16.2 探究：电流与电压、电阻的关系-2025-2026学年物理沪科版（2024）九年级全一册

第二节 探究:电流与电压、电阻的关系 第1课时 探究:电流与电压、电阻的关系 第16章 探究电路 知识点一 实验:探究电流与电压的关系 【实验目的】探究电阻一定时,电流与电压的关系 【实验器材】电源、导线若干、开关、 电流表 、 电压表 、 滑动变阻器 、定值电阻。 电流表 电压表 滑 动变阻器 【实验设计】 1. 实验电路图(如图所示)。 2. 需要控制的物理量是 电阻(R) ,如何控制 其不变? 实验中选取一个定值电阻 。 3. 实验中需要测量的物理量有R两端的 电压(U) 和通过R的 电流(I) 。 4. 怎样才能改变定值电阻两端的电压? ①改变电源电压;②通过滑动变阻器调节 。 5. 滑动变阻器在实验中的作用:①保护电路;② 通过移动滑片来改变定值电阻两端的电压 。 电阻(R) 实验中选取一个定值电阻 电压(U) 电流 (I) ①改变电源电压;②通过滑动变阻器调节 通过移动滑片来改变 定值电阻两端的电压 【实验步骤】 测出多组电流、电压值,填入表中,画出电阻的I-U图像。 R= 电压U/V 电流I/A 【实验结论】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 。 电阻 电压 正比 小明探究“通过导体的电流与导体两端电压的关系”时,使用的器材如图甲所示。电源电压不变,R为定值电阻。 (1)请用笔画线代替导线,将图甲所示的电路连接完整。(要求导线不交叉) 答案如图所示 (2)由于导线中的电流可能与导体两端的电压和导体的电阻都有关系,所以,在本次实验中应该保持 定值电阻的阻值 不变;变阻器的作用除了保护电路外,还起到 改变定值电阻两端的电压 的作用。 (3)连接电路时,开关应该 断开 ,闭合开关前,变阻器的滑片P应该处于图中的 D (选填“C”或“D”)端。 (4)某次实验电压表示数如图乙所示,电压为 2.5 V。 (5)通过实验,他得到如图丙所示的I-U图像,根据此图像,他初步得到实验结论:导体的电阻一定时,通过导体的电流与该导体两端的电压成 正比 。 定值电阻的阻值 改变定值电阻两端的电压 断开 D 2.5 正比 同步变式拓展 1. (2024 云南)实验小组探究“电流与电压的关系”。 (第1题) (1)实验前,他们设计了实验探究的思路:保持电阻不变,探究电流与电压的关系,物理上把这种研究方法叫 控制变量 法。 控制变量 (2)根据图甲的电路图连接电路时,开关应 断开 。闭合开关前,应将滑动变阻器的滑片移到 A 端(选填“A”或“B”)。 (3)检查图乙,发现有一根导线接错,请在这根导线上画“ ”,并画出正确接法,且导线不交叉。 答案如图所示 断开 A (4)正确连接电路后,闭合开关,移动滑片P,记录第1组电压表和电流表的示数后,为完成后续实验,应逐渐将滑片向 B 端移动(选填“A”或“B”),数据记录如表。其中第3次实验时电流表的示数如图丙所示,读数为 0.12 A。 实验次数 1 2 3 4 5 电压U/V 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 电流I/A 0.08 0.10 0.14 0.16 B 0.12 (5)分析实验数据可得结论: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 正比 。 (6)某同学用小灯泡代替电阻重复上述实验,发现无法得出(5)中的结论,原因是 小灯泡的电阻随温度变化而变 化 。 正比 小灯泡的电阻 随温度变化而变化 2. 在探究电流与电压关系的实验中,同学们设计了如下三种电路: 图1 图2 图3 (第2题) (1)甲同学认为图2电路比图1电路好,理由是 定值电阻能保持电阻不变(或灯泡不能控制电阻不变) ;乙同学认为图3电路比图2电路更好,理由是 图3电路便于多次实验 。 定值电阻能保持电阻 不变(或灯泡不能控制电阻不变) 图3电路便于多次实验 (2)乙同学利用图3电路(其中电阻R=5 )完成了本实验,测得数据如下: 实验次数 电压 U/V 电流 I/A 1 1 0.2 2 2 0.4 3 4 0.8 分析表格数据,可得出的结论是 在电阻不变时,通过导体的电流与导体两端的电压成正比 。 在电阻不变时,通过导体的电流与导 体两端的电压成正比 (3)实验操作过程中,丙同学发现滑动变阻器损坏,但经过思考后利用图2电路最终也完成了多次实验,该同学的做法是 改变电源电压,多次实验 。 改变电源电压, 多次实验 知识点二 实验:探究电流与电阻的关系 【实验目的】探究电压一定时,电流与电阻的关系 【实验器材】电源、导线若干、开关、 电流表 、 电压表 、 滑动变阻器 、不同阻值的定值电阻。 电流表 电压表 滑 动变阻器 【实验设计】 1. 实验电路图(如图所示)。 2. 需要控制的物理量是 定值电阻两端的电压(U) ,如何控制其不变? 利用滑动变阻器保持定值电阻两端的电压不变 。 3. 实验中自变量是 电阻(R) ,可通过 选用不同的定值电阻 来改变。 定值电阻两端的电压(U) 利用滑动变阻器保持定值电阻两端的电压不变 电阻(R) 选用不同的定值电阻 4. 滑动变阻器在实验中的作用:①保护电路;② 通过移动滑片来保持定值电阻两端的电压不变 。 通过移动滑片来保持 定值电阻两端的电压不变 【实验步骤】 保持电压不变,测出通过不同电阻的电流值,填入表中,画出I-R图像。 U= V 电阻R/ 电流I/A 【实验结论】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 。 电压 电阻 反比 如图所示,用电流表(0~0.6 A,0~3 A)、电压表(0~3 V,0~15 V)、定值电阻(5 、10 、15 、20 、30 各一个)、滑动变阻器(0~50 )、电源(6 V)、开关和导线若干,探究电流与电阻的关系。 (1)请你根据甲图所示的电路图,将乙图中的电路连接完整。 答案如图所示 (2)滑动变阻器在电路中的作用是 保护电路 和 保持定值电阻两端的电压不变 。 (3)探究时,先将5 的电阻连入电路中,闭合开关前,应把滑动变阻器的滑片移到最 左 (选填“左”或“右”)端。闭合开关后,移动滑动变阻器的滑片使电压表的示数为3 V,并记下电流值。接着断开开关,保持滑动变阻器滑片的位置不变,将5 电阻更换成10 电阻,闭合开关,此时应将滑动变阻器的滑片相对于上次的位置向 左 (选填“左”或“右”)端移动,直至电压表示数为 3 V,并记下此时电流表的示数。 保护电路 保持定值电阻两 端的电压不变 左 左 3 (4)小强做此实验时,在电流表使用无误的情况下,收集测量数据,记录表格如下: 实验次数 电阻R/ 电流I/A 第1次 5 0.6 第2次 10 0.4 第3次 15 0.2 第4次 20 0.15 第5次 30 0.1 小强的五次实验操作中有一次是错误的,请你对小强记录的数据进行分析,你发现第 2 次测量的数据是错误的,错误的原因是 没有控制定值电阻两端的电压不变 。 2 没有控制 定值电阻两端的电压不变 (5)请你根据表中正确的数据,在丙图中绘制出电流随电阻变化的图像。 答案如图所示 (6)由绘制的图像可以得出结论:导体两端电压一定时,通过导体的 电流 与导体的 电阻 成 反比 。 电流 电阻 反比 (7)某小组连接了如图丁所示的实物电路,也完成了该实验。 ①连好电路后,将电阻箱调至某一阻值,闭合开关,移动滑动变阻器的滑片,使电压表示数为一个适当的值U0,记录电流表的示数和 电阻箱的阻值 。 电阻箱 的阻值 ②改变电阻箱的阻值,调节滑动变阻器的滑片,使 电压表的示数仍为U0 ,并记录相应数据。 电压表的示数仍为 U0 ③重复步骤②实验多次,根据所得数据画出电流随电阻变化的图像如图戊所示。研究发现由图线上的任一点和坐标轴围成的矩形“面积”大小都相等,由此可以得出的实验结论是 当导体两端电压一定时,通过导体的电流与导体的电阻成反比 。 ④实验结束后,小组间交流时,发现邻组在相同的坐标系中画出的图像如图己所示,你认为图像不同的原因是 这两个小组所控制的电阻箱两端电压不相同 。 当导体两端电压一定时,通过导 体的电流与导体的电阻成反比 这两个小组所控制的电阻箱两 端电压不相同 同步变式拓展 3. 小宇同学在“探究电压一定时电流与电阻的关系”的实验中,所用器材如图甲所示。电源为两节新的干电池,滑动变阻器上标有“10 1 A”字样,阻值分别为5 、10 、20 的定值电阻各一个。 (第3题) (1)小宇连接的实验电路如图甲所示,电路中有一根导线连接错误,请你在接错的导线上画“ ”,并用笔画线代替导线将电路连接正确(导线不允许交叉)。 答案如图所示 (2)排除故障后,小宇同学首先将阻值为5 的定值电阻接入电路,将滑片P滑到 B (选填“A”或“B”)端,再闭合开关,调节滑片P,使电压表的示数达到某一数值,电流表的示数如图乙所示,该示数为 0.4 A。 (3)接下来,小宇同学应 断开开关 ,并且将滑动变阻器阻值调到最大处,然后将阻值为5 的电阻替换为阻值为10 的电阻。闭合开关,向 左 调节滑片P,使电压表的示数为(2)中的数值,将电流表的示数记录在表格中。 B 0.4 实验序号 1 2 3 电阻R/ 5 10 20 电流I/A 0.4 0.2 0.1 断开开关 左 0.4 (4)将定值电阻换成阻值为20 的电阻,重复第(3)问的操作,由表格中数据得出的结论是 在电压一定时,通过导体的电流跟导体的电阻成反比 。 在电压一定时,通过导体的电流跟导体的电阻 成反比 第二节 探究:电流与电压、电阻的关系 第2课时 欧姆定律 第16章 探究电路 ②定律中涉及的电流、电压、电阻都是针对同一段导体或同一段电路在同一时刻而言的; ③欧姆定律研究的是电源外部的一部分或全部纯电阻电路(纯电阻电路是指电流通过导体将电能全部转化为内能的电路),(),。 知识点一 理解欧姆定律 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. 表达式:I= 。 变形式:U= IR 或R= 。 注:①使用欧姆定律解题时,电流I的单位用 安培(A) ,电压U的单位用 伏特(V) ,电阻R的单位用 欧姆( ) ; 正比 反比 IR 安培(A) 伏特(V) 欧姆( ) 3. 公式R=的意义:导体的电阻在数值上等于导体两端的电压跟通过导体电流的比值,但绝不能认为“电阻跟电压成正比,跟电流成反比”。因为电阻的大小只与电阻的材料、长度、横截面积和温度有关,与电压和电流无关。 关于电流跟电压和电阻的关系,下列说法中正确的是( C ) A. 电阻越大,电流越小;电压越大,电流越大 B. 在电压一定的情况下,导体的电阻跟通过导体的电流成反比 C. 在电压一定的情况下,导体电阻越小,通过导体的电流就越大 D. 导体电阻跟导体两端的电压成正比,跟通过导体的电流成反比 C 同步变式拓展 1. 由I=变形可得R=,以下理解正确的是( D ) A. 导体的电阻跟它两端的电压成正比 B. 导体的电阻跟通过它的电流成反比 C. 当导体两端的电压为0时,导体的电阻为0 D. 导体的电阻是导体本身的一种性质,跟导体两端的电压和通过导体的电流无关 D 知识点二 欧姆定律的简单应用及相关计算 【单个电阻】手电筒的小灯泡上标有“3.8 V 0.4 A”字样,表示灯泡两端的电压为3.8 V,通过的电流为0.4 A时灯泡正常发光。灯泡正常发光时的电阻是多少? 解:由I=得到R===9.5 同步变式拓展 2. 当某导体两端的电压是6 V时,通过它的电流是0.3 A,则该导体的电阻为 20 ;当它两端电压为2 V时,通过它的电流变为 0.1 A;当它两端的电压为0时,该导体的电阻为 20 。 20 0.1 20 3. 一盏电灯正常发光时的电流是110 mA,灯丝的电阻为2 000 ,该电灯正常发光时两端的电压是多少? 解:I=110 mA=0.11 A U=IR=0.11 A 2 000 =220 V 4. 工厂中车床照明灯有的是采用36 V电压,如果它工作时灯丝的电阻是18 ,求通过灯丝的电流。 解:I===2 A 【串联】如图所示,电阻R1的阻值为10 。闭合开关S,电阻R1两端的电压为10 V,电阻R2两端的电压为5 V。求: (1)电源两端的电压; 解:(1)由电路图可知, R1和R2串联, 则电源两端的电压:U=U1+U2=10 V+5 V=15 V (2)通过电阻R1的电流。 解:(2)通过电阻R1的电流:I1===1 A 5. (2025 八中)如图所示,电源电压保持不变,R1=20 ,闭合开关S、S1时,电压表的示数为6 V,求: (1)通过R1的电流; 解:(1)闭合开关S、S1时,由图可知电路为R1的简单电路, 则通过R1的电流:I1===0.3 A (第5题) (2)若闭合开关S、断开S1,电压表的示数为2 V,电阻R2的阻值。 解:(2)闭合开关S、断开S1,由图可知R1与R2串联,电压表测R1两端电压,则R2两端电压:U2=U-U1=6 V-2 V=4 V 通过R2的电流:I2=I1===0.1 A 故R2的电阻:R2===40 【并联】在如图所示的电路中,R1的阻值是30 ,闭合开关S,电流表A1的示数是0.2 A,电流表A的示数是0.5 A。求: (1)电源电压; 解:(1)由电路图可知,R1与R2并联,电流表A测干路电流,电流表A1测R1支路的电流。因为并联电路中各支路两端的电压相等,所以,电源电压:U=I1R1=0.2 A 30 =6 V (2)电阻R2的阻值。 解:(2)因为并联电路中干路电流等于各支路电流之和,所以,通过R2的电流:I2=I-I1=0.5 A-0.2 A=0.3 A 则电阻R2的阻值:R2===20 同步变式拓展 6. (2024 江西)如图所示,电源两端电压为24 V,电阻R为20 。 (1)只闭合开关S,求通过电阻R的电流; 解:(1)只闭合开关S,电路为R的简单电路, 则通过电阻R的电流:IR===1.2 A (第6题) (2)同时闭合开关S、S1,若通过干路的电流为1.6 A,求通过电阻R1的电流和电阻R1的阻值。 解:(2)同时闭合开关S、S1,由电路图可知,R和R1并联, R1两端的电压:U1=U=24 V 通过R1的电流:I1=I-IR=1.6 A-1.2 A=0.4 A 则R1的阻值:R1===60 $$