導(dǎo)體材料可以制作二極管、三極管。如果把很多二極管、三極管和電阻、電容等元件直接做在硅單晶片上（俗稱芯片），就成了集成電路。 3. 超導(dǎo)現(xiàn)象 某些物質(zhì)在很低的溫度時(shí)，如鋁在-271.76°C以下，鉛在-265.95°C以下，電阻就變?yōu)?，這就是超導(dǎo)現(xiàn)象。 第4節(jié) 變阻器 一、滑動(dòng)變阻器 1. 變阻器 能改變接入電路中電阻大小的元件叫做變阻器。常見的有：滑動(dòng)變阻器、電阻箱、電位器。 2. 滑動(dòng)變阻器 （1）結(jié)構(gòu)：電阻線，接線柱ABCD、金屬桿、滑片P等。 變阻器結(jié)構(gòu) 結(jié)構(gòu)示意圖 變阻器符號(hào) （2）原理：改變接入電路中電阻絲的長(zhǎng)度來改變電路的電阻。 （3）結(jié)構(gòu)示意圖和符號(hào) A、B、C、D分別表示四個(gè)接線柱，P表示滑片。元件符號(hào)如圖所示。 （4）銘牌上各物理量的意義： 例如，一滑動(dòng)變阻器標(biāo)有“20Ω 1A”，其中“20Ω”表示變阻器的最大電阻是20歐；“1A”表示允許通過的最大的電流是1A。 （5）滑動(dòng)變阻器的接法 ①滑動(dòng)變阻器應(yīng)按照“一上一下”的方式接入電路中。 ②關(guān)鍵是確定滑動(dòng)變阻器的下端接線柱，上端兩個(gè)接線柱中任何一個(gè)連入電路，接法是等效的。 ③滑片向靠近下接線柱的方向移動(dòng)，電阻變小，滑片向遠(yuǎn)離下接線柱的方向移動(dòng)，電阻變大，可簡(jiǎn)記為：“近下電阻變小，遠(yuǎn)下電阻變大”。 （6）滑動(dòng)變阻器常見兩種錯(cuò)誤的接法 ①把接線柱C、D連入電路。把C、D接線柱連入電路，相當(dāng)于一條導(dǎo)線，連入電路的阻值為0，移動(dòng)滑片不能改變電阻。 ②把接線柱A、B連入電路。將A、B接線柱接入電路時(shí)，電流要經(jīng)過全部電阻線，此時(shí)變阻器連入電路的電阻值為變阻器的最大阻值，相當(dāng)于一個(gè)定值電阻，移動(dòng)滑片不能改變電阻。 3. 電阻箱 （1）電阻箱的特點(diǎn) 電阻箱由若干個(gè)不同阻值的定值電阻，按一定的方式連接而成，是一種可以調(diào)節(jié)電阻大小并且能夠顯示出電阻阻值的變阻器。 （2）電阻箱的讀數(shù) 使用時(shí)，把兩個(gè)接線柱接入電路，調(diào)節(jié)旋盤就能得到0 ~×××××Ω（通常為9999.9Ω）之間的任意阻值。各旋盤對(duì)應(yīng)的指示點(diǎn)的示數(shù)乘以面盤上標(biāo)出的倍數(shù)，然后加在一起，就是接入電路的阻值。 如圖所示電阻箱接入電路的阻值為＝3000+600+8=3608Ω. （3）插孔式電阻箱 插入式電阻箱的工作原理為：把銅塞插進(jìn)去，靠銅棒來短接下面的電阻，電流不從電阻絲走了使之失去作用來調(diào)整電阻大小的；缺點(diǎn)是阻值不能連續(xù)變化，只能是幾個(gè)固定阻值電阻的組合數(shù)。 如圖所示電阻箱接入電路的阻值為1+2=3Ω. 二、用滑動(dòng)變阻器改變小燈泡的亮度 用滑動(dòng)變阻器改變小燈泡的亮度，滑動(dòng)變阻器應(yīng)該與小燈泡串聯(lián)。電阻變大→電流變小→燈泡變暗；電阻變小→電流變大→燈泡變亮；所以滑動(dòng)變阻器可以起到控制電路中電流的作用（也叫限流作用）。 三、用滑動(dòng)變阻器控制電阻兩端的電壓 ①利用滑動(dòng)變阻器可以改變定值電阻兩端的電壓。 ②利用滑動(dòng)變阻器可控制定值電阻兩端電壓不變，方法是“換大調(diào)大，換小調(diào)小”（即如果定值電阻的阻值變大時(shí)，則需要把滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值變大）。 四、變阻器的應(yīng)用 1. 電位器及其應(yīng)用 滑動(dòng)變阻器一般只在實(shí)驗(yàn)室中應(yīng)用。有些家用電器（如收音機(jī)）音量調(diào)節(jié)的器件也是一種變阻器，通常稱為電位器。 （1）機(jī)械式電位器 如圖所示是機(jī)械式電位器，由內(nèi)部構(gòu)造圖可知，電位器在電路相當(dāng)于滑動(dòng)變阻器的作用。 電位器 電位器結(jié)構(gòu)圖 電位器原理 如圖所示，把A和B兩個(gè)接線柱串聯(lián)接入收音機(jī)電路，當(dāng)順時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)，接入電路中的電阻變大，電流變小，音量變小，反之音量變大。 （2）數(shù)字電位器 數(shù)字電位器是一種用數(shù)字信號(hào)控制阻值的器件（集成電路）。與機(jī)械式電位器相比，數(shù)字電位器具有可程序控制改變阻值、耐震動(dòng)、噪聲小、壽命長(zhǎng)、抗環(huán)境污染等重要優(yōu)點(diǎn)，因而，已在自動(dòng)檢測(cè)與控制、智能儀器儀表、消費(fèi)類電子產(chǎn)品等許多重要領(lǐng)域得到應(yīng)用。 2. 變阻器在生產(chǎn)和生活中的應(yīng)用實(shí)例 （1）亮度可變的燈、轉(zhuǎn)動(dòng)速度可變的電風(fēng)扇、舞臺(tái)用到的調(diào)音臺(tái)、家庭用的調(diào)溫電褥子等都是應(yīng)用了變阻器。 （2）汽車油量表、稱重儀、測(cè)高儀等。 本章重要的探究實(shí)驗(yàn) 一、探究串聯(lián)電路電壓的規(guī)律 【設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)】 （1）實(shí)驗(yàn)器材：規(guī)格不同的燈泡若干、電壓表、電源、開關(guān)、導(dǎo)線若干。 （2）設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)電路并畫出電路圖，如圖所示。選用不同（相同/不同）規(guī)格的小燈泡L1、L2連接電路。根據(jù)電源電壓選擇電壓表的量程。 （3）將電壓表的兩端分別連到A與B、B與C、A與C，測(cè)量電壓U1、U2、U。改變兩個(gè)小燈泡的規(guī)格，重做上述實(shí)驗(yàn)。 【進(jìn)行實(shí)驗(yàn)】 （1）根據(jù)電路圖連接電路，閉合電鍵，測(cè)出AB兩點(diǎn)間（即L1兩端）的電壓并記錄； （2）根據(jù)電路圖連接電路，閉合電鍵，測(cè)出BC兩點(diǎn)間（即L2兩端）的電壓并記錄； （3）根據(jù)電路圖連接電路，閉合電鍵，測(cè)出AC兩點(diǎn)的電壓（電源兩端電壓）并記錄； （4）實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù) 實(shí)驗(yàn)次數(shù)L1兩端電壓 UAB/VL2兩端電壓UBC/V電源兩端電壓UAC/V11.81.23.021.11.93.031.41.63.0 【分析論證】 實(shí)驗(yàn)結(jié)論：分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可得結(jié)論：串聯(lián)電路中電源兩端電壓等于各用電器兩端電壓之和. 數(shù)學(xué)表達(dá)式： U=U1+U2 【交流與評(píng)估】 （1）采用不同規(guī)格的小燈泡多次測(cè)量的目的是使實(shí)驗(yàn)結(jié)論具有普遍性，防止偶然性。 （2）換用不同規(guī)格的小燈泡時(shí)，各小燈泡兩端的電壓會(huì)發(fā)生改變，但電源兩端的電壓（總電壓）是不變的。 二、探究并聯(lián)電路電壓的規(guī)律 探究并聯(lián)電路各支路用電器兩端的電壓與電源兩端電壓的關(guān)系。 【設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)】 （1）設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)電路并畫出電路圖。選用不同（相同/不同）規(guī)格的小燈泡L1、L2連接電路。根據(jù)電源電壓選擇電壓表的量程。 （2）將電壓表的兩端分別連到L1兩端、L2兩端和電源兩端，測(cè)量電壓U1、U2、U。改變兩個(gè)小燈泡的規(guī)格，重做上述實(shí)驗(yàn)。 【進(jìn)行實(shí)驗(yàn)】 （1）測(cè)燈L1兩端的電壓并記錄； （2）測(cè)燈L2兩端的電壓并記錄； （3）測(cè)電源兩端電壓并記錄。 （4）實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù) 實(shí)驗(yàn) 次數(shù)L1兩端電壓 U1/VL2兩端電壓 U2/V電源兩端電壓U/V12.92.92.922.82.82.832.82.82.8 【分析論證】 實(shí)驗(yàn)結(jié)論：并聯(lián)電路中電源兩端電壓與各支路用電器兩端電壓相等。數(shù)學(xué)表達(dá)式： U=U1=U2 【交流與評(píng)估】 （1）當(dāng)電路中有多個(gè)用電器并聯(lián)時(shí)，此結(jié)論仍然成立，表達(dá)式為U1=U2=U3=…=Un=U。 （2）當(dāng)把幾節(jié)相同的新干電池并聯(lián)時(shí)，并聯(lián)電池組兩端的電壓等于一節(jié)干電池兩端的電壓，即 U=U1=1.5 V。 ③采用不同的方法多次進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的目的是得出普遍規(guī)律，防止結(jié)論的偶然性。 三、探究影響電阻大小的因素 【設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)】 （1）實(shí)驗(yàn)中用到的方法 ①控制變量法：在探究電阻的大小可能與導(dǎo)體的材料、導(dǎo)體的長(zhǎng)度、導(dǎo)體的粗細(xì)、導(dǎo)體的溫度有關(guān)時(shí)，利用控制變量法去探究每一個(gè)因素對(duì)電阻大小的影響。 ②轉(zhuǎn)換法：在電源電壓不變的情況下，通過電流表的示數(shù)或燈泡亮度來判斷導(dǎo)體電阻的大小。 【進(jìn)行實(shí)驗(yàn)】 （1）實(shí)驗(yàn)器材 電源（電池或蓄電池）、導(dǎo)線、規(guī)格不同的鎳鉻合金絲、錳銅合金絲、電流表、燈泡、開關(guān)、酒精燈、日光燈絲等。 （2）進(jìn)行實(shí)驗(yàn) ①根據(jù)所研究的問題連接如圖所示的實(shí)物圖。 探究導(dǎo)體的電阻與長(zhǎng)度、粗細(xì)、材料及溫度的關(guān)系 ②選用長(zhǎng)度和橫截面積相同的錳銅合金絲a和鎳鉻合金絲b，分別將它們接入電路，觀察電流表的示數(shù)，記入表格中。 ③選用橫截面積相同，長(zhǎng)度不同的兩根鎳鉻合金絲b和c，分別將它們接入電路，觀察電流表的示數(shù)，記入表格中。 ④選用長(zhǎng)度相同，橫截面積不同的兩根鎳鉻合金絲b和d ，分別將它們接入電路，觀察電流表的示數(shù)，記入表格中。 ⑤探究導(dǎo)體的電阻與溫度的關(guān)系 控制導(dǎo)體的材料、長(zhǎng)度、橫截面積相同，導(dǎo)體的溫度不同。用酒精燈給日光燈絲加熱，觀察燈泡的亮暗情況及電流表的示數(shù)，記入表格中。 （3）數(shù)據(jù)收集 【分析論證】 （1）電阻與導(dǎo)體的材料、長(zhǎng)度、橫截面積的關(guān)系 ①由實(shí)驗(yàn)次數(shù)1與2可得出：在導(dǎo)體的長(zhǎng)度和橫截面積相同時(shí)，導(dǎo)體的電阻與導(dǎo)體的材料有關(guān)。 ②由實(shí)驗(yàn)次數(shù)2與3可得出：在導(dǎo)體的材料和橫截面積相同時(shí)，導(dǎo)體的長(zhǎng)度越長(zhǎng)，電阻越大。 ③由實(shí)驗(yàn)次數(shù)2與4可得出：在導(dǎo)體的材料和長(zhǎng)度相同時(shí)，導(dǎo)體的橫截面積越大，電阻越小。 （2）金屬導(dǎo)體的電阻與溫度的關(guān)系 結(jié)論：同一燈絲的電阻隨溫度的升高而增大。 （3）實(shí)驗(yàn)結(jié)論 導(dǎo)體的電阻與導(dǎo)體的長(zhǎng)度、橫截面積、材料和溫度有關(guān)。 在材料、橫截面積相同時(shí)，導(dǎo)體越長(zhǎng)，電阻越大。在材料、長(zhǎng)度相同時(shí)，導(dǎo)體的橫截面積越大，電阻越小。在長(zhǎng)度、橫截面積相同時(shí)，導(dǎo)體的材料不同，電阻不同。在一定條件下，金屬導(dǎo)體的電阻隨溫度的升高而增大。 水壓電壓圖示 分析抽水機(jī)提供水壓形成水流 電源提供電壓形成電流 小燈泡約10歐人體約幾千歐白熾燈約800歐電流表約0.1歐熱水壺約50歐電壓表約幾十兆歐