第一节 电流与电压、电阻的关系（教学设计）物理鲁科版（五四学制）2024九年级上册

第1节 电流与电压、电阻的关系（教学设计） 【教学目标】 1. 通过实验探究电流跟电压、电阻的关系，让学生经历科学探究的全过程。 2. 进一步熟悉探究实验中常用的一种方法—控制变量法。 3. 会观察、收集、分析实验中的数据并尝试采用图象法分析实验数据。 【教材分析】 电流与电压、电阻的关系既是全章节的一个引领，也是一个核心。电流与电压、电阻的关系编排在学生学习了电流、电压、电阻等概念，电压表、电流表、滑动变阻器使用方法之后，它既符合学生由易到难，由简到繁的认识规律，又保持了知识的结构性、系统性。通过本节课学习，主要使学生掌握同一电路中电学三个基本量之间的关系，初步掌握运用欧姆定律解决简单电学问题的思路和方法，了解运用”控制变量法”研究多个变量关系的实验方法，同时也为进一步学习电学知识，打下基础。 【学情分析】 学生在这节课之前已初步学会了电压表、电流表、滑动变阻器使用，具备操作探究欧姆定律实验的基本技能。但是很多细节处，比如如何将导线和接线柱连接，比如如何选择适当的量程，如何合理布线让整个电路很清晰，如何能区分接线柱的正负等等一些实际操作性的问题，仍需要在操作过程中实际动手，出错，老师或者组内同学互相纠错，然后适当调整，这个过程虽然可能节奏很慢，但是对于参与进来的学生确实是一种锻炼和提升。 【教学重难点】 学习重点：通过实验探究通过导体的电流与电压、电阻的关系。 学习难点：运用控制变量的方法来设计和完成实验。 【器材准备】 和《电流与电压、电阻的关系》相关的视频、挂图、课件、器材等。 【教学过程】 一、导入新课： 想一想 如图实验中，当通过增加干电池的节数来增加小灯泡两端的电压时，通过小灯泡的电流增大。另外，通过前面的学习我们知道，电阻表示导体对电流的阻碍作用，当导体两端的电压一定时，导体的电阻越大，通过导体的电流越小。 那么，通过导体的电流与加在两端的电压及导体的电阻之间是否存在定量关系呢？ 二、新课讲授： 【学习任务一】探究电流与电压的关系 【提出问题】 电流与电压之间有什么样的关系？ 【猜想与假设】 若电阻一定，可能电压越大，电流越大。 （猜想依据：因为电压是形成电流的原因。） 【设计实验】 这是一个多因素问题，可以用控制变量法，控制导体的电阻不变。用滑动变阻器改变电阻两端电压从而得出电流与电压关系的规律。 【实验器材】 电源、开关、定值电阻、滑动变阻器、电流表、电压表、导线若干等。 （1）滑动变阻器：改变电阻两端电压和保护电路。 （2）电流表：测量定值电阻中的电流。 （3）电压表：测量定值电阻两端电压。 【实验电路图】 【实验步骤】 （1）按要求设计电路图，并且连接实物电路。 （注意连接电路时，开关断开，滑片移到阻值最大处） （2）检查电路连接是否正确，闭合开关移动滑动变阻器的滑片使电阻两端的电压成整数倍的变化，读出相应的电流值并记入表中。 （3）更换阻值不同的电阻，多次实验。 【实验表格】 【分析论证】 （1）分析数据发现，电流随电压的增大而增大，并且电压与电流的比值是个定值。 （2）画出I-U图像，发现I-U图像是一条过原点的直线。 【实验结论】 在电阻一定时，通过导体的电流与导体两端的电压成正比。 特别强调：（1）不能缺少前提条件“电阻一定”。 （2）不能乱了顺序，即“电流与电压成正比”。 【解释交流】 关于改变定值电阻电压，你还有其它方案吗？ （1）通过改变串联干电池的节数来改变定值电阻两端的电压。 （2）通过转动学生电源的旋钮来改变定值电阻两端的电压。 【学习任务二】探究电流与电阻的关系 【提出问题】 电流与电阻之间有什么样的关系？ 【猜想与假设】 若电压一定，可能电阻越大，电流越小。 （猜想依据：因为电阻对电流有阻碍作用，所以若电压一定，可能电阻越大，电流越小。） 【设计实验】 这是一个多因素问题，实验中要控制定值电阻两端的电压不变，换用阻值不同的定值电阻接入电路，记录相应的电阻和电流值，从而得出电流与电阻关系的规律。 【实验器材】 电源、开关、定值电阻、滑动变阻器、电流表、电压表、导线若干等。 （1）滑动变阻器：改变电阻两端电压和保护电路。 （2）电流表：测量定值电阻中的电流。 （3）电压表：测量定值电阻两端电压。 【实验电路图】 【实验步骤】 （1）按要求设计电路图，并且连接实物电路。 （注意连接电路时，开关断开，滑片移到阻值最大处） （2）分别把阻值不同的电阻接入电路，闭合开关，移动滑片保持定值电阻两端电压不变，读出相应的电流值和电阻值并记入表中。 （3）更换阻值不同的电阻，多次实验。 【实验表格】 【分析论证】 （1）分析数据发现，电流随电阻的增大而减小，并且电流与电阻的乘积是个定值。 （2）画出I-R图像，发现I-R图像是一条反比例图像。 【实验结论】 在电压一定时，通过导体的电流与导体的电阻成反比。 特别强调：（1）不能缺少前提条件“电压一定”。 （2）不能乱了顺序，即“电流与电阻成反比”。 【解释交流】 （1）关于改变定值电阻阻值，你还有其它方案吗？ 把电阻箱接入电路，通过转动旋钮来改变定值电阻阻值。。 （2）如何保持定值电阻两端电压不变？ 换用较大定值电阻时，需调大变阻器连入电路的阻值。 3、 课堂练习： 1．下列说法正确的是 A. 当加在导体两端的电压改变时，电压与电流的比值也随着改变 B. 用不同的导体研究电流和电压的关系，得到的结论不一样 C. 相同的电压加在电阻不同的导体两端，电流一定相同 D. 同一导体，两端电压越大，通过电流也越大。 2.在探究电阻一定时，电流与电压关系的实验中，某同学连接的电路如图所示，电源电压保持3V不变，闭合开关，调节滑动变阻器，得到的实验数据如下表；下列说法正确的是（    ） 实验序号 1 2 3 4 5 电压U/V 0.6 0.9 1.2 1.5 1.8 电流I/A 0.15 0.22 0.30 0.38 0.45 A．多次实验的目的是为了减小误差 B．第4次实验数据是错误的 C．由该实验可得出：在电阻一定时，通过导体的电流与导体两端的电压成正比 D．由该实验可得出：在电阻一定时，导体两端的电压与通过导体的电流成正比 3.在“探究电流与电压的关系”实验中： （1）请你用笔画线代替导线把图甲电路连接完整（导线不得交叉）；（ ） （2）正确连接电路后，闭合开关，发现电流表无示数，电压表的示数接近电源电压，其原因可能是_________________； （3）排除故障后，闭合开关，调节滑动变阻器的滑片，当电压表的示数为0.5V时，电流表的示数如图乙所示，则电流表示数为___________A； （4）继续实验，记录实验数据如右下表，请你根据表中数据在图丙中描点作出图像______；分析图像可以得到的结论是___________。 电阻R=5Ω 电压U/V 0.5 10 1.5 2.0 2.5 3 电流I/A 0.2 0.3 0.38 0.506 4．小刚用图所示电路探究“一段电路中电流跟电阻的关系”。在此实验过程中，当A、B两点间的电阻由10Ω更换为5Ω后，为了探究上述问题，他应该采取的操作是：（ ） A. 保持变阻器滑片不动； B. 将变阻器滑片适当向左移动； C. 将变阻器滑片适当向右移动； D. 适当增加电池的节数。 5．在“探究电流与电阻关系”实验中，某同学根据实验数据作出如图所示的图像。下列说法正确的是（　　） A．导体中的电流与导体的电阻成正比 B．电源至少选用3节新干电池 C．换用2Ω电阻做实验时，需要更换电压表量程 D．多次实验是为了寻求普遍规律 6．在“探究电流跟电阻的关系”实验中，同学们绘制出的四条I﹣R图线如图所示，其中正确的图线是（　　） A B C D 7．同学们“探究电流与电阻的关系”时，实验室提供的器材有：电压恒为6V的电源一个，定值电阻5个（阻值分别为、、、、），规格为“  1A”的滑动变阻器一个，电流表、电压表、开关各一个，导线若干。    （1）同学们设计并连接了如图甲所示的实验电路，想用电压表的3V量程测量定值电阻R两端的电压，请你用笔画线代替导线，帮助他们把电压表正确连接在电路中（导线不能交叉）； （2）他们先将的电阻接在图甲中a、b间，移动滑动变阻器的滑片，使电压表示数为；保持滑片不动，用的电阻替换a、b间的电阻后，需将滑动变阻器的滑片P向___________（选填“左”或“右”）端移动，才能保持a、b间的电压不变；再依次更换a、b间电阻为、继续实验。他们根据测量数据作出了电流表示数I与a、b间电阻R阻值的关系图像，如图乙所示。由乙图可知：a、b间电压的值为___________V；a、b间电压一定时。通过a、b间导体的电流与导体的电阻成___________比； （3）当他们用的电阻替换的电阻后，发现电压表示数始终不能调为。为继续完成此次探究，同学们一起设计了如下方案，下列方案不正确的一项是___________； A．将滑动变阻器更换为“  1A”的滑动变阻器，其余不变 B．将电压为6V的电源更换为电压为5.2V的电源，其余不变 C．只调节滑动变阻器，使为2.3V 【课堂小结】 引导学生学列本节课的思维导图： 【板书设计】 见上面思维导图 【作业布置】 教材P119第1-5小题。 【教学反思】 谈谈你在本节课中： （1）收获有哪些？ （2）需要改进的地方有哪些？ 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $$ 第1节 电流与电压、电阻的关系（教学设计） 【教学目标】 1. 通过实验探究电流跟电压、电阻的关系，让学生经历科学探究的全过程。 2. 进一步熟悉探究实验中常用的一种方法—控制变量法。 3. 会观察、收集、分析实验中的数据并尝试采用图象法分析实验数据。 【教材分析】 电流与电压、电阻的关系既是全章节的一个引领，也是一个核心。电流与电压、电阻的关系编排在学生学习了电流、电压、电阻等概念，电压表、电流表、滑动变阻器使用方法之后，它既符合学生由易到难，由简到繁的认识规律，又保持了知识的结构性、系统性。通过本节课学习，主要使学生掌握同一电路中电学三个基本量之间的关系，初步掌握运用欧姆定律解决简单电学问题的思路和方法，了解运用”控制变量法”研究多个变量关系的实验方法，同时也为进一步学习电学知识，打下基础。 【学情分析】 学生在这节课之前已初步学会了电压表、电流表、滑动变阻器使用，具备操作探究欧姆定律实验的基本技能。但是很多细节处，比如如何将导线和接线柱连接，比如如何选择适当的量程，如何合理布线让整个电路很清晰，如何能区分接线柱的正负等等一些实际操作性的问题，仍需要在操作过程中实际动手，出错，老师或者组内同学互相纠错，然后适当调整，这个过程虽然可能节奏很慢，但是对于参与进来的学生确实是一种锻炼和提升。 【教学重难点】 学习重点：通过实验探究通过导体的电流与电压、电阻的关系。 学习难点：运用控制变量的方法来设计和完成实验。 【器材准备】 和《电流与电压、电阻的关系》相关的视频、挂图、课件、器材等。 【教学过程】 一、导入新课： 想一想 如图实验中，当通过增加干电池的节数来增加小灯泡两端的电压时，通过小灯泡的电流增大。另外，通过前面的学习我们知道，电阻表示导体对电流的阻碍作用，当导体两端的电压一定时，导体的电阻越大，通过导体的电流越小。 那么，通过导体的电流与加在两端的电压及导体的电阻之间是否存在定量关系呢？ 二、新课讲授： 【学习任务一】探究电流与电压的关系 【提出问题】 电流与电压之间有什么样的关系？ 【猜想与假设】 若电阻一定，可能电压越大，电流越大。 （猜想依据：因为电压是形成电流的原因。） 【设计实验】 这是一个多因素问题，可以用控制变量法，控制导体的电阻不变。用滑动变阻器改变电阻两端电压从而得出电流与电压关系的规律。 【实验器材】 电源、开关、定值电阻、滑动变阻器、电流表、电压表、导线若干等。 （1）滑动变阻器：改变电阻两端电压和保护电路。 （2）电流表：测量定值电阻中的电流。 （3）电压表：测量定值电阻两端电压。 【实验电路图】 【实验步骤】 （1）按要求设计电路图，并且连接实物电路。 （注意连接电路时，开关断开，滑片移到阻值最大处） （2）检查电路连接是否正确，闭合开关移动滑动变阻器的滑片使电阻两端的电压成整数倍的变化，读出相应的电流值并记入表中。 （3）更换阻值不同的电阻，多次实验。 【实验表格】 【分析论证】 （1）分析数据发现，电流随电压的增大而增大，并且电压与电流的比值是个定值。 （2）画出I-U图像，发现I-U图像是一条过原点的直线。 【实验结论】 在电阻一定时，通过导体的电流与导体两端的电压成正比。 特别强调：（1）不能缺少前提条件“电阻一定”。 （2）不能乱了顺序，即“电流与电压成正比”。 【解释交流】 关于改变定值电阻电压，你还有其它方案吗？ （1）通过改变串联干电池的节数来改变定值电阻两端的电压。 （2）通过转动学生电源的旋钮来改变定值电阻两端的电压。 【学习任务二】探究电流与电阻的关系 【提出问题】 电流与电阻之间有什么样的关系？ 【猜想与假设】 若电压一定，可能电阻越大，电流越小。 （猜想依据：因为电阻对电流有阻碍作用，所以若电压一定，可能电阻越大，电流越小。） 【设计实验】 这是一个多因素问题，实验中要控制定值电阻两端的电压不变，换用阻值不同的定值电阻接入电路，记录相应的电阻和电流值，从而得出电流与电阻关系的规律。 【实验器材】 电源、开关、定值电阻、滑动变阻器、电流表、电压表、导线若干等。 （1）滑动变阻器：改变电阻两端电压和保护电路。 （2）电流表：测量定值电阻中的电流。 （3）电压表：测量定值电阻两端电压。 【实验电路图】 【实验步骤】 （1）按要求设计电路图，并且连接实物电路。 （注意连接电路时，开关断开，滑片移到阻值最大处） （2）分别把阻值不同的电阻接入电路，闭合开关，移动滑片保持定值电阻两端电压不变，读出相应的电流值和电阻值并记入表中。 （3）更换阻值不同的电阻，多次实验。 【实验表格】 【分析论证】 （1）分析数据发现，电流随电阻的增大而减小，并且电流与电阻的乘积是个定值。 （2）画出I-R图像，发现I-R图像是一条反比例图像。 【实验结论】 在电压一定时，通过导体的电流与导体的电阻成反比。 特别强调：（1）不能缺少前提条件“电压一定”。 （2）不能乱了顺序，即“电流与电阻成反比”。 【解释交流】 （1）关于改变定值电阻阻值，你还有其它方案吗？ 把电阻箱接入电路，通过转动旋钮来改变定值电阻阻值。。 （2）如何保持定值电阻两端电压不变？ 换用较大定值电阻时，需调大变阻器连入电路的阻值。 3、 课堂练习： 1．下列说法正确的是 A. 当加在导体两端的电压改变时，电压与电流的比值也随着改变 B. 用不同的导体研究电流和电压的关系，得到的结论不一样 C. 相同的电压加在电阻不同的导体两端，电流一定相同 D. 同一导体，两端电压越大，通过电流也越大。 【答案】D 【解析】在研究电流与电压的实验中，对同一导体，改变加在两端的电压，发现通过的电流也随之改变，但电压与电流的比值不变，换其他导体，也能得出同样结论。 故选D。 2.在探究电阻一定时，电流与电压关系的实验中，某同学连接的电路如图所示，电源电压保持3V不变，闭合开关，调节滑动变阻器，得到的实验数据如下表；下列说法正确的是（    ） 实验序号 1 2 3 4 5 电压U/V 0.6 0.9 1.2 1.5 1.8 电流I/A 0.15 0.22 0.30 0.38 0.45 A．多次实验的目的是为了减小误差 B．第4次实验数据是错误的 C．由该实验可得出：在电阻一定时，通过导体的电流与导体两端的电压成正比 D．由该实验可得出：在电阻一定时，导体两端的电压与通过导体的电流成正比 【答案】C 【详解】A．探究电流与电压关系时，多次实验的目的是为了得到普遍规律，故A错误； B．由第4次的实验数据可得，电压与电流的比值 U4/I4=1.5V/0.38A=3.94Ω U1/I1=0.6V/0.15A=4Ω 实验时存在误差，导致第4次实验数据偏小，但是正确，故B错误； CD. 由该实验可得出：电阻一定时，通过导体的电流与导体两端的电压成正比。因为电压与电流无关，所以不能讲：电阻一定时，导体两端的电压与通过导体的电流成正比。 故选C。 3.在“探究电流与电压的关系”实验中： （1）请你用笔画线代替导线把图甲电路连接完整（导线不得交叉）；（ ） （2）正确连接电路后，闭合开关，发现电流表无示数，电压表的示数接近电源电压，其原因可能是_________________； （3）排除故障后，闭合开关，调节滑动变阻器的滑片，当电压表的示数为0.5V时，电流表的示数如图乙所示，则电流表示数为___________A； （4）继续实验，记录实验数据如右下表，请你根据表中数据在图丙中描点作出图像______；分析图像可以得到的结论是___________。 电阻R=5Ω 电压U/V 0.5 10 1.5 2.0 2.5 3 电流I/A 0.2 0.3 0.38 0.506 【答案】①如图；②定值电阻R断路；③0.1；④如图；⑤导体的电阻一定时，通过导体的电流与导体两端的电压成正比。 【解析】（1）[1]将开关、定值电阻、滑动变阻器和电流表依次串联接入电路中，电压表并联在电阻两端，滑动变阻器按照“一上一下”的接法接入电路中，由表格中的数据可知，电流表和电压表均接小量程，如图所示： （2）[2]连接电路后，闭合开关，发现电流表无示数，电路可能出现断路，电压表的示数接近电源电压，原因可能是定值电阻R断路。 （3）[3]如图乙所示，电流表接的是小量程，则其分度值为0.02A，则电流表读数为0.1A。 （4）[4]根据表格中数据描点作图，如下图所示： [5]根据图像可知，图像为一条过原点的直线，因此可得结论为：导体的电阻一定时，通过导体的电流与导体两端的电压成正比。 4．小刚用图所示电路探究“一段电路中电流跟电阻的关系”。在此实验过程中，当A、B两点间的电阻由10Ω更换为5Ω后，为了探究上述问题，他应该采取的操作是：（ ） A. 保持变阻器滑片不动； B. 将变阻器滑片适当向左移动； C. 将变阻器滑片适当向右移动； D. 适当增加电池的节数。 【答案】B 【解析】电流跟电压、电阻有关，用控制变量法研究电流跟电压和电阻的关系。在研究电流跟电阻的关系时，保持电压不变，改变定值电阻的阻值，讨论电流跟电阻的关系。 在滑动变阻器的电阻值不变的情况下，电路中由于将10Ω定值电阻换成的5Ω定值电阻，使整个电路的电阻值减小；利用公式可知，电路中的电流增大，此时滑动变阻器两端的电压增大，定值电阻两端的电压减小；要使电阻两端的电压不变，即增大定值电阻两端的电压，根据欧姆定律可知应增大电路中的电流，减小滑动变阻器接入电路中的电阻，故将变阻器滑片适当向左移动，使电压表的示数不变。 故选B。 5．在“探究电流与电阻关系”实验中，某同学根据实验数据作出如图所示的图像。下列说法正确的是（　　） A．导体中的电流与导体的电阻成正比 B．电源至少选用3节新干电池 C．换用2Ω电阻做实验时，需要更换电压表量程 D．多次实验是为了寻求普遍规律 【答案】D 【详解】A．电压一定时，电流与电阻成反比，故A错误； B．由图和欧姆定律知，电阻两端电压恒为U=IR=0.4A×5Ω=2V 一节干电池的电压为1.5V，则电源至少选用两节新干电池（3V），故B错误； C．换用2Ω电阻时，控制电阻两端的电压不变，则不需要更换电压表量程，故C错误； D．多次实验是为了避免偶然性，得出普遍性的规律，故D正确。所以选D。 6．在“探究电流跟电阻的关系”实验中，同学们绘制出的四条I﹣R图线如图所示，其中正确的图线是（　　） A B C D 【答案】C 【详解】由欧姆定律可知，在电压一定时，通过导体的电流与导体的电阻成反比，故C正确，ABD错误。所以选C。 7．同学们“探究电流与电阻的关系”时，实验室提供的器材有：电压恒为6V的电源一个，定值电阻5个（阻值分别为、、、、），规格为“  1A”的滑动变阻器一个，电流表、电压表、开关各一个，导线若干。    （1）同学们设计并连接了如图甲所示的实验电路，想用电压表的3V量程测量定值电阻R两端的电压，请你用笔画线代替导线，帮助他们把电压表正确连接在电路中（导线不能交叉）； （2）他们先将的电阻接在图甲中a、b间，移动滑动变阻器的滑片，使电压表示数为；保持滑片不动，用的电阻替换a、b间的电阻后，需将滑动变阻器的滑片P向___________（选填“左”或“右”）端移动，才能保持a、b间的电压不变；再依次更换a、b间电阻为、继续实验。他们根据测量数据作出了电流表示数I与a、b间电阻R阻值的关系图像，如图乙所示。由乙图可知：a、b间电压的值为___________V；a、b间电压一定时。通过a、b间导体的电流与导体的电阻成___________比； （3）当他们用的电阻替换的电阻后，发现电压表示数始终不能调为。为继续完成此次探究，同学们一起设计了如下方案，下列方案不正确的一项是___________； A．将滑动变阻器更换为“  1A”的滑动变阻器，其余不变 B．将电压为6V的电源更换为电压为5.2V的电源，其余不变 C．只调节滑动变阻器，使为2.3V 【答案】 （1）    （2）右 2 反 （3）C 【解析】（1）电压表与定值电阻并联接入电路，注意接线柱正进负出，电压表选用3V的量程   （2）实验中，用10Ω的电阻替换5Ω，根据分压原理，电阻两端的电压变大，即电压表示数变大；研究电流与电阻关系时要控制电压不变，根据串联电路电压的规律，要增大变阻器两端的电压，由分压原理，要增大变阻器电阻阻值，故应向右移动滑片才能达到实验要求；根据图乙所示的图象可知，a、b两端的电压为U=IR=0.4A×5Ω==2V，为一定值，故可得出：当电压一定时，通过导体的电流与导体的电阻成反比。 （3）A．由图可知，电源电压为6V，定值电阻两端电压为2V，滑动变阻器两端电压为U变=6V-2V=4V，根据串联分压原理得R定∶R变=UV∶U变=2V∶4V=1∶2，滑动变阻器的阻值是定值电阻的2倍，当他们用25Ω的电阻替换20Ω的电阻后，则解得R变=50Ω，如果只更换滑动变阻器，则更换的滑动变阻器最大阻值至少为50Ω，因此该方法可行，故A正确，不符合题意； B．如果重新开始实验，只更换电源，将电压为6V的电源更换为电压为5.2V的电源，定值电阻两端电压保持不变为2V，滑动变阻器两端电压为U变=6V-5.2V=3.2V，根据串联分压原理得R定∶R变=UV∶U变=2V∶3.2V=1∶1.6，滑动变阻器的阻值是定值电阻的1.6倍，当他们用25Ω的电阻替换20Ω的电阻后，则解得R变=40Ω，因此该方法可行，故B正确，不符合题意； C．如果重新开始实验，只改变控制电压U0，使U0为2.3V，电源电压为6V，定值电阻两端电压为2.3V，滑动变阻器两端电压为U变=6V-2.3V=3.7V，根据串联分压原理得R定∶R变=UV∶U变=2.3V∶3.7V=23∶37，滑动变阻器的阻值是定值电阻的倍，当他们用25Ω的电阻替换20Ω的电阻后，则解得，变阻器的最大阻值是40Ω，因此该方法不可行，故C错误，符合题意。 故选C。 【课堂小结】 引导学生学列本节课的思维导图： 【板书设计】 见上面思维导图 【作业布置】 教材P119第1-5小题。 【教学反思】 谈谈你在本节课中： （1）收获有哪些？ （2）需要改进的地方有哪些？ 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $$