17.1 电流与电压、电阻的关系 教学设计-2025-2026学年人教版九年级物理全一册

人教版九年级物理 第十七章欧姆定律 第1节 电流与电压、电阻的关系 （教学设计） 【课题】第1节 电流与电压、电阻的关系 【学习目标】 1.探究电流与电压、电阻的关系，经历科学探究的过程。 2.进一步熟悉探究实验中常用的探究方法——“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像法分析实验数据。 4.能说出电流与电压、电阻间的正比、反比关系。 【学习重点】 运用“控制变量”的实验方法来设计和完成实验探究电流与电压、电阻关系的实验。 【学习难点】 运用“控制变量”的实验方法来设计和完成实验探究电流与电压、电阻关系的实验。 【教学器材】 电池组（或学生电源）、5Ω、10Ω、15Ω和20Ω的定值电阻各1个，电压表和电流表各一个、滑动变阻器一个、开关一个、导线若干。（演示用一套，分组实验用每小组一套） 【新课导入】 问题：在如图所示的电路中，当通过增加电池的节数来增加电阻器两端的电压时，我们会发现通过电阻器的电流增大。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，当电压一定时，电阻越大，电流越小。通过导体的电流与加在它两端的电压及导体的电阻之间存在怎样的定量关系呢？ 你有怎样的猜想？ 我们可以通过实验来寻找三者之间的关系。电压、电阻的改变都会引起电流的变化。实验时，应先保持某一个量不变，如电阻不变，研究通过导体的电流与导体两端电压的关系，然后保持导体两端的电压不变，研究通过导体的电流与电阻的关系。 【板书课题】第1节 电流与电压、电阻的关系 实验：探究电阻一定时，电流与电压、电阻的关系 猜想一：若电阻一定，电流与电压存在什么关系？ 依据是什么？ 若电阻一定，可能电压越大，电流越大；因为电压是形成电流的原因。 猜想二：若电压一定，电流与电阻存在什么关系？依据是什么？ 若电压一定，可能电阻越大，电流越小；因为电阻对电流有阻碍作用。 【新课学习】知识点一 探究电阻一定时电流与电压的关系 实验思路 可以用定值电阻进行实验。 要研究通过定值电阻的电流I怎样随着它两端的电压U的变化而变化，需要确定改变定值电阻两端电压的方法。 利用学生电源可以方便地改变电压。也可以用干电池组作为电源，通过增减串联电池的节数来改变电压，或把滑动变阻器与定值电阻串联来改变定值电阻两端的电压。 设计能够改变电压并可以同时测量电压和电流的电路图。 引导学生分析 （1）实验过程中控制不变的物理量是什么，如何控制其保持不变？ 导体的电阻，使用同一个定值电阻进行实验。 （2）实验过程中如何改变定值电阻两端电压？ ①改变给定值电阻供电的电源的电压； ②移动和定值电阻串联的滑动变阻器的滑片。 （3）滑动变阻器在实验中起到什么作用？ ①保护电路； ②改变定值电阻两端的电压； ③改变电路（用电器）中的电流。 【学生分组实验】探究电阻一定时电流与电压的关系 实验过程 a.按设计的电路图连接电路。 连接电路注意事项：连接电路时，开关处于断开状态； 闭合开关前，移动滑动变阻器的滑片使接入电路电阻值最大；与电压表通过“试触” 选择合适的量程。 b. 保持电阻 R=10Ω 不变，调节滑动变阻器使电阻两端的电压分别为 1V、2V、3V、4V、5V、6V，测量出对应的电流值。把测量的数据填入表格中。 c.把定值电阻换为 R=5Ω ，调节滑动变阻器使电阻两端的电压分别为为 1V、2V、3V、4V、5V、6V，测量出对应的电流值。把测量的数据填入表格中。 分析与论证 对于给定的电阻，电压增大为原来的几倍，电流也随着增大为原来的几倍；电压U和电流I的比值不变，等于导体的电阻R, 即R=U/I.电压U和电流I的比值不随电压、电流的变化而变化，跟电压无关，跟电流无关。 ，或电阻R一定时，，，，… 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。 绘制定值电阻的电流I-电压U图象（采用图像的方法分析数据，会更直观地看出两个量间的变化关系） 结论：通过同一导体的电流I与两端的电压U之间的关系，在U-I坐标系中是一条通过原点的倾斜直线。 提醒学生注意对实验结论两种错误的语言描述： ①“通过导体的电流与导体两端的电压成正比” ——漏掉了结论成立的前提条件（同一导体）。 ②“电阻一定时，导体两端的电压与导体中的电流成正比” ——结论弄错了因果关系（电压是形成电流的原因，电流是电压作用的结果；电压与电流无关）。 播放实验视频：探究电阻一定时，电流与电压的关系 【课堂练习】 【例题1】（2025年青海中考题）在“探究电流与电压关系”的实验中，“问天”兴趣小组连接了如图甲所示的电路，其中定值电阻R=20Ω. （1）用笔画线代替导线将图甲电路连接完整。 （2）闭合开关后，发现电流表有示数，电压表无示数，电路中出现的故障可能是电阻______（选填“短路”或“断路”）；排除故障后，测量并记录了如下几组电压表和电流表的示数，第二次实验中电流表的示数如图乙所示，此时电流为______A； （3）请根据表中数据，在图丙中作出I-U图象； 第一次 第二次 第三次 第四次 第五次 电压U/V 20 4.0 6.0 8.0 10.0 电流I/A 0.10 0.32 0.44 0.54 （4）分析得出实验结论：当导体的电阻一定时，通过导体的电流与导体两端的电压成______比。 （5）“问天”兴趣小组在实验室发现一个未知电阻Rx，想要测量其阻值。发现电压表坏了，但有两个电流表。经小组讨论，设计了如图的电路图，两个电流表的示数分别为0.3A和0.9A，根据以上信息，可知通过Rx的电流为______A，Rx的电阻为______Ω. 【答案】（1） （2）短路 0.22 （3） （4）正 （5）0.6 10 【解析】（1）电压表和电阻并联，将电压表的负接线和电阻左端连接； （2）闭合开关后，电流表有示数，说明电路是通路，电压表无示数，电阻两端电压为零，可能是与电压表并联的电阻短路。由图乙可知，电流表选用的测量范围是0～0.6A，分度值是0.02A，电流表的示数是0.22A. （3）根据表中数据，利用描点法画出电流和电压的关系图像； （4）由图像可知，电压增大几倍，对应的电流也增大几倍，可以得到当导体的电阻一定时，通过导体的电流与导体两端的电压成正比。 （5）由图可知，两个电阻并联，电流表A2测量干路中的电流，电流表A1测量通过R的电流，由并联电路电流的规律可知,电流表A2的示数是0.9A，电流表A1的示数是0.3A，通过RX的电流为IX=IA2-IA1=0.9A-0.3A=0.6A; 由并联电路电压的规律得，Rx两端的电压Ux=UR=IA1R=0.3A×20Ω=6V， Rx的阻值 . 【例题2】（2023年天津中考题）定值电阻R的U﹣I关系图象如图所示，当该电阻两端电压为3V时，通过它的电流为【 】 A．1A B．2A C．3A D．4A 【答案】A 【解析】R的电阻一定，通过R的电流和两端的电压成正比，即R的阻值一定，两端电压U和通过的电流I的比值不变。由图可知，R两端电压为6V时，通过电阻R的电流为2A；R两端电压由6V减小为3V，变为原来是的一半，通过电阻R的电流随着减小为原来的一半，为 知识点二 探究电压一定时电流与电阻的关系 实验思路 要探究电压一定时电流与电阻的关系，需要知道导体的电阻和通过导体的电流。可以将不同阻值的定值电阻接入电路中，以改变电阻，测量通过每个定值电阻的电流，找出电流与电阻的关系。 实验时需要考虑保持定值电阻两端电压不变的方法。 设计能够控制电阻两端电压不变、改变电阻并可以同时测量电压和电流的电路图。 引导学生分析 （1）实验中如何改变电阻，选用什么器材？ 换用不同电阻值的定值电阻。 （2）如何控制定值电阻两端电压不变？ ①使用同一电源给阻值不同的定值电阻供电； ②移动和定值电阻串联的滑动变阻器的滑片，使不同定值电阻两端的电压相同。 （3）滑动变阻器在实验中起到什么作用？ ①保护电路； ②控制不同定值电阻两端电压相同； ③改变电路（用电器）中的电流。 【学生分组实验】探究电压一定时电流与电阻的关系 实验过程 a.按设计的电路图连接电路。 b. 分别将5Ω、10Ω、15Ω、20Ω 的定值电阻连入电路中，调节滑动变阻器，使电压表示数保持不变（如U＝3V），分别读出电流表的示数，记录在下面的表格中。 c. 把数据填入表格中。 分析与论证 不同的电阻，两端电压相同时，其中一个电阻是另一个电阻的几倍，通过该电阻的电流是通过另一个电阻的几分之一；电阻R和电流I的乘积相同，等于导体两端的电压U, 即U=IR. U=I1R1=I2R2=I3R3=I4R4 或电阻两端电压U一定时，，， 实验结论：当导体两端电压一定时，通过导体的电流跟导体的电阻成反比。 提醒学生注意对实验结论的两种错误的语言描述： ①“导体中的电流跟导体的电阻成反比” ——漏掉了结论成立的前提条件（在电压一定时）。 ②“电压一定时，导体的电阻与导体中的电流成反比” ——结论弄错了因果关系（因为电阻是导体本身的性质，跟电压和电流都没关系）。 播放实验视频：探究电压一定时电流与电阻的关系 根据实验数据绘制R-I图象 结论：在电压一定时，电流随电阻变化曲线是反比例曲线，即电流与电阻是成反比的。 【课堂练习】 【例题3】（2025年黑龙江龙东中考题）在探究“电流与电阻的关系”的实验中，设计了如图甲所示的电路，电源电压恒为6V，滑动变阻器规格为“40Ω，1A”，阻值分别为5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、25Ω的定值电阻R. ①根据图甲，用笔画线代替导线将图乙中的电路连接完整； ②根据图丙，该实验保持定值电阻两端的电压为 _____ V不变； ③闭合开关后，无论如何移动滑动变阻器的滑片，电流表和电压表均无示数，电路中可能出现的故障是：____________ （写出一个即可）； ④用5Ω的电阻进行实验后，再换用10Ω的电阻继续实验，若想保持定值电阻两端的电压不变，滑片应该适当向 _____ （填“左”或“右”）移动； ⑤当接入25Ω的定值电阻时，无论如何移动滑动变阻器的滑片都无法完成实验，需要在电路中串联一个 _______ Ω的电阻才能完成实验。 【答案】 ① ②2 ③ 滑动变阻器断路 ④左 ⑤10 【解析】①根据图甲所示的电路图，用笔画线代替导线将电源负极和滑动变阻器的B接线柱连接起来；② 根据图丙所示I-U图像，定值电阻阻值为R=10Ω时，通过定值电阻的电流I=0.2A，实验中控制定值电阻两端的电压为U=IR=0.2A×10Ω=2V不变；③实验中，电流表和电压表均无示数，说明电路断路，若定值电阻断路，电压表示数等于电源电压；当滑动变阻器断路或者开关断路，电路中无电流，电压表和电流表均无示数。④ 用5Ω电阻进行实验后，再换用10Ω的电阻继续实验，若滑片不动，则电路中的电流变小，定值电阻两端的电压减小，滑动变阻器两端的电压增大，为了控制定值电阻两端的电压不变，应该将滑动变阻器的阻值调大，滑片向左移动。⑤当接入25Ω的定值电阻时，如果能够完成实验，通过定值电阻的电流为 ，通过变阻器的电流I2=I1=0.08A，变阻器和串联电阻两端的总电压U2=U-U1=6V-2V=4V，变阻器和串联电阻的等效（总）电阻，滑动变阻器的规格为“40Ω，1A”，需要串联的电阻的阻值为R2=50Ω-40Ω=10Ω. 【例题4】（2025年四川乐山中考题）如图所示为R1、R2两电阻的U-I图像，则R1、R2的电阻之比为【 】 A. 3：2 B. 2：3 C. 3：1 D. 1：3 【答案】C 【解析】电阻一定时，电流与电压成正比。由R1的U-I图像可知，R1两端电压为3V时，通过的电流为0.1A，当R1两端电压为2V时，通过的电流为; 由R2的U-I图像可知，R2两端电压为2V时，通过的电流为0.2A，R1两端电压为2V时，通过的电流为 ，R1、R2的电阻之比为. 【课后作业】练习与应用： 1、2、3、4、5、6题 学科网（北京）股份有限公司 $$