15.2科学探究：欧姆定律课时1 探究电流与电压、电阻的关系课件- 2023-2024学年初中物理沪科版九年级全一册

第二节 科学探究：欧姆定律 课时1 探究电流与电压、电阻的关系 1. 通过实验探究电流跟电压、电阻的关系，体验科学探究的全过程. 2. 通过实验探究，进一步熟悉科学探究中常用的一种方法——控制 变量法. 3. 尝试采用图象法分析实验数据. 学习目标 我们知道，导体有电阻，在导体的两端加上电压，就会在导体中产生电流. 那么，电流的大小与哪些因素有关呢? 新课引入 1. 电压是产生电流的原因，那么若升高电压，电流是否也增大? 猜想与假设 新知学习 2. 电阻对电流有阻碍作用，那么若增大导体的电阻，通过导体的电流 是否会减小？ 实 验 1 探究电流与电压的关系 1. 设计实验与制订计划 因变量： 自变量： 控制变量： 电流 I 导体R两端的电压U 导体电阻R A V S R 改变电源电压 如何改变 电路设计1 A V S R 如何改变 A V S R R' A V S R Rp 串联一个 定值电阻 为了不来回更换定值电阻R，该如何优化电路？ 思考 串联一个滑动变阻器 电路设计2 因变量： 自变量： 怎样改变： 控制变量： 怎样控制： 怎样测量： 怎样测量： 电流 I 使用电流表 导体R两端的电压U 导体电阻R 调节滑动变阻器 使用电压表 选用同一电阻 探究方案 若干定值电阻或电阻箱 实验器材 A V S R Rp 实验原理图 连接实物图 电阻R/Ω 电压U/V 电流I/A 控制变量 自变量 因变量 A V S R Rp 表格设计 如何设计表格？表格内容要包含哪些？ 思考 (1)按电路图连接电路(连接电路要注意：连接电路前 开关要断开，并将滑动变阻器滑片滑到阻值最大处， 电流表和电压表要选择合适的量程及正负接线柱正确 连接)； (2)闭合开关，不改变定值电阻的阻值，多次移动滑动变阻器的滑片，使电压表的示数发生变化(如分别为1 V、1.5 V、2 V、2.5 V、3 V)，并依次记下对应电流表的示数，将数据记录在表格中. 2. 进行实验与收集证据 A V S R Rp 实验步骤 探究电流与电压的关系 电阻R/Ω 5 电压U/V 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 电流I/A 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 点击播放视频 数据记录 3. 分析与论证 电阻R/Ω 5 电压U/V 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 电流I/A 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 (1)分析表格数据初步可得： 在电阻一定时，电流与电压存在怎样的定量关系？ 思考 在电阻一定时，电流随电压的增大而增大. 处理方法：电压与电流的比值相等； 保持电阻不变时，电流跟电压成正比关系. 得出结论： I/A U/V 0 2.5 0.1 0.3 0.5 0.6 0.4 0.2 0.7 0.8 1.5 2.0 3.0 1.0 0.9 绘制图像 0.5 保持电阻不变时，电流跟电压成正比关系. 得出结论： (2)图像法分析数据——更直观地看出两个物理量之间的变化关系 图像是一条过原点的直线. 分析： 下面的结论正确吗？ (1)通过导体的电流与导体两端的电压成正比. (2)电阻一定时，导体两端的电压与导体中的电流成正比. —— 漏掉了结论的前提条件 ——弄错了结论的因果关系 思考与讨论 本实验中多次实验的目的： 寻找普遍规律 本实验中滑动变阻器的作用是什么？ (1)保护电路； (2)改变导体两端的电压，多次实验获取多组数据. (1)比较你所在小组得出的实验结论与其他小组的实验结论有什么差别. (2)分析实验结论与开始的假设有什么差异. (3)分析产生实验误差的原因. (4)探讨改进实验的措施. 4. 评估 实 验 2 探究电流与电阻的关系 1. 设计实验与制定计划 因变量： 自变量： 控制变量： 电流 I 导体电阻R 导体R两端的电压U A V S R 如何改变? 更换定值电阻 如何控制? A V S R Rp 调节滑动变阻器 电路设计 因变量： 自变量： 怎样改变： 控制变量： 怎样控制： 怎样测量： 怎样测量： 电流 I 使用电流表 导体电阻R 导体R两端的电压U 更换电阻 已知电阻值 调节滑动变阻器 怎样测量： 使用电压表 探究方案 若干定值电阻或电阻箱 实验器材 A V S R Rp 实验原理图 连接实物图 电压U/V 电阻R/Ω 电流I/A 控制变量 自变量 因变量 A V S R Rp 表格设计 如何设计表格？表格内容要包含哪些？ 思考 (1)按电路图连接电路； (2)记下定值电阻阻值(如：30 Ω)，闭合开关，移动滑 动变阻器的滑片，使电压表的示数为某一值(如：3 V)， 记下电流表的示数，把数据记录在表格中； (3)多次更换定值电阻，记下其阻值(如：依次为15 Ω、10 Ω、6 Ω、5 Ω)，移动滑动变阻器滑片，使电压表的示数保持不变(仍为3 V)，分别记下对应电流表的示数，将数据记录在表格中. A V S R Rp 2. 进行实验与收集证据 实验步骤 电压U/V 3 电阻R/Ω 30 15 10 6 5 电流I/A 0.1 0.2 0.3 0.5 0.6 探究电流与电阻的关系 点击播放视频 数据记录 为了方便操作，可用电阻箱代替定值电阻进行实验 3. 分析与论证 (1)分析表格数据初步可得： 在电压一定时，电流与电阻存在怎样的定量关系？ 思考 在电压一定时，电流随电阻的增大而减小. 处理方法：电压与电阻的乘积相等； 保持电压不变时，电流跟电阻成反比关系. 得出结论： 电压U/V 3 电阻R/Ω 30 15 10 6 5 电流I/A 0.1 0.2 0.3 0.5 0.6 绘制图像 I/A R/Ω 0 25 0.1 0.3 0.5 0.6 0.4 0.2 0.7 0.8 15 20 30 10 0.9 5 (2)图像法分析数据 I/A 0.1 0.3 0.5 0.6 0.4 0.2 0.7 0.8 0.9 0.20 0.12 0.16 0.24 0.08 0.04 R 1 /Ω 注：I-R图像不能直观看出I与R的关系，可对数据进行处理，绘制I- 图像. R 1 保持电压不变时，电流跟电阻成反比关系. 得出结论： 在探究“电流与电阻关系”的实验时，定值电阻为5 Ω、10 Ω、20 Ω的实验都顺利进行了，当换上25 Ω的电阻时，却发现无论怎么移动滑片，电压表的示数始终高于设定值2 V，你知道是为什么吗？应该如何改进呢？ 在这个实验中滑动变阻器的调节技巧：“换大调大，换小调小”，当换上较大阻值的定值电阻时，电压表示数始终高于设定值2 V，说明滑动变阻器的最大阻值太小，不能满足实验的需求. 可以适当降低所设定的定值电阻两端的电压；或者结合串联分压原理在电路中串联一个阻值合适的定值电阻；或者在实验中将顺序调整为25 Ω、20 Ω、10 Ω、5 Ω(从大到小)去进行实验，就能避免出现此问题！ (1)更换电阻后，调节滑动变阻器时，眼睛要观察电压表读数，使读数与更换前保持不变； (2)滑动变阻器的调节技巧：“换大调大，换小调小”，即当用10 Ω的电阻替换5 Ω的电阻时，滑动变阻器连入电路的阻值应变大，反之亦然. 注意事项 下面的结论正确吗？ (1)通过导体的电流与导体的电阻成反比. (2)电压一定时，导体的电阻与导体中的电流成反比. —— 漏掉了结论的前提条件 ——电阻是导体本身的一种性质 2. 本实验中滑动变阻器的作用： 保护电路；保持导体两端的电压不变 思考与讨论 探究点拨 评 估  在实验探究的整个过程中，都应该注重对实验过程、实验结果的反思与评估.分析过程是否科学合理、简便易行，分析最终结果与开始的假设有什么差异，实验设计是否合理，有什么需要吸取的教训，如何改进实验方案等. 在探究电流的大小与哪些因素有关时，应注重对实验设计和数据采集进行反思，分析数据的可靠性，并思考得出的结论是否合理. 实验名称 探究电流与电压的关系 探究电流与电阻的关系 电路图及实物图 滑动变阻器的作用 (1)保护电路 (2)改变_________________ (1)保护电路 (2)控制_________________不变 实验方法 _____________ 实验图像 实验结论 保持电阻不变时，电流跟电压成____比关系. 保持电压不变时，电流跟电阻成____比关系. 定值电阻两端电压 定值电阻两端电压 课堂小结 控制变量法 正 反 随堂练习 1. (2023哈尔滨)如图所示，探究“电流跟电压的关系”实验中，下列说法不正确的是(　　)A. 探究电流跟电压的关系时，需要控制导体的电阻一定B. 滑动变阻器可以起到改变定值电阻两端电压的作用C. 实验的结论是电流跟电压成反比D. 多次实验是为了得到电流跟电压之间的定量关系 C 在电阻一定时，通过导体的电流与导体两端的电压成正比 漏掉了结论的前提条件 √ √ × √ 2. 某小组用如图所示的实验器材“探究电流与电阻的关系”，电源电压恒为4.5 V，阻值分别为5 Ω、10 Ω、15 Ω、20 Ω、25 Ω的定值电阻各一个．(1)下列实验操作步骤最合理的排序是______(将正确选项的字母填在横线上).①闭合开关　②将滑动变阻器的滑片调到最大阻值处　③断开开关　④连接电路A. ④③②①　B. ③④①②　C. ③④②① C 1. 连接电路时，开关断开； 2. 闭合开关前将滑动变阻 器滑片调到阻值最大处 (2)小组同学检查时发现有一根导线连接错误，请你把接错的那根导线找出来，画上“×”，并用笔画线代替导线把电路连接正确(只能改接一根导线，导线不允许交叉)(3)正确连接电路后，用5 Ω的定值电阻做完实验后换用10 Ω的电阻继续探究，此时移动滑动变阻器滑片，观察_____表的示数，使其示数与接入5 Ω电阻时的示数相同，并记录对应另一电表的示数. × 保持定值电阻两端的电压不变 电压 电流表：串联在被测电路中； 电压表：与被测电路并联； 滑动变阻器：一上一下 (4)接着同学们换用15 Ω、20 Ω、25 Ω的电阻完成实验，得到的实验数据如表，发现有组数据有问题，实验序号是____，原因是________________ _______________；剔除错误数据外，分析数据得出的结论是___________ _________________________________. 实验序号 1 2 3 4 5 电阻R/Ω 5 10 15 20 25 电流I/A 0.6 1.5 0.2 0.15 0.12 × 当电压一定时，通过导体的电流与其电阻成反比 2 电流表按“0~3 A” 量程进行读数了 除第2组，其余数据中定值电阻阻值与通过其电流的乘积均相等 (5)依据表中正确数据，小组各成员作出了以下图像，其中正确的是_____ (填序号). 实验序号 1 2 3 4 5 电阻R/Ω 5 10 15 20 25 电流I/A 0.6 1.5 0.2 0.15 0.12 AB 在电压一定时，通过导体的电流与其电阻成正比 $$