第2节 电流与电压、电阻的关系 （表格式教学设计））物理沪科版（五四学制）2024九年级上册

该初中物理教学设计聚焦电流与电压、电阻的关系及欧姆定律，通过问题导入（灯泡亮度与电流关系）和演示实验（不同电压下灯泡发光），承接前序电流、电压、电阻概念，为后续欧姆定律学习搭建支架。 以科学探究为主线，采用控制变量法实验（如保持电阻/电压不变）、图像法处理数据，培养科学思维与探究能力，结合压力传感器等实例应用欧姆定律，提升学生逻辑思维与解决实际问题能力，为教师提供结构化教学流程，助力核心素养落地。

第2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2节 电流与电压、电阻的关系 教学 目标 物理观念 1.知道电流与电压、电阻的关系。 2.理解欧姆定律。 3.会用欧姆定律计算电流、电压、电阻。 科学思维 1.在实验过程中，能自觉应用控制变量法并结合图像法科学分析实验数据，归纳相关规律，体会科学研究方法的应用，培养科学思维能力。 2.通过实验探究电流与电压、电阻的定量关系，运用数学方法分析推导，归纳得到欧姆定律公式，学会运用欧姆定律解决简单的实际问题。 3.通过计算，学会解答电学计算题的一般方法，培养学生的逻辑思维能力。 科学探究 1.在发现电流与电压、电阻的关系的实验中学习科学探究，经历科学探究的一般环节，学习如何用正确的方法发现物理规律。 2.通过运用数学推理、图像的方法处理实验数据，建立和理解欧姆定律的过程，培养学生学习物理规律和计算问题的一般方法。 科学态度 与责任 1.在实验与讨论的过程中使学生逐步养成尊重事实、务实求真的科学态度。 2.通过欧姆定律的运用，培养学生解答电学问题的良好习惯，以及在生产、生活中利用物理知识解决实际问题的意识。 教材 分析 本节是欧姆定律的前置核心内容，在电学知识体系中起承上启下作用。它承接前序 “电流、电压、电阻” 的基础概念，为后续推导欧姆定律、理解电路计算奠定实验与理论基础。教材编写以 “探究实验” 为核心，通过控制变量法展开教学。此设计符合初中生认知规律，既强化了实验操作与数据分析能力，也渗透了控制变量这一重要科学方法，是培养学生科学探究素养的关键载体。 学情分析 学生已掌握电流、电压、电阻的基础概念，以及电表使用技能，具备实验探究的初步条件，但对三者定量关系无认知。学习核心难点有二：一是首次复杂应用控制变量法，易出现变量控制混乱；二是电流抽象，难将电压、电阻的数值变化与电流变化建立正、反比例的直观关联。此外，学生在实验数据记录、分析及规律归纳环节，也存在操作不规范或能力不足的问题，需教学重点引导。 教学重点 1.电流与电压、电阻的关系； 2.欧姆定律的理解与应用。 教学难点 1.电流与电阻的关系。 2.欧姆定律的应用 教学过程 教师活动 学生活动 导入新课 【导入新课】 问题引入：不同灯泡的亮度是不同的，而这些灯泡的亮度又与电流的大小有关，怎样调控电流的大小呢？ 思考并回答问题，进入情景。 新课讲授 一、 探究电流与电压的关系 1.探究电流与电压的关系 （1）实验方案：保持 电阻 不变，改变定值电阻两端的 电压 。 （2）滑动变阻器的作用是：保护电路 和 改变定值电阻两端的电压 。 （3）实验结论：当电阻一定时，导体中的电流跟导体两端的电压成正比。 （4）多次实验的目的：寻找普遍规律，避免偶然性 。 2.实验：探究电流与电压的关系 【教师演示】如图所示，同一个小灯泡分别接在一节和两节干电池上，闭合开关后，观察小灯泡的发光情况。 【思考】电压是产生电流的原因。电压升高，灯泡变亮，说明通过灯丝的电流与电压有何关系？ 【实验器材】干电池、开关、导线、定值电阻、滑动变阻器、电压表、电流表。 【实验方案】 (1)设计电路图如图所示； (2)按照电路图连接好实物图。 (3)闭合开关后，调节滑动变阻器的滑片，使R两端的电压成整数倍地变化(如1 V、2 V、3 V)，读出每次加在R两端的电压值和电流值，记入表格。 【分析论证】(1)比较实验数据发现，电压增大，电流也增大，且电压增大几倍，电流也增大几倍。 (2)图像法：在坐标图上描点画出电流与电压的变化图像如图所示。 【实验结论】电阻一定时，电流与电压成正比。 【归纳总结】(1)选择合适的电表量程，若不确定电流或电压的大小，可先进行试触；(2)连接电路时，开关应处于断开状态；(3)闭合开关前，滑动变阻器的滑片应处于阻值最大位置。 【知识拓展】(1)改变电阻两端的电压有两种方法：①更换电池的节数；②可串联一个滑动变阻器，利用串联分压的方法来调节电压。(2)滑动变阻器在此探究过程中的作用：①保护电路；②改变定值电阻两端的电压。 【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 【解析】解：ACD、研究电流与电压关系，要控制电阻大小不变（图中R1为研究对象），通过移动变阻器R2的滑片改变电阻两端的电压和电路中的电流，AD错误，C正确；B、探究电流与电压关系，R1的电压改变了，其电流必然改变，B错误。 分组讨论 “探究电流与电压关系”的实验思路，明确需控制的变量。 学生分组按方案连接电路：固定电阻，改变电源电压记录多组电流、电压数据。 整理实验数据，尝试用表格或图像呈现结果，归纳电流与电压的数值关系。 新课讲授 二、探究电流与电阻的关系 1.探究电流与电阻的关系 （1）实验方案：保持定值电阻两端的 电压 不变，改变 电阻 。 （2）滑动变阻器的作用是：保护电路 和 保持定值电阻两端的电压不变 。 （3）实验结论：当电压一定时，导体中的电流跟导体的电阻成反比。 （4）多次实验的目的：寻找普遍规律，避免偶然性 。 2.实验：探究电流与电阻的关系 【教师演示】如图所示，将小灯泡与滑动变阻器串联接入电池上，移动滑片，观察电阻增大或减小时，小灯泡的亮度变化情况。 【思考】电阻表示导体对电流的阻碍作用。电路中电阻增大，电路中的电流会如何变化？ 【实验器材】干电池、开关、导线、定值电阻(5 Ω、10 Ω、15 Ω)、滑动变阻器、电压表、电流表。 【实验方案】 (1)设计电路图如图1所示。 (2)按照电路图连接好实物图(图2)。 (3)闭合开关后，调节滑动变阻器的滑片，记下R(5 Ω)两端的电压值和电流值，记入表格。 (4)换用不同阻值(10 Ω、15 Ω)的定值电阻，调节滑动变阻器，使电压表示数保持不变，记下电阻两端的电压值和电流值，记入表格。 【分析论证】(1)比较实验数据发现，电阻增大，电流减小，且电阻增大几倍，电流减小为几分之一。 (2)图像法：在坐标图上描点画出电流与电阻的变化图像如图所示。 【实验结论】电压一定时，电流与电阻成反比。 【归纳总结】在实验探究的过程中，由于多个因素影响电流的大小，所以用控制变量法来研究电流、电压、电阻三个物理量之间的变化关系。在探究电流与电压的关系时，保持电阻不变；在探究电流与电阻的关系时，保持电压不变。 【例题2】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。 分组讨论 “探究电流与电阻关系” 的实验思路，明确需控制的变量 。 学生分组按方案连接电路：固定电压，更换不同阻值电阻记录数据。 整理实验数据，尝试用表格或图像呈现结果，归纳电流与电阻的数值关系。 新课讲授 三、欧姆定律 1.欧姆定律 （1）欧姆定律的内容：一段导体中的电流，与加在这段导体两端的电压成正比，与导体的电阻成反比。 （2）欧姆定律公式为 。变形公式为 。 （3）R这个导出公式只说明导体电阻等于导体两端的电压与通过导体的电流的比值，电阻的大小与电压、电流 无关 。　 2. 欧姆定律及其应用 【思考】欧姆定律的内容是什么？ 【学生回答】欧姆定律的内容：一段导体中的电流，跟加在这段导体两端的电压成正比，跟这段导体的电阻成反比。 用公式表示：I＝ I——电流——安培（A） U——电压——伏特（V） R——电阻——欧姆（Ω） 【教师提问】欧姆定律公式中的单位有什么要求呢？ 【教师引导学生回答】 电阻的单位必须用“欧姆”，电压的单位必须用“伏特”，由公式得出的电流单位一定是“安培”。 【教师强调】如果给出的单位不是欧姆、伏特和安培，一定要先换算成要求的单位才可以应用公式，同时，欧姆定律反映同一时刻、同一段电路中I、U、R之间的关系。 【教师讲解】欧姆定律的变形公式 1.已知电压、电阻，求电流：I＝ 2.已知电流、电阻，求电压：U＝IR 3.已知电压、电流，求电阻：R＝ 【教师提问】根据欧姆定律变形式R＝，有的同学马上得出下面的结论：导体的电阻跟通过的电流成正比，跟导体两端的电压成反比.学生讨论交流，这种观点是否正确？ 【教师引导学生总结】因为电阻是导体本身的一种性质，由导体的材料、长度、横截面积决定，与电压、电流的大小均无关系，所以“电阻与电压成正比，与电流成反比”这种说法是错误的。 【教师讲解】接着我们看欧姆定律能解决什么问题。 在做题前教师示范解电学题的一般规则： 1.读题、审题（注意已知量的内容）； 2.根据题意画出电路图； 3.在图上标明已知量的符号、数值和未知量的符号； 4.选用物理公式进行计算（书写格式要完整，规范）。 【例题3】当在一段电阻线两端加10V电压时，流过它的电流为0.2A；那么将电压减小为5V，通过它的电流为 　 　 ：当电压减小为0时，其电阻为 　 　 Ω。 【答案】0.1；50 【解析】解：根据欧姆定律I得，电阻为：R50Ω，当将电压减小为5V时，导体的电阻不变，则通过电阻的电流：I10.1A；因为电阻是导体本身的一种性质，与两端的电压和通过的电流无关，所以当导体两端电压为零时，导体的电阻仍为50Ω不变。 【例题4】如图是小林设计的压力传感器原理图，其中R是滑动变阻器，R0为定值电阻。压力F增大时，滑动变阻器接入电路的电流　 　 ，电压表的示数　 　 。（均选填“增大”“减小”或“不变”） 【答案】减小；增大 【解析】解：由图可知，电路中R0与R串联，电压表与滑动变阻器并联，故电压表测量R两端的电压； 当压力增大时，弹簧的形变量增大，则滑片应下移；因滑动变阻器上部分接入电路，则滑动变阻器接入部分电阻增大，电路总电阻变大，由欧姆定律可得，电路中电流减小，因R0为定值电阻，由U＝IR可知R0两端电压减小；因总电压不变，由串联电路的电压规律可知变阻器R两端电压增大，故电压表示数增大。 【例题5】如图所示，电源电压6V，R1的阻值20Ω，闭合开关S电压表的示数2V。求： （1）通过电阻R1的电流； （2）电阻R2的阻值。 【答案】0.1A；40Ω 【解析】解：由电路图可知，闭合开关S，电阻R1与R2串联，电压表测R1两端的电压。 （1）通过电阻R1的电流：I10.1A； （2）串联电路中各处的电流相等，即：I＝I1＝0.1A， 根据欧姆定律可得，电路中的总电阻： R60Ω， 串联电路中的总电阻等于各分电阻之和， 故电阻R2的阻值：R2＝R﹣R1＝60Ω﹣20Ω＝40Ω。 答：（1）通过电阻R1的电流为0.1A； （2）电阻R2的阻值为40Ω。 分析数据间的数学关系，尝试用等式表达 “电流、电压、电阻” 的定量联系，小组内验证等式是否适用于所有实验数据。 课 堂 练 习 课 堂 练 习 1．所有推动社会发展的科学知识和规律，都是经过众多科学家长期、艰苦地科学探究得来的。下列哪个科学家通过大量实验最先确定了电流与电阻、电压的关系（　　） A．安培 B．焦耳 C．欧姆 D．卢瑟福 【答案】C 【解析】解：A、安培通过右手螺旋定则总结出判断通电螺线管极性跟电流方向的关系的方法，故A错误；B、焦耳做了许多实验探究电流产生的热量跟电流大小、导体的电阻以及通电时间的关系，最先精确测定了电流通过导体产生的热量与电流、电阻、通电时间的关系，故B错误；C、欧姆最先通过实验与理论研究得出了电流与电压、电阻之间的关系，即欧姆定律，故C正确；D、卢瑟福是原子核物理学之父，提出原子核式结构模型，故D错误。 2．关于公式，下列说法正确的是（　　） A．导体两端的电压为0时，导体的电阻一定为0 B．导体的电阻与通过它的电流成反比 C．导体的电阻等于导体两端的电压跟通过它的电流的比值 D．导体的电阻与其两端的电压成正比 【答案】C 【解析】解：ABD．电阻是导体本身的一种性质，与它两端的电压和通过的电流无关，所以导体两端的电压为0时其阻值不为0，故ABD错误；C．由得，导体的电阻大小在数值上等于导体两端的电压跟通过它的电流的比值，故C正确。 3．在某一温度下，连接在电路中的两段导体A和B中的电流与电压的关系如图所示。由图中信息可知（　　） A．A导体的电阻为10Ω B．B导体的电阻为10Ω C．当UA＝3V时，IA＝0.3A D．当UB＝3V时，IB＝0.6A 【答案】B 【解析】解：由图可知：当A、B两端电压为3V时，通过A、B中的电流分别是0.6A和0.3A， 由I可得：RA5Ω，RB10Ω；故B正确、ACD错误。 4．如图所示，电阻R1＝30Ω，闭合S1、断开S2时，电流表的示数为0.4A；闭合S1和S2时，电流表的示数为0.5A。则电源两端的电压为 　 　 V，电阻R2的阻值为 　 　 Ω。 【答案】12；120 【解析】解：（1）当闭合S1、断开S2时，电路为R1的简单电路，电流表的示数是0.4A， 根据欧姆定律可得电源电压：U＝U1＝I1R1＝0.4A×30Ω＝12V； （2）当S1、S2均闭合时，两电阻并联接入电路，电流表测干路电流，电流表的示数是0.5A， 根据并联电路电流规律可得通过R2的电流：I2＝I﹣I1＝0.5A﹣0.4A＝0.1A， 根据欧姆定律可得电阻R2的阻值：R2120Ω。 5．自2011年5月1日起驾驶员醉酒后驾车要负刑事责任。如图所示，酒精测试仪中装有酒精气体传感器（气敏电阻R）。其电阻值会随着酒精气体的浓度增大而减小。当闭合开关S后，通过气敏电阻R的电流 　 　 通过定值电阻R0的电流，（选填“大于”、“等于”或“小于”），当驾驶员呼出的酒精气体浓度变大，电压表的示数会 　 　 。（选填“变大”、“不变”或“变小”） 【答案】等于；变小 【解析】解：由图可知，R和R0串联，电压表测R两端的电压。因为串联电路电流处处相等，所以通过气敏电阻R的电流等于通过定值电阻R0的电流；当驾驶员呼出的酒精气体浓度变大时，气敏电阻R的阻值变小，由串联电路的特点知，电路的总电阻变小，根据I可知串联电路中的电流变大，根据U0＝IR0可知，R0两端的电压变大，由串联电路电压的规律可知，气敏电阻R两端的电压变小，即电压表的示数变小。 6．小明想用一个定值电阻来探究电流与电压的关系，于是连接了图甲所示的电路，请你帮他完成探究过程。 （1）请用笔画线代替导线将电路连接完整； （2）连接好电路后，闭合开关，发现电流表指针无偏转，电压表指针有明显偏转，原因是定值电阻R ； （3）排除故障后，调节滑动变阻器的滑片，测得实验数据如下表；当电压表示数为2.5V时，电流表示数如图乙所示，为 A；请在图丙中画出通过定值电阻的电流与其两端电压关系的图像。根据图像可得出结论： ； 实验次数 1 2 3 4 电压U/V 1 1.5 2 2.5 电流I/A 0.2 0.3 0.4 （4）同学小虎用同样的方法进行实验，得到了如图丁所示的图象，小虎在实验操作中可能存在什么问题： 。 【答案】（1）见解析；（2）断路；（3）0.5；见解答图；当电阻一定时，通过导体的电流与导体两端的电压成正比；（4）电流表使用前指针没有调零。 【解析】解：（1）由图甲可知，电源为两节干电池串联，即3V，故电压表选用小量程并联在电阻R两端；滑动变阻器滑片位于最右端，为了保护电路，滑动变阻器应选用左下接线柱与电阻R串联在电路中，如下图所示： ； （2）连接好电路后，闭合开关，发现电流表指针无偏转，说明电路可能断路；电压表指针有明显偏转，说明电压表与电源连通，电压表被串联在电路中，则与电压表并联的电路以外的电路是完好的，则与电压表并联的电路断路了，即原因是定值电阻R断路； （3）当电压表示数为2.5V时，电流表示数如图丙所示，电流表选用小量程，分度值0.02A，其示数为0.5A；在图丁中利用描点法画出通过定值电阻的电流与其两端电压关系的图像，如下图所示： ； 由图丙可知，图线为一条过原点的斜线，故可得出结论：当电阻一定时，通过导体的电流与导体两端的电压成正比； （4）由图丁可知，图象不过原点，且每次的电流总是偏大，说明电流表使用前指针没有调零。 故答案为：（1）见解答图；（2）断路；（3）0.5；见解答图；当电阻一定时，通过导体的电流与导体两端的电压成正比；（4）电流表使用前指针没有调零。 7．在“探究电流与电阻的关系”实验中，小明设计了如图甲所示的电路。电源电压为4.5V，电流表量程0～0.6A，电压表量程0～3V，滑动变阻器规格为“25Ω，1A”。 （1）用笔画线代替导线，将图甲所示的实物图补充完整。 （2）正确连接电路后闭合开关，电流表、电压表均无示数，移动滑片P，两表指针仍不偏转。将与电压表“﹣”接线柱相连的导线从A点拆下，试触B点，电压表指针不偏转；试触C点，电压表指针偏转；试触D点，电压表指针偏转。若电路中只有一处故障，则可能是　 　 （选填字母）。 A.电流表断路 B.导线BC断路 C.滑动变阻器断路 （3）排除故障后，小明先将5Ω的定值电阻连入电路中，闭合开关，移动滑动变阻器的滑片P，电压表示数为某一值时，电流表的示数如图乙所示，读数为　 　 A。小明将数据填入设计的表格中。 实验次数 1 2 3 4 5 6 电阻R/Ω 5 10 15 20 30 40 电流I/A 0.24 0.16 0.12 0.08 0.06 （4）在小组交流时，有同学发现表格中有的实验数据是拼凑的，与实际不符。请你帮小明找出其中共有　 　 次实验数据与实际不符，简要分析其原因：　 　 。 （5）剔除错误数据后，小明由表中数据得出结论：通过导体的电流与导体的电阻成反比。请你对此实验结论写出一条评价意见：　 　 。 【答案】（1）见解析；（2）B；（3）0.48；（4）2；为完成实验，该电路中接入最大的定值电阻阻值为28.6Ω，因此5、6两次实验数据是拼凑的；（5）研究电流与电阻的关系时，需控制定值电阻两端的电压不变，因此结论应改为：当电压一定时，通过导体的电流与导体的电阻成反比。 【解析】解：（1）由题意可知，电压表量程0～3V，故电压表选用小量程并联在定值电阻两端，如下图所示：； （2）闭合开关，电流表无示数，说明电路发生断路；将与电压表“﹣”接线柱相连的导线从A点拆下，试触B点，电压表指针不偏转，说明电压表与电源之间存在断路；试触C点，电压表指针偏转，电压表与电源接通，说明是导线BC断路，电压表串联接入电路，测电源电压；故选：B； （3）闭合开关，移动滑动变阻器的滑片P，电压表示数为某一值时，电流表的示数如图乙所示，电流表选用小量程，分度值0.02A，其示数为0.48A； （4）根据表格数据分析可知，定值电阻两端电压为UV＝I1R1＝0.48A×5Ω＝2.4V； 已知变阻器的最大阻值为25Ω，电源电压为4.5V，根据串联分压原理可得：，解得R≈28.6Ω，即为完成实验，该电路中接入最大的定值电阻阻值为28.6Ω，因此5、6两次实验数据是拼凑的； （5）研究电流与电阻的关系时，需控制定值电阻两端的电压不变，因此结论应改为：当电压一定时，通过导体的电流与导体的电阻成反比。 8．如图所示的电路，电阻R为30Ω。当开关S断开时，电流表的示数为0.2A；当开关S闭合时，电流表的示数为0.3A，灯泡正常发光。求： （1）电源电压； （2）灯泡正常发光时的电阻。 【答案】6V；60Ω 【解析】解：（1）当开关S断开时，电路为R的简单电路，电流表的示数为0.2A，电源电压为： U＝IRR＝0.2A×30Ω＝6V； （2）当开关S闭合时，电流表测量干路电流，R与L并联，电流表的示数为0.3A，灯泡正常发光。由于并联电路各用电器互不影响，则此时R的电流仍为0.2A，由并联电路电流特点得，灯泡L的电流为： IL＝I﹣IR＝0.3A﹣0.2A＝0.1A， 由欧姆定律得，灯泡正常发光时的电阻为：。 答：（1）电源电压为6V； （2）灯泡正常发光时的电阻为60Ω。 板 书 设 计 第2节 电流与电压、电阻的关系 一、电流与电压、电阻的关系： 1.当电阻一定时，导体中的电流跟导体两端的电压成正比。 2.当电压一定时，导体的电流跟导体的电阻成反比。 二、欧姆定律 1.定义：一段导体中的电流，跟加在这段导体两端的电压成正比，跟这段导体的电阻成反比。 2.表达式：I＝ 3.公式含义：①电阻一定，电流与电压成正比；②电压一定，电流与电阻成反比.③电阻是导体本身的一种性质，与电流、电压无关。 课 堂 小 结 第1节 电阻 变阻器 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 $