第1节 电流与电压、电阻的关系（教学设计）物理教科版2024九年级上册

该初中物理教学设计聚焦电流与电压、电阻关系的探究，通过提问改变小灯泡亮度的方法导入，衔接学生已学的电流、电压、电阻概念，以问题链搭建学习支架，引导学生梳理定量关系的探究脉络。 此设计以控制变量法实验为核心，通过数据分析与图像处理建立定量关系模型，培养科学探究与科学思维能力，小组合作与实验评估渗透科学态度。例题与分层练习巩固要点，助力学生深化理解，提升教师教学效率。

第1节 电流与电压、电阻的关系（教学设计） 年级 九年级 学科 物理 教师 课题 第1节 电流与电压、电阻的关系 教学 目标 物理观念 学生能通过实验得出“电阻一定时，电流与电压成正比”，“电压一定时，电流与电阻成反比”的规律；能结合实例解释电流与电压、电阻的定性关系。 科学思维 通过对实验数据分析归纳，建立电流与电压、电阻的定量关系模型，提升数据分析和抽象概括能力。 科学探究 通过实验探究，进一步掌握用“控制变量法”来研究物理问题。 科学态度 与责任 在实验中培养严谨求实的科学态度，通过小组合作增强团队协作意识。 教材 分析 本节内容由“探究电流与电压的关系”以及“探究电流与电阻的关系”两个部分组成，是电学部分的核心与基石，是学习后续电功、电功率等知识的基础。教材通过引导学生探究电流与电压、电阻的定量关系，最终得出欧姆定律，旨在让学生动手动脑探究电流与电压、电阻三者之间的定量关系，为后面深入学习和应用欧姆定律做铺垫，其探究过程是培养学生科学素养的绝佳载体。做好实验和做好对实验数据的分析很重要，学生运用控制变量的方法来设计和完成实验以及利用图象进行线性数据分析既是本节课的重点也是难点。 学情分析 1. 知识储备分析：学生已经学习了电流、电压、电阻的概念，知道它们的基本单位和测量方法，对电路连接有初步了解。 2. 思维能力分析：九年级学生具备一定的逻辑思维能力和动手操作能力，对“控制变量法”的应用比较熟练，但对实验方案的设计以及从数据中归纳物理规律的能力有待提高。 3. 学习兴趣与态度分析：学生对电学实验有浓厚的兴趣，好奇心强，乐于动手，但注意力易分散，探究过程可能缺乏条理性和严谨性。 教学重点 通过实验探究认识电流与电压和电阻之间的关系。 教学难点 通过实验探究掌握控制变量法,学会图像法对实验数据进行分析处理并总结归纳出电流与电压、电阻的关系。 教学 器材 干电池、电流表、电压表、导线、滑动变阻器、定值电阻（R1=5Ω、R2=10Ω、R3=15Ω）、导线若干、开关、图像坐标纸等。 多媒体ppt，包含视频：《探究电流与电压、电阻的关系》。 教学过程 教师活动 学生活动 导入新课 【提出问题】 （1） 如何改变电路中小灯泡的亮度呢？ 【回答】改变电路中电池个数，改变电路中的电阻。 （2） 在如图所示的电路中，当通过增加电池的节数来增加小灯泡两端的电压时或变阻器滑片向左端移动，接入电路中的阻值大小，我们可以看到什么现象呢？ 【回答】小灯泡变亮。 【追问】产生该现象的原因是什么呢？ 【回答】通过小灯泡的电流变大。 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?我们通过实验来一探究竟吧！ 思考并回答问题，进入情景。 学习新课 一、探究电流与电压的关系 【提出问题】改变导体两端的电压 U ，通过它的电流 I 会怎样改变呢? 【猜想与假设】电压是产生电流的原因，若电阻一定时，电压越高，电流可能越大。 【实验方法】控制变量法。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。 【实验思路】可以用定值电阻进行实验控制电阻一定。要研究通过定值电阻的电流怎样随着它两端的电压的变化而变化，需要确定改变定值电阻两端电压的方法。 【提问】怎样改变定值电阻两端的电压？ 【回答】改变干电池个数或调节滑动变阻器。（出于操作方便程度的考虑，选择第二种实验方案） 滑动变阻器改变电阻两端的电压。如图所示，定值电阻与滑动变阻器串联，电流表测量电路中的电流，电压表与定值电阻并联，测量其两端的电压，并通过调节滑动变阻器的滑片改变定值电阻两端的电压和通过的电流。 【实验器材】定值电阻多只（阻值不同）、滑动变阻器1只、 电流表1只、电压表1只、电池2节、 开关1个、导线若干。 【实验过程】 ①按电路图连接电路。闭合开关前，检查电路连接是否正确，将滑动变阻器的滑片调到阻值最大处。 ②按电路图连接电路，保持电阻 R 的阻值不变，通过滑动变阻器改变电阻 R 两端的电压，使电压值逐渐增大，同时读出对应的电压值和电流值。把收集到的数据填写在记录表中。 ③更换不同定值电阻，重复实验。 【分析论证】 电阻R 5Ω 电压U/V 0.5 1.0 1.5 2.0 电流I/A 0.1 0.2 0.3 0.4 电阻R 10Ω 电压U/V 0.5 1.0 1.5 2.0 电流I/A 0.05 0.1 0.15 0.2 （1）实验数据分析：分析实验数据发现电流与电压的比值是一个定值。 （2）图像分析：在坐标系中根据各电流值和对应的电压值描点，画出I-U图像。分析图像可得出：电阻一定时，通过导体的电流与导体两端的电压成正比。 【交流评估】 （1）滑动变阻器的作用 ①保护电路； ②改变定值电阻两端的电压。 （2）实验过程的注意事项 ①为保护电流表和电压表，开始选择的量程不能过小； ②连接电路时要断开开关； ③闭合开关前把滑动变阻器的滑片移到最大电阻的位置。 【例题1】如图所示，在“探究电流与电压关系”的实验时。正确的操作是（　　） A．保持R2滑片的位置不动 B．保持电路中电流不变 C．保持R1不变，调节R2的滑片到不同的适当位置 D．更换R1，调节R2的滑片到不同的适当位置 【答案】C 思考改变定值电阻两端电压的方法。 设计实验，知道实验实验器材；知道需要测量的物理量；设计实验记录表格；讨论交流实验所用方法。 观看演示实验并收集数据。 对实验数据进行分析论证，归纳出结论： 电阻一定时，通过导体的电流与导体两端的电压成正比。 进行交流讨论，总结滑动变阻器作用及实验注意事项。 做例题1，知道探究“电流与电压的关系”的过程与方法。知道如何控制电压一定。 学习新课 二、探究电流与电阻的关系 【提出问题】改变导体的电阻阻值 R ，通过它的电流 I 会怎样改变呢? 【猜想与假设】电阻表示导体对电流的阻碍作用，电阻越大，电流可能会越小。 【实验方法】控制变量法。 【实验思路】根据电路图，将定值电阻与变阻器串联，电流表串联在电路中，电压表并联在定值电阻两端。更换不同阻值电阻接入电路。 【提问】如何控制定值电阻两端的电压一定？ 【回答】使用同一个电源或者将滑动变阻器与定值电阻串联，将不同阻值的定值电阻接入电路，调节滑动变阻器，使定值电阻两端的电压保持不变。 （由于更换定值电阻事实上会改变其两端电压且滑动变阻器起到保护电路的作用，选择第二种实验方案） 【实验器材】定值电阻多只（阻值不同）、滑动变阻器1只、 电流表1只、电压表1只、电池2节、 开关1个、导线若干。 【实验过程】 ①按电路图连接电路。闭合开关前，检查电路连接是否正确，将滑动变阻器的滑片调到阻值最大处。 ②更换阻值为5Ω、10Ω、 15Ω、 20Ω、的定值电阻接入电路，闭合开关，调节滑动变阻器，使电压表示数为3V保持不变，读出电流表的示数，并记录。 ③重新设置定值电阻两端的电压，重复上述的实验步骤。 【分析论证】 电压U/V 3 电阻R/Ω 5 10 15 20 25 电流I/A 0.6 0.3 0.2 0.15 0.12 （1）实验数据分析：分析实验数据发现电流与电阻的乘积是一个定值。 （2）图像分析：在坐标系中根据各电流值和对应的电阻值描点，画出I-R图像。分析图像可得出：电压一定时，通过导体的电流与导体的电阻成反比。 【交流评估】 （1）滑动变阻器的作用 ①保护电路； ②控制定值电阻两端的电压一定。 （2）更换阻值大的定值电阻后，电压表示数不能调节到所需要的值的原因：电源电压过大或滑动变阻器的最大阻值过小。 【例题2】小明用图甲的电路探究“电流跟电阻的关系”，并用实验数据作出I-R图像如图乙所示，关于该实验，下列说法中不正确的是（　　） A．闭合开关S前，滑动变阻器的滑片应滑动到最右端 B．实验过程中应控制电压表示数为2V不变 C．当电阻R由10Ω更换为20Ω后，要控制R的电压一定，应将滑片P适当向右移动 D．实验结论：电压一定时，电阻跟电流成反比 【答案】D 【例题3】小李用图甲所示的电路探究“电流与电阻的关系”。电源电压4.5V不变，实验时，他依次将5Ω、10Ω、20Ω、25Ω的四个电阻接入电路，记下电流表和电压表示数并绘制出I-R图象（图乙）。实验时（　　） A．定值电阻两端电压保持3V不变 B．滑动变阻器的最大电阻至少是20Ω C．定值电阻从5Ω换成10Ω，需向左移动滑片P D．电压表示数为零，一定是定值电阻短路 【答案】B 思考问题，注意与上一个实验的区别。 观看演示实验，收集整理数据。 通过分析数据与图像，归纳实验结论。 通过交流评估，进一步提高科学探究能力。 做例题2并进行展示，知道实验中注意事项。 做例题3并进行展示，会分析实验中的具体问题。 课 堂 练 习 课 堂 练 习 1．如图甲是“探究电流与电阻关系”的实验电路图，电源电压为4V恒定不变，定值电阻有5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、25Ω，通过实验绘制出了如图乙所示的图象，则下列说法中正确的是（　　） A．该实验过程中，R两端电压不断减小 B．R从5Ω换成10Ω后，应将滑片P向右移 C．本实验滑动变阻器的规格可以是“10Ω，1A” D．实验结论：在电压一定时，导体的电阻与电流成反比 【答案】B 【解析】解：A、探究电流与电阻关系的实验中，每次更换电阻时，要保持电阻两端电压不变，是通过滑动变阻器来实现的，故A错误； B、将定值电阻R的电阻由5Ω更换为10Ω时，闭合开关后，根据分压原理可知电阻两端的电压变大，为使R两端的电压不变，根据串联电路电压的规律可知需增大滑动变阻器两端的电压，由分压原理可知要增大滑动变阻器接入电路的阻值，故应把滑动变阻器的滑片向右移，故B正确； C、电源电压为4V，定值电阻两端电压为2.5V，根据串联分压可知，滑动变阻器分得的电压为1.5V，当定值电阻为25Ω时，由I可知，电流为0.1A，由R可知，此时滑动变阻器接入电路中的阻值为15Ω，故C错误； D、电阻时导体的属性，与其通过的电路的电流和两端的电压无关，故D错误。 故选：B。 2．在探究“通过导体的电流与导体电阻大小的关系”时，采用的电路如图所示．电源电压恒为3V，滑动变阻器上标有“15Ω 1A”字样．在a、b间先后接入5Ω、10Ω不同阻值的定值电阻R，移动滑片P，使电压表示数为1.5V，分别读出电流表的示数．当换上20Ω的电阻接入a、b间时，虽调节滑动变阻器，但电压表示数始终无法达到1.5V，为使电压表示数为1.5V，下列措施中可行的有（　　） A．将原滑动变阻器改换为新的“30Ω 1A”后重新调节 B．将原滑动变阻器改换为新的“10Ω 1A”后重新调节 C．将电源更换为4.5V电压后重新调节 D．将换上的20Ω定值电阻更换为“30Ω”后重新调节 【答案】A 【解析】解：当换上20Ω的电阻接入a、b间时，虽调节滑动变阻器，但电压表示数始终无法达到1.5V，可能是滑动变阻器最大阻值太小，因为滑动变阻器的电阻太小，滑动变阻器分压太小，使电阻R两端的电压过大造成的，或是由于控制的定值电阻两端的电压太小造成的；或是电源电压太大；或电阻R的阻值太大造成的； 故可以将原滑动变阻器改换为新的“30Ω 1A”后重新调节或减小电源电压或换上比20Ω小的电阻，故A符合题意，BCD不符合题意。 故选：A。 二．填空题（共2小题） 3．小明同学利用如图甲所示的电路探究电流与电压的关系。根据实验数据绘制的电流﹣电压图像如图乙所示，实验中所用定值电阻的阻值为 Ω；小明多次调节滑动变阻器改变电压表示数的目的是 。 【答案】5；多次实验，得出普遍性规律。 【解析】解：根据实验数据绘制的电流﹣电压图像可知，当电压为2.5V时，电流为0.5A，实验中所用定值电阻的阻值为 R 根据一组数据得出的结论有偶然性，小明多次调节滑动变阻器改变电压表示数的目的是多次实验，得出普遍性的规律。 故答案为：5；多次实验，得出普遍性的规律。 4．如图所示，是小悦探究电流与电阻关系的实验电路，当AB间换接更大阻值的电阻后，电压表的示数会 ，为了使AB间电压与换接前一样，她应将滑动变阻器的滑片P向 调至适当位置。 【答案】变大；右。 【解析】解：当AB间换接更大阻值的电阻后，由串联分压可知电压表的示数会变大，为了使AB间电压与换接前一样，即电压表的示数减小，由串联电路电压的规律可知增大变阻器两端的电压，由串联分压可知增大变阻器连入电路的阻值，应将滑动变阻器的滑片P向右调节到适当位置。 故答案为：变大；右。 三．实验探究题（共2小题） 5．小红在“探究电流与电压关系”的实验中，使用的实验器材有：两节新干电池、滑动变阻器（满足实验要求）、电流表、电压表、开关、导线和定值电阻若干。实验过程如下： （1）请根据小红设计的电路图（图1）将实物图（图2）连接完整（要求：导线不交叉）。 （2）小红把5Ω的定值电阻接入电路，在闭合开关前，应将滑动变阻器的滑片调至 最 　 （选填“左”或“右”）端。 （3）闭合开关，调节滑片P，当电压表的示数为0.5V时，电流表的示数如图3所示，则电流表示数为 A。 （4）继续实验，将实验数据记录在表中，分析数据可得出结论：在电阻一定时， 。 电压U/V 0.5 1.0 1.5. 2.0 2.5 3 电流I/A 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 【答案】（1）见解答图；（2）右；（3）0.1；（4）电流与电压成正比。 【解析】解：（1）由图1可知滑动变阻器滑片左侧电阻丝接入电路，故滑动变阻器左下接线柱连入电路中，如图所示： ； （2）为了保护电路，闭合开关前，应将滑动变阻器的滑片移到最大阻值处，由图知，滑片左侧电阻丝接入电路，所以滑片应移到阻值最大的最右端； （3）由图3可知，电流表的量程为0～0.6A，分度值为0.02A，示数为0.1A； （4）根据表中数据可知：电压增大为原来的几倍，通过的电流也增大为原来的几倍，故得出的结论：在电阻一定时，电流与电压成正比。 故答案为：（1）见解答图；（2）右；（3）0.1；（4）电流与电压成正比。 6．为了探究“导体两端电压一定时，通过导体的电流与导体的电阻是否成反比”，小科连接了如图所示的电路，其中：电源电压恒为6V，滑动变阻器的规格为“30Ω 1A”，第一次连入电路的定值电阻阻值为5Ω，适当移动滑片后，电压表的示数为2V。 （1）实验中，小科将定值电阻先后更换为10Ω、15Ω，应该调节 　 使电压表的示数为2V时，然后再记录数据； （2）当小科将电路中的定值电阻更换为20Ω后，实验中发现，无论怎样调节，电压表的示数始终 2V（选填“大于”或“小于”）； （3）在已完成的三次实验的基础上，为了将定值电阻分别更换为20Ω和25Ω后，能继续完成相应的两次实验，小科只更换了更小量程的电流表和电源电压，则更换后的电源电压不能高于 V。 【答案】（1）滑动变阻器的滑片；（2）大于；（3）4.4。 【解答】解：（1）探究导体的电流与导体的电阻的关系，就要保持电压一定，所以定值电阻两端的电压应该保持不变，当将电路中的定值电阻从5Ω更换为10Ω、15Ω后，闭合开关，根据串联分压可知，电压表的示数变大，为了保持电压表示数不变，由串联电路电压的规律可知增大变阻器两端的电压，由串联分压可知，增大变阻器连入电路的阻值，需要将滑动变阻器滑片P向左端移动，直至电压表的示数为2V； （2）由题意可知，滑动变阻器最大阻值为30Ω，定值电阻更换为20Ω后，电路中最小的电流为Imin0.12A， 此时定值电阻电压为最小值，而电压表测定值电阻两端电压，即Umin＝IminR＝0.12A×20Ω＝2.4V＞2V，故电压表的示数始终大于前三次实验中所记录的电压表的示数； （3）根据串联分压可知，为了控制定值电阻两端电压为2V，当定值电阻为25Ω，，代入数据可知，，解得U＝4.4V。 故答案为：（1）滑动变阻器的滑片；（2）大于；（3）4.4。 板 书 设 计 第1节 电流与电压、电阻的关系 一、电阻一定时，电流与电压的关系 （1）实验器材：定值电阻、滑动变阻器、电流表、电压表、电源、开关、导线。 （2）实验电路图。 （3）实验方法：控制变量法，采用调节滑动变阻器的方法来改变导体两端的电压。 （4）实验结论：在电阻一定的情况下，通过导体的电流与导体两端的电压成正比。 二、电压一定时，电流与电阻的关系 （1）实验器材：若干不同阻值的定值电阻、滑动变阻器、电流表、电压表、电源、开关、导线若干。 （2）实验电路图（同上）。 （3）实验方法：控制变量法，更换不同阻值的电阻时，调节滑动变阻器的滑片，控制电压表的示数不变。 （4）实验结论：在导体两端的电压一定时，通过导体的电流与导体的电阻成反比。 课 堂 小 结 第1节 电流与电压、电阻的关系 作 业 教学反思 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $