2024年暑假人教版物理九年级预习学案----第10讲 电流与电压和电阻的关系

课程主题： 电流与电压和电阻的关系 教学目标 1、会同时使用电压表和电流表测量一段导体两端的电压和通过它的电流 2、会用滑动变阻器改变部分电路的电压 3、通过实验探究电流 、电压和电阻三者的关系， 得出欧姆定律 教学重难点 1、得出欧姆定律的定义式与变换式 2、用图像法分析实验数据和对实验结果进行评估 3、实验过程中的注意事项以及滑动变阻器在不同实验中起到的作用 知识点1：探究电流与电压的关系 目的 电流I与电压U的关系（控制电阻不变，改变电阻两端电压） 电路图和 实物图 实验过程 调节变阻器使R两端电压成整数倍地变化，比较I与U的关系 滑动变阻器的作用： ①保护电路; ②改变电路中电流大小，获得多组实验数据，寻找普遍性规律 表法和 图像法 R=10Ω（定值电阻，控制不变） 实验次数 1 2 3 4 5 电压 U/V 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 电流 I/A 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25 结论 电阻一定 ，通过导体的电流与其两端的电压成正比。 表达式 (对于同一个定值电阻的不同时期） 易错点 得出电流跟电压的关系时，要注意不能缺少条件：电阻一定（控制变量） 例题 1 ．在探究“ 电流与电压的关系”实验中： （1）请用笔画线代替导线，将甲图中电路连接完整 ，要求滑片 P 向 B 端滑动时，滑动变阻器接入电路的电阻变 大（连线时导线不允许交叉）； （2）正确连接好电路后 ，闭合开关发现电压表示数为 2.8V ，电流表无示数，滑动滑片P两表示数均无变化，则故障原因是 ; （3）易优君排除故障后，移动滑片 P 到某一位置时电流表示数如乙图所示，此时通过电阻的电流为 A。 若要增大电阻两端的电压，应将滑片P向 （选填“A”或“B”）端移动； （4）实验中测得多组数据，绘制出电阻R的 I-U 图像如图丙所示：由图像可得电流与电压的关系是 ; 本实验所用电阻的阻值为 Ω。 变式 ．学易姐用如图甲所示的电路探究“通过导体的电流跟导体两端电压的关系”。 （1）要求滑动变阻器滑片向右移动时 ，电流表示数减小 ，用笔画线代替导线完成图乙中实验电路的连接。 （2）学易姐按要求正确连接电路后 ，闭合开关 ，发现电压表指针偏转到满刻度的位置 ，其原因可能是_______ （只需写出一种可能）。 （3）在本实验中 ，滑动变阻器的主要作用是 。 （4）故障排除后学易姐进行实验 ，根据测出的数据 ，画出了通过电阻的电流随电压变化的关系图像 ，如图丙所示 ，由图像可以得出结论： ．为了使结论更具有普遍性 ，学易姐还应 。 变式 2 ．探究通过导体的电流与电压的关系实验 ，得到如下数据 ，请在给定的坐标纸上作出图象。 实验次数 1 2 3 4 5 电压 U/V 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 电流 I/A 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 知识点2：探究电流与电阻的关系 探究目的 电流I与电阻R的关系（控制定值电阻两端电压不变 ， 更换电阻） 电路图和实物图 实验过程 换用不同的定值电阻，使电阻成整数倍地变化，比较I与R的关系 滑动变阻器的作用： ①保护电路; ②保持定值电阻两端的电压不变 表法和图像法 U=3V（电压表示数 ，控制不变） 实验次数 1 2 3 电阻R/Ω 5 10 15 电流I/A 0.6 0.3 0.2 结论 电压一定时， 通过导体的电流与导体的电阻成反比。 拓展 结论亦可解读为“ 电压一定时， 导体中的电流与导体电阻的倒数成正比” 表达式 易错点 得出电流跟电阻的关系时， 要注意不能缺少条件： 电压一定 （控制变量） 正确理解电流与电压和电阻的关系 解读 ❶同体性：导体中的电流和导体两端的电压都是针对同一个导体而言的，不能用一个导体中的电流与另一个导体上的电压进行分析。 ②逻辑性：不能反过来说电阻一定时，电压跟电流成正比。因为电压是使电荷发生定向移动形成电流的原因，导体两端加了电压，导体中才有电流，因果关系不能颠倒。 ❸恒定性：不能说导体的电阻与通过它的电流成反比。电阻是导体本身的一种性质，与导体两端的电压、流过的电流均无关。可简单理解为仅满足数学关系式。 ❹条件性：在叙述时，一定要注意两个关系成立的前提条件：“电流和电压成正比 ” 的前提条件是电阻一定；“ 电流跟电阻有成反比”的前提条件是电压一定。 例题 2．易优君为了探究电流与电阻的关系，设计了如图甲所示的实验电路。他在学校实验室找来了如下一些实 验器材：电压恒为 3V 的电源 ，电流表、电压表各一只，一个开关 ，阻值分别为 10Ω、20Ω、50Ω的定值电阻各一个， 标有“50Ω 1A”字样的滑动变阻器 ，导线若干。 （1）请你用笔划线代替导线 ，将图乙中的实物电路连接完整。 （2） 在连接实验电路时 ，易优君应将开关处于 状态。 闭合开关前，应将滑动变阻器滑片滑到最 （选填“左”或“右”）端。 （3）易优君连接好电路，闭合开关后，移动滑动变阻器滑片时，发现电流表指针正常偏转，电压表示数为 0， 则发生这种故障的原因可能是 . (4)故障排除后，易优君先把10Ω的电阻接入电路，移动滑动变阻器滑片，使电压表示数为2V，读出电流表示 数后，断开开关，他直接拆下10Ω的电阻，改换成阻值为 20Ω的电阻继续左实验，闭合开关，电压表示数如图丙所示，其示数是 V。要完成这次实验 ，接下来他应将变阻器滑片向 （选填“左”或“右”）端移动，使电压表示数为 V。 （5）易优君解决了上述问题后，完成了实验。利用收集到的多组数据，作出了图丁所示的电流I 随电阻R变化的关系图像，分析图像得出了电流与电阻的关系是 。 变式 1． 以下是学易姐“探究通过导体的电流与电阻的关系” 的部分实验过程。 实验次数 电阻 R/Ω 电流 I/A 1 5 0.48 2 10 0.24 3 20 0.12 （1）连接电路时开关应 （选填“ 断开”或“ 闭合”）。 （2）某次实验时电压表的示数如图所示 ，则 R 两端的电压是_______V. （3）实验中，学易姐分别把 5Ω、10Ω、20Ω的电阻接入电路做三次实验，每次闭合开关后，调节滑动变阻器， 使 保持不变，记录电流表示数，如上表所示。 （4）分析表格数据 ，得出结论： 。 变式 2 ．用图甲所示的实验电路探究“ 电流与电阻的关系”。 （1）连接电路时，图甲中导线 E 端应与滑动变阻器______（选填“A”、“B”、“C”或“D”）接线柱相连， 使闭合开关前滑动变阻器的滑片 P应置于 A 端。 （2）将5Ω的电阻接入电路 ，调节滑动变阻器，使电压表示数为 1.5V ，电流表指针位置如图乙所示，则电流表读数为 A. （3）将 5Ω的电阻换成 10Ω的电阻后 ，闭合开关，调节滑动变阻器的滑片 P 到合适位置，记录实验数据，此操作中调节滑动变阻器的目的是 。 （4）再将电阻换成 15Ω重复操作 （5）分析数据可得出结论： 。 电阻 R/Ω 5 10 15 电流 I/A 0.15 0.1 （6） 学易姐在做此实验时 ，实验数据记录如下表 ，分析表中数据不能得出“ 电流大小与电阻大小成反比” 的结论，原因是 。 实验次数 1 2 3 电阻/Ω 5 10 15 电流/A 0.3 0.2 0.14 拓展小专题：如何调节滑动变阻器保持 U 不变 主题 探究“U 一定，I 与 R 的关系”实验中 ，如何保持定值电阻两端电压不变 原理 当更换定值电阻后，若不调节滑动变阻器，电压表示数必然 会发生变化。如开始使用5Ω定值电阻，若控制电压表示数为2V， 当更改为10Ω定值电阻后，电压表示数必定会大于2V，为了维持电压表示数继续保持2V，则需要增大滑动变阻器电阻。 技巧 串联“凭电阻”分电压： 必然要“ 定值电阻和滑动变阻器阻值同变化”，即电源电压一定时，若定值电阻阻值增大，为了维持定值两端电压示数大小不变，滑动变阻器阻值也须增大。 例题 3．易优君同学为了探究电流跟电阻的关系，在如图所示的电路中，将 A、B 两点间10Ω的电阻更换为20Ω的电阻，闭合开关后，下一步的操作应当是( ) A．记录电流表和电压表的示数 B．将滑动变阻器的滑片向右移动 C．将滑动变阻器的滑片向左移动 D．适当增加电池的节数 变式 ．学易姐利用如图所示的电路 ，探究“保持电压不变时 ，电流跟电阻的关系”。 （1）滑动变阻器 R´在此实验中的主要作用是 。 （2）当 R 的阻值由5Ω换成6Ω时，你认为在探究的过程中，应该采取的操作是 ( ) A．闭合开关，读出电流表的示数 B．闭合开关，将滑动变阻器的滑片适当向左移 C．改变电压表、 电流表的量程 D．闭合开关，将滑动变阻器的滑片适当向右移 拓展小专题： 电学 U-I 和 I-U 图像 主题 电学中的 U-I 和 I-U 图像辨认 原理 随着电压（电流）的均匀增大，导体电流（电压） 也不断均匀的增大。 技巧 ①斜线向上，代表记录的是定值电阻两端的电压 和对应的电流大小 ②斜线越靠近“U轴”，定值电阻的阻值越大 例题 4．易优君依次用甲、乙两段导体探究“ 电阻中的电流跟电阻两端电压的关系”后 ，根据记录的数据画出了如图所示的 I-U 图像 ，由图作出的下列判断正确的是 ( ) A．R甲＞R乙 B．R甲=R乙 C．R甲 ＜R乙 D ．无法判断 例题 5．学易姐在“探究通过导体的电流与其两端电压的关系”时，将记录的实验数据通过整理作出了如图所示 的图像。根据图像 ，当导体乙两端加上 1V 的电压时，通过导体乙的电流为 A，若将甲、乙两导体并联后接到3V 的电源上 ，干路中电流为 A。 限时速练 1 ．学易姐在探究“电流与电压、 电阻的关系”时，收集的数据如下表所示，下列结论正确的是 ( ) 实验次序 电阻 R= 10Ω 电压/V 电流/A 1 1 0.1 2 2 0.2 3 3 0.3 A．电阻一定时，电压与电流成反比 B．电阻一定时，电流与电压成正比 C．电压一定时，电流与电阻成正比 D．电压一定时，电阻与电流成反比 2．某导体中的电流与它两端电压的关系如图所示，下列分析正确的是 ( ) A．当导体两端的电压为0时，电阻为0 B．该导体的电阻随电压的增大而减小 C．当导体两端的电压为0时，电流为0 D．当导体两端的电压为 2 V 时，电流为0.6A 3．在“探究电流与电压关系”的实验中，分别用R1、R2两个电阻进行探究 ，并根据各自的实验数据绘制出如图所示的 U-I 关系图像，从图中可以看出R1和R2的大小关系是 ( ) A．R2＞R1 B．R1=R2 C．R2＜R1 D．无法确定 4．如图所示是研究电流与电压、电阻的关系的电路图，实验分“保持电阻不变”和“保持电压不变”两步进行，在“保持电阻不变”这一步实验时应该 ( ) A．保持R2滑片的位置不变 B．保持R2两端的电压不变 C．保持R1不变，调节R2滑片到不同的适当位置 D．保持电路中电流不变 5．在探究“ 电流与电压关系”的实验中 ，开关闭合前，滑动变阻器的滑片应调到 位置，分别采用 5Ω、10Ω、15Ω的电阻进行实验，目的是 。 6．易优君在做“探究电流与电压和电阻的关系”的实验。实验开始时，滑动变阻器的作用是 ， 在探究通过导体的电流与导体两端电压的关系时 ，应保持 不变。 7 ．如图甲所示是易优君“探究通过导体电流与电阻的关系”的实验电路（电源电压保持不变） ，图乙是他根据 测得的实验数据绘制的电流I随电阻R变化的图像 ，由图像可知R两端的电压为 V； 当R的电阻由10Ω更换为15Ω时，闭合开关后，为使R 两端的电压 （填“改变”或“不变”），滑动变阻器的滑片 P 应向 （填“a”或“b”）端滑动。 8 ．在探究电流与电压和电阻的关系的实验中，学易姐连成了如图所示的电路后开始实验。 （1） 正准备实验时 ，学易姐检查发现 ， 电路连接有错误 ，他改接了一根导线 ，使电路连接正确。要求：滑动变 阻器向左移动时 ，电流表示数变大。 （2）在探究电流与电压的关系的过程中，滑动变阻器的作用是使电阻两端的 发生变化。通过实验得到下表中的三组数据 ，分析数据可以得出的结论是： . 导体中的电流 I/A 导体两端的电压 U/V 0.1 1 0.2 2 0.3 3 （3）在探究电流与电阻的关系的过程中，该同学应控制电阻两端的 不变。实验中该同学将图中A、B 两点间 10Ω的电阻更换为 20Ω的电阻 ，闭合开关后 ，下一步的操作应该是使滑动变阻器滑片向 （选填“右”或“左”）移动。 电流与电压和电阻的关系能力拓展 1．在电阻一定时，探究电流与电压关系的实验中，学易姐把定值电阻、电流表、电压表、滑动变阻器、开关和电源连城如图所示的电路。正准备实验时，易优君检查发现，电路连接有错误，他改接了一根导线，使电路连接正确。 （1）在未改正电路连接之前，若闭合开关，会发现什么现象？ （2）请你把接错的那一根导线找出来并打上“×”,再画出正确的电路连接。 2 ．为探究电流与电压、电阻的关系，学易姐将实物连接成如下图甲所示。 （1）请你指出图甲中连接的错误之处： ①_______________________________________________________； ② 。 （2）请你将正确的电路图画在答题卡虚线框内。 （3）电路连接正确后，在研究电流与电阻的关系时，更换阻值不同的定值电阻后，应调节 ， 使定值电阻两端的电压 。 （4） 图乙是实验中电流表的某次示数，则电流是 A。要使电路中的电流增大，根据你所画的电路图，滑动变阻器的滑片应向 移动。 学科网（北京）股份有限公司 $$