2.探究用变阻器改变灯泡亮度
(1)观察滑动变阻器的构造,了解铭牌上标出的最大电阻值和允许通过的最大电流值.
(2)设计实验电路,画出用变阻器控制灯泡亮度的电路图如图6-37所示.
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本探究实验需要的器材是:电池组、小灯泡、滑动变阻器、开关和电流表各一个,导线若干.
(3)实验步骤:①按图6-37所示电路图连接好实验电路.连接电路过程中,开关处于断开状态;开关闭合前,滑动变阻器的滑片要滑至使变阻器连入电路电阻最大的位置.②闭合开关,移动变阻器的滑片,观察小灯泡的发光情况和电流表的示数变化情况.并和同学进行交流.③整理实验器材.④分析实验结果,总结滑动变阻器的作用和连接方法,完成用变阻器改变灯泡的亮度的探究报告.
[典型热点考题]
例1 有两段导体1和2,在相同的电压下,通过导体1的电流较大,通过导体2的电流较小,哪段导体的电阻大? ( )
(A)导体l的电阻大
(B)导体2的电阻大
(C)两段导体的电阻一样大
(2003年,武汉)
分析与解答:导体对电流有阻碍作用,电阻是导体本身固有的一种属性.由导体本身的因素决定,跟外部其他因素无关,但可通过检测在一定电压下导体中的电流大小来感知导体对电流阻碍作用的大小.
导体1和导体2,在相同的电压作用下,导体1中通过的电流比较大,说明导体1对电流的阻碍作用比较小,导体1的电阻比较小.
由以上分析知,导体2的电阻比较大,选项B正确.
点评:本题考查对导体的电阻概念的理解及其量度方法.解答本题应该理解:①不同导体在相同电压作用下,通过的电流不同,说明不同导体对电流的阻碍作用不同,即不同导体的电阻不同;②导体的电阻是导体本身固有的阻碍电流作用的性质,由导体本身决定,跟导体两端的电压和通过导体的电流无关,但可以用一定电压下通过导体的电流大小表现出来导体对电流阻碍作用的大小.把比较导体电阻大小的问题转化为比较相同电压下导体中的电流大小的问题,通过观察了解不同导体中的电流大小来获得不同导体(相同条件下)对电路中电流的阻碍作用大小的信息,这种研究问题的科学方法在学习过程中要逐步学会运用.
例2 在做“决定电阻大小的因素”实验时,需要在电压相同的条件下,比较通过不同导线的电流,发现决定电阻大小的因素.下表是几种实验用导线的参数.
|
导体代号 |
A |
B |
C |
D |
E |
F |
G |
|
长度/m |
1.0 |
0.5 |
1.5 |
1.0 |
1.2 |
1.5 |
0.5 |
|
横截面积/ |
3.2 |
0.8 |
1.2 |
0.8 |
1.2 |
1.2 |
1.2 |
|
材料 |
锰铜 |
钨 |
镍铬丝 |
锰铜 |
钨 |
锰铜 |
镍铬丝 |
(1)为研究电阻与导体材料有关,应在上表中选用导线C和导线_____________.
(2)为研究电阻与导体的长度有关,应在上表中选用导线C和导线__________.
(3)为研究电阻与导体横截面积的关系,应在上表中选用导线A和导线_________.
(2003年,宁夏)
分析与解答:题目所列表中给出了七种导体的长度、横截面积和材料三个因素.研究导体的电阻跟这三个因素的关系,实验就需要分三组不同的情况进行探索研究.要研究导体的电阻跟导体材料的关系,必须使导体的长度和横截面积都相同,应选用导线C和导线F,通过比较在相同电压下导体中的电流大小来比较电阻的大小,找出导体电阻大小和材料的关系;同样的道理,要研究电阻与导体长度的关系,必须使导体的材料和横截面积都相同,应选用导线C和导线G;要研究电阻与导体横截面积的关系,必须使导体的材料和长度都相同,应选用导线A和导线D.
由以上分析可得本题的答案:(1)F;(2)G;(3)D.
点评:本题是研究导体电阻大小跟导体的材料、长度和横截面积的关系的探究性实验.考查控制实验条件的方法和能力.解答本题必须明确两点:①实验的设计思想是通过比较相同电压下导体中电流的大小来间接得出导体电阻大小的关系;②实验方法原理是导体电阻大小决定于材料、长度和横截面积三个因素,通过控制变量,把一个多因素问题转化为多个单因素问题来解决.这就是“控制变量法”的原理和作用.
例3 小宇在实验室用图6-38所示的电路做电学实验,请你帮助他完成以下的判断:
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(1)当滑动变阻器的B、C两个接线柱接入电路中,滑片P向A端移动时,灯L将____________(填“变暗”、“不变”或“变亮”).
(2)当滑动变阻器的A、D两个接线柱接入电路中,要使灯L变暗,滑片户应向_________端移动.
(2003年,海南)
分析与解答:由图6-38知,滑动变阻器和灯L串联起来接在电源两极之间.变阻器接入电路的是B、C两个接线柱,连入电路的是PB段电阻线,当滑片P向A端移动时,连入电路的电阻线长度变大,则连入电路的电阻变大,电源电压保持不变,电路中的电流变小,灯L因通过的电流变小而变暗;若把变阻器的A、D两个接线柱接入电路,则连入电路的电阻线是AP段,要使灯L变暗,电路中的电流必须变小,在电路两端电压一定的情况下,变阻器连入电路的电阻必须变大,滑片P应向B端移动.
根据以上分析,本题的答案是:(1)变暗;(2)B
点评:本题考查分析电路和正确使用滑动变阻器改变电阻、电流及灯泡亮度的能力.命题试图引导学生采用科学探究的方式,把改变灯泡的亮度作为实际需要,运用滑动变阻器来解决实际问题.解答此类题目的关键是判断变阻器连入电路的是哪一部分电阻线,然后根据滑片移动方向判断连入的电阻以及电路中的电流变化情况,或根据电流变化的需要确定滑片的移动方向.
例4 物理课本(九年义务教育三年制初级中学教科书第二册P89)说:“常用的导线通常是用铜或铝做的,特别重要的用电设备的导线还要用昂贵的银来做.”
(1)你相信“导线还要用昂贵的银来做”是真的吗?简要说明你的理由.
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(2)你将如何进一步论证或证明你的观点和想法是正确的.
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(2003年,宁夏)
分析与解答:这是一个全新的题型.学生可根据自己对事物的情感、态度和价值观,发表自己的观点.因此题目没有固定的答案,观点及其理由、证明方法只要合理,就是正确的.