16.2探究：电流与电压、电阻的关系（课件）-2025-2026学年沪科版九年级物理全一册

第二节 探究：电流与电压、电阻的关系 第十六章 探究电路 逐点 导讲练 课堂小结 作业提升 学习目标 课时讲解 1 课时流程 2 实验：探究电流与电压、电阻的关系 欧姆定律 欧姆定律公式的应用 知识点 实验：探究电流与电压、电阻的关系 知1－讲 感悟新知 1 问题: 电路中的电流是电路工作的重要指标，而电流大小与哪些因素有关？ 猜想: 电流与电压以及电阻有关。 猜想的依据:(1)电压是电流形成的原因； (2)导体电阻对电流的阻碍作用。 知1－讲 感悟新知 方法点拨 一个物理量可能有多个因素影响它，探究时应采用控制变量法设计实验。 在这个实验中，我们采用以下两个步骤： (1) 保持电阻一定，改变电压，测量电流。 (2) 保持电压一定，改变电阻，测量电流。 知1－讲 感悟新知 设计实验一 保持电阻一定，改变电压，测量电流。 1. 实验思路 探究电流大小与电压的关系时，需要保持电路中的电阻不变，改变电阻两端的电压。 2. 实验器材 电源、电流表、电压表、开关、滑动变阻器、定值电阻、导线。 知1－讲 感悟新知 实验思考 实验中的定值电阻可以用小灯泡代替吗？ 思考结论 定值电阻不可以用小灯泡代替，因为小灯泡的电阻随温度的升高而增大。 知1－讲 感悟新知 3. 实验电路图(图1) 知1－讲 感悟新知 4. 进行实验与收集证据 (1)按照电路图连接好实验器材。 (2)闭合开关，调节滑动变阻器的滑片，测出多组电压值和电流值，并将测量结果填入表中。 知1－讲 感悟新知 实验数据： 实验次数 电阻/Ω 电压/V 电流/A 1 5 1 0.2 2 1.5 0.3 3 2 0.4 知1－讲 感悟新知 5. 分析实验数据，归纳电流与电压的关系 (1)数学方法，观察发现：在电阻一定的情况下，电压增加几倍，电流就增加几倍。但是每次电压与电流的比值不变。数学上称电流与电压成正比。 知1－讲 感悟新知 (2)图像法，利用数学上的“描点法”，在坐标系中画出电流随电压变化的图像(如图2)。观察发现：电流随电压变化的图线是一条过原点的直线。 归纳电流与电压的关系：电阻 一定时，电流与电压成正比。 知1－讲 感悟新知 方法点拨 图像法处理实验数据的优点是直观。同时，图像法在处理批量数据时，还有明显的优势，比如我们发现大多数的数据在一条过原点的直线上，说明成正比例关系；部分数据在直线两侧，说明这可能是实验误差；还有部分数据在离直线很远的区域，说明这些数据可能是无效数据。 知1－讲 感悟新知 设计实验二 保持电压不变，改变电阻，测量电流。 1. 实验思路 探究电流大小与电阻的关系时，需要保持电压不变，改变电阻。 2. 实验器材 电源、电流表、电压表、开关、滑动变阻器、不同阻值的定值电阻、导线。 知1－讲 感悟新知 3. 实验电路图(图3) 知1－讲 感悟新知 4. 进行实验与收集证据 (1)按照电路图连接好实验器材。 (2)闭合开关，调节滑动变阻器的滑片，使电压表的示数为3 V，记录电流表的示数，并将测量结果填入表中。更换不同的定值电阻，重复实验。 知1－讲 感悟新知 实验数据： 实验次数 电压/V 电阻/Ω 电流/A 1 3 5 0.6 2 10 0.3 3 15 0.2 知1－讲 感悟新知 操作点拨 1. 将5 Ω 电阻换成10 Ω 电阻时，应当调节滑动变阻器，使得电压表示数保持不变，在调节滑动变阻器时，眼睛应当盯着电压表。 2. 调节滑片的方向是一个重要的问题。基本方法：换大电阻就把滑片往电阻大的方向调。换小的电阻就把滑片往电阻小的方向调。 知1－讲 感悟新知 5. 分析实验数据，归纳电流与电阻的关系 (1)数学方法，观察发现：电流与电阻的乘积为一定值。 知1－讲 感悟新知 (2)图像法，利用数学上的“描点法”，在坐标系上以电阻为横轴，电流为纵轴，画出电流随电阻变化的图像。观察发现：电流随电阻变化的图线是一个反比例函数图像(图4)。 归纳电流与电阻的关 系：保持电压不变时， 电流跟电阻成反比。 知1－讲 感悟新知 实验思考 在电压一定时，导体的电阻与通过导体的电流成反比，这个结论正确吗？ 思考结论 在电压一定时，导体的电阻与通过导体的电流成反比的结论是错误的。 电阻只和导体的材料、长度、横截面积、温度有关，和电流、电压无关。 知1－讲 感悟新知 大量实验表明： 当导体电阻不变时，通过导体的电流跟导体两端的电压成正比；当导体两端电压不变时，通过导体的电流跟导体的电阻成反比。 知1－讲 感悟新知 特别提醒 定律中“成正比”“成反比”这两个关系，分别有不同的前提条件，即在导体的电阻一定时，通过这段导体的电流跟它两端的电压成正比; 当导体两端的电压一定时，通过这段导体的电流跟它的电阻成反比。 感悟新知 知1－练 探究“电流与电压及电阻的关系”。 例 1 解题秘方：主要从实验的设计、步骤、数据分析等方面正确理解探究电流与电压、电阻关系的实验。 23 感悟新知 知1－练 (1)请根据图5 甲中电路图，用笔画线代替导线将实物图乙连接完整，使滑动 变阻器的滑片P 向 右移动时，滑动变 阻器接入电路的电 阻变大。 24 感悟新知 知1－练 解析：滑动变阻器的滑片P向右移动时，接入电路的电阻变大，滑动变阻器左下接线柱应连入电路中，如图6 所示。 解：如图6 所示。 25 感悟新知 知1－练 (2)探究“电流与电压的关系”时，某小组在a、b 间接入电阻R1，移动滑片P，将测量数据记录在表一中，当电压表示数为2.0 V 时，对应的电流值如图5 丙所示，为 　　A。另一小组使用其他阻值的电阻R2，测量数据如表二所示，根据两组数据描绘出相应的I-U 图像如图5 丁所示。 26 感悟新知 知1－练 27 感悟新知 知1－练 表一(R1) 表二(R2) U/V 1.0 2.0 3.0 I/A 0.20 0.60 U/V 0.8 1.6 2.6 I/A 0.0 8 0.16 0.26 0.4 28 感悟新知 知1－练 (3)根据描绘出的I-U图像可以得出结论：在电阻一定时，通过导体的电流与导体两端的电压成 ______ ；其中图线______表示的是R1 的I-U图像。 解析：因描绘出的I﹣U图像都为过原点的直线，故可以得出结论：在电阻一定时，通过导体的电流与导体两端的电压成正比。由图丁可知，电流相等时，①对应的电压小，故图丁中图线①表示的是R1 的I﹣U图像。 正比 ① 29 感悟新知 知1－练 (4)探究“电流与电压的关系”时，测量了多组数据，其目的是______(填字母序号)。 A. 寻找普遍规律 B. 取平均值减小误差 A 30 感悟新知 知1－练 (5)在“探究电流与电阻关系”的实验中，连接好电路后，闭合开关，发现电压表有示数且接近电源电压，电流表无示数，其原因可能是_____________。问题解决之后，实验过程中，将5 Ω 的电阻更换为10 Ω 的电阻时，应将滑动变阻器的滑片P 向______(填“A”或“B”)端移动，使电压表示数__________。 定值电阻开路 B 保持不变 31 感悟新知 知1－练 解析：闭合开关后，电流表无示数，说明电路为开路，电压表有示数且接近电源电压，说明电压表与电源的两端连通，所以故障可能为定值电阻开路；将5 Ω 的电阻更换为1 0 Ω 的电阻时，电阻增大，为保持电阻两端的电压不变，应增大滑动变阻器连入电路中的电阻，所以滑片应向B端移动，使电压表示数保持不变。 32 感悟新知 知1－练 1 . 在“探究电流和电压的关系” 和“ 探究电流和 电阻的关系”两个实验中， 下列说法正确的是( ) A. 两个实验多次实验的目的都是得到普遍性实验结论 B. 探究电流和电压的关系实验中， 滑动变阻器的作用主要是控制定值电阻两端电压一定 C. 在探究电流和电阻的关系实验中， 滑动变阻器的作用主要是改变定值电阻两端的电压 D. 两个实验都用到的实验探究方法是转换法 A 33 知识点 欧姆定律 知2－讲 感悟新知 2 1. 欧姆定律 (1) 内容：一段导体中的电流，跟加在这段导体两端的电压成正比，跟导体的电阻成反比。 (2)公式：I=(求电流)。 知2－讲 感悟新知 公式中各符号代表的物理量及单位 符号 物理量 单位 U 电压 伏特(V) R 电阻 欧姆(Ω) I 电流 安培(A) 知2－讲 感悟新知 (3)变形式：U=IR(求电压)、R=(求电阻)。 知2－讲 感悟新知 2. 对欧姆定律的理解 (1)欧姆定律是将两个探究实验的结论进行综合而归纳总结出来的。 (2)欧姆定律的适用范围适用于纯电阻电路，而在电动机正常工作时，欧姆定律不能用于有关电动机的计算。 知2－讲 感悟新知 纯电阻电路就是在通电的状态下，只发热的电路，即通电状态下把消耗的电能全部转化为电阻的内能，不对外做功，电能不能转化为内能以外的能量形式。例如：电烙铁电路，工作时只是发热，属于纯 电阻电路。由电风扇等组成的电路，除了发热以外，还对外做功，不属于纯电阻电路。 知2－讲 感悟新知 (3)电流与电压的关系和电流与电阻的关系都可以用图像法进行研究。同时注意对比两图像，如图7 所示。 知2－讲 感悟新知 特别提醒 1. 正确理解导体的电阻与电压和电流的关系。不能说导体的电阻与电压成正比，与导体中电流成反比。 2. I=既说明电流与电压及电阻的关系，也可以用于计算。 感悟新知 知2－练 对于欧姆定律的理解，下列说法中正确的是( ) A. 公式R=表明：电阻与电压成正比，与电流成反比 B. 公式I=表明：导体两端的电压与通过它的电流成正比 C. 对于一个定值电阻，加在它两端的电压与通过它的电流的比值不变 D. 由U=IR可知，电阻一定时，导体两端的电压与通过导体的电流成正比 例 2 感悟新知 知2－练 解析：电阻是导体本身的一种性质，只与导体的材料、长度、横截面积和温度有关，与两端的电压和通过的电流无关，公式R=只是计算电阻的一种方法，故A 错误；根据公式I=可知，在电阻一定时，导体中的电流与导体两端的电压成正比，故B 错误； 感悟新知 知2－练 对于同一个定值电阻，电阻一定，它两端的电压增大几倍，通过它的电流也增大几倍，电压与电流的比值不变，故C 正确；电源提供电压，电压使电路中形成了电流，不能说导体两端的电压跟通过导体的电流成正比，故D 错误。 答案：C 感悟新知 知2－练 物理模型 欧姆定律的理解模型： 44 感悟新知 知3－讲 知识点 欧姆定律公式的应用 3 1. 公式运用的三种类型 对于一个导体，只要知道电压、电流和电阻中的两个量， 就可以利用欧姆定律公式求出第三个量。 (1)直接运用公式I=求流过导体的电流。 (2)运用变形式U=IR求导体两端的电压。 (3)运用变形式R=求导体的电阻。 感悟新知 知3－讲 2. 运用欧姆定律公式时要注意以下三点 (1)注意三个量的同一性：即在运用公式进行计算时，要注意三个量的对应关系，不能张冠李戴。 (2)注意三个量单位的统一性：公式中的三个物理量必须使用国际单位制中的单位，电压→ 伏特(V)，电流→ 安培(A)，电阻→欧姆(Ω)。 感悟新知 知3－讲 (3)注意三个量的同时性：例如，在同一电路中，由于滑动变阻器滑片的移动，接入电路的电阻变化，总电阻的变化会导致电流与部分电路两端电压的变化，应用该公式时，三个量要是同一时刻的。 感悟新知 知3－讲 3. 利用欧姆定律解释电源、电流表、电压表的相关问题 (1)导线的电阻接近于0，根据欧姆定律I=可知，当电阻接近于0 时，电路中的电流将趋向于无限大，会损坏电源甚至导线，因此绝对不能把电源两极直接用导线相连。 感悟新知 知3－讲 (2)电流表的电阻很小，相当于导线，若将电流表直接连在电源的两极上，导致电流过大，会损坏电流表，因此不允许将电流表直接接在电源两极上。 (3)电压表的电阻很大，连入电路时电压表所在支路电流小到可忽略不计，相当于开路，因此只要电源电压不超过电压表的量程，就可以将电压表直接接在电源两极上，测量电源电压。 感悟新知 知3－讲 易错提醒 如图8 所示，如果计算定值电阻R2 的阻值，只能用R2=来计算， 而不能用R2=或R2=来计算。 感悟新知 知3－讲 技巧点拨 运用欧姆定律计算的一般步骤： (1)画出被研究的部分电路或者简化电路，做到直观形象。 (2)在电路上标注已知量与所求量，做到心中有数。 (3)对于同一段导体，运用知二求一(U、I、R 三个量中知道其中的两个，另一个就可以求出了) 的方法求出。 (4) 结合串、并联电路的特点进一步拓展。 感悟新知 知3－练 [月考·南昌]在如图9 所示的电路中，电源电压保持不 变，电阻R1 的阻值为30 Ω，闭合开关S1，断开开关S2，电流表A1的示数为0.3 A；闭合开 关S1和S2，电流表A2的示数为 1.2 A。求： 例 3 感悟新知 知3－练 (1)电源电压U。 解题秘方：理解欧姆定律，并学会将欧姆定律运用到并联电路中。(1)并联电路中，支路两端电压等于电源电压，求电源电压本质就是求支路两端电压； 感悟新知 知3－练 解：闭合开关S1，断开开关S2，电路中只有R1 工作，电流表A1 的示数即为通过R1 的电流，即I1=0.3 A， 由I=可知，电源电压U=U1=I1R1=0.3 A×3 0 Ω=9 V。 感悟新知 知3－练 (2)电阻R2 的阻值。 解题秘方：支路电阻的阻值可由所在支路的电流和电源电压，运用欧姆定律计算。 感悟新知 知3－练 【解】闭合开关S1 和S2，R1、R2 并联，电流表A1 测量通过R1的电流I1=0.3 A，电流表A2 测量干路电流I=1.2 A，根据并联电路特点可知，R2 两端的电压U2=U=9 V，通过R2 的电流I2=I-I1=1.2 A-0.3 A=0.9 A， 由I=可知，电阻R2 的阻值R2===10 Ω。 感悟新知 知3－练 2 . 我国实施的《刑法修正案(八)》，对“饮酒驾车”和“醉酒驾车”制定了严格的界定标准，如表所示： 饮酒驾车 20 mg/100 mL ≤血液中的酒精含量<80 mg/100 mL 醉酒驾车 血液中的酒精含量≥ 80 mg/100 mL 57 感悟新知 知3－练 如图甲所示是酒精检测仪的简化电路。其中，定值电阻R0=1 0 Ω，电源电压为3 V；R为气敏电阻， 它的阻值与酒精气体含量的关系如图乙所示。 58 感悟新知 知3－练 如果通过检测仪检测到驾驶员的血液中酒精含量为12 % 时，电流表的示数为_______A。 0.25 59 探究：电流与电压、电阻的关系 欧姆定律 电流与电压的关系 电流与电阻的关系 探究 内容 理解 表达式 定量计算 定性分析 课堂小结 $$