12.2电流与电压、电阻的关系（教学课件）物理新教材沪科版（五四学制）九年级上册

该初中物理课件聚焦电流与电压、电阻的关系及欧姆定律，通过改变电压和电阻的实验情境引入问题，衔接前序电压、电阻概念，为定量探究规律及欧姆定律应用搭建学习支架。 其亮点在于以实验探究为主线，用控制变量法设计两组实验，结合数据表格与图像分析培养科学思维，通过欧姆生平故事渗透科学态度。学生能直观理解规律，教师可依托完整实验流程与梯度练习提升教学效率。

物理九年级上册 •沪科版（五•四学制） 第12章 欧姆定律 第2节 电流与电压、电阻的关系 章首寄语 我国已经建成数条通联南北、横贯东西的特高压交流和直流输电线路。特高压输电的原理虽然复杂，但是和所有的电路一样都遵循电学的基本规律，本章我们将学习电路中电流与电压、电阻之间的关系。 通过本章内容的学习，你将了解电阻，认识影响电阻大小的因素；经历探究电流与电压、电阻关系的过程，理解欧姆定律；并学会测量电阻的方法；体会控制变量、等效替代等思想方法在科学探究中的作用。 免责声明 视频版权归原作者，如涉及版权问题，请联系删除。 01 物理观念 1.通过实验探究，知道电流与电压、电阻的定量关系。 2.理解欧姆定律。 3.会用欧姆定律计算电流、电压、电阻。 02 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。 03 科学探究 1.在实验中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。 04 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。 学习目标——物理学科素养 教学难点 教学重点 1.探究电流与电压、电阻的关系； 2.欧姆定律的理解与应用。 教学重难点 1.电流与电阻的关系中滑动变阻器的调节及作用。 2.欧姆定律的综合应用。 课堂引入 在如图 12-2-1 所示的实验中，改变导体两 端的电压，电流随之改变，这表明通过导体的 电流与导体两端的电压有关；改变接入导体的电阻，电流也会随之改变，因而通过导体的电流与导体的电阻也有关。电流与电压、电阻究竟存在怎样的关系呢？ 12.2电流与电压、电阻的关系 知识点1 探究电流与电压、电阻的关系 问题情境 　　如何增大通过导体的电流？ A、增加一节电池 依据：电压使电路中形成电流 发现：电阻一定，电压越大，电流越大,灯泡越亮. B、减小接入电路的电阻 依据：电阻对电流有阻碍作用 发现：电压一定，电路中电阻越小，电流越大，灯泡越亮. 探索新知 【提出问题】 电流与电压、电流与电阻分别有什么定量关系呢？提出猜想并说明猜想的依据。我们可以通过实验寻找三者之间关系。 电流与电压、电阻都有关系，因此可采用_____________分别探究电流与电压的关系，对于阻值一定的导体，探究通过导体的电流随两端电压变化的情况。 控制变量法 　　电阻一定时，电流与电压成正比。 猜想 1 　　探究电阻一定时电流与电压的关系。 实验 1 猜想与假设 一、探究电流与电压、电阻的关系 猜想与假设 　　电压一定时，电流与电阻成反比。 猜想 2 　　探究电压一定时电流与电阻的关系。 实验 2 实验一 探究电流与电压的关系 对于阻值一定的导体，探究通过导体的电流随两端电压变化的情况。 实验思路 　　保持导体的电阻不变；改变导体两端的电压；记录导体两端的电压和通过导体的电流。 定值电阻、电源、电流表(或电流传感器)电压表(或电压传感器）开关及、导线 器材选择 串联滑动变阻器 改变电源电压 √ 分组讨论实验方案，补充实验器材。 通过改变电源电压的方法，不能保障定值电阻两端的电压成倍变化，电路安全隐患也会增大，而使用滑动变阻器既可以保护电路，还能调节电压分配收集数据，更加方便。 一、探究电流与电压、电阻的关系 学生实验 电路图 串联滑动变阻器 实验表格 序号 电压 U/V 电流 I/A 1     2     3     4     5     定值电阻R＝______Ω 一、探究电流与电压、电阻的关系 一、探究电流与电压、电阻的关系 进行实验 1. 按电路图连接电路。 2. 闭合开关前，检查电路中各元件的连接是否正确，将滑动变阻器的滑片调到阻值最大处。 3.闭合开关，通过改变滑动变阻器R'接入电路中的电阻，从而改变定值电阻两端的电压，记录定值电阻的电阻，测量并记录几组电压和电流值。 一、探究电流与电压、电阻的关系 序号 电压 U/V 电流 I/A 1     2     3     4     5     6     R＝______Ω 序号 电压 U/V 电流 I/A 1 0.5 0.10 2 1.0 0.20 3 1.5 0.30 4 2.0 0.40 5 2.5 0.50 6 3.0 0.60 R＝______Ω 10 1.0 0.10 1.2 0.12 1.4 0.14 1.6 0.16 1.8 0.18 2.0 0.20 5 收集数据 一、探究电流与电压、电阻的关系 分析 ① 分析表 12-2-1 中数据，同一导体，如果导体两端的电压不断增大，通过导体的电流如何变化？ ② 进一步找出通过同一理数据可以采用计算或作图两种方法。若采用作图法可以电压 U 为横轴、电流I为纵轴建立平面坐标系（图 12-2-2），画出I-U图像进行分析。 作出解释 图12-2-2 I-U图像 一、探究电流与电压、电阻的关系 图像分析 图像可直观地帮助我们归纳出电流随电压变化的规律。在坐标图上画出保持电阻不变时，电流随电压变化的图像。 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。 一、探究电流与电压、电阻的关系 = 探究电流与电压的关系时滑动变阻器的主要作用： 改变导体两端的电压 实验二 探究电压一定时电流与电阻的关系 实验思路 在电压一定的条件下，探究通过导体的电流随电阻的变化情况。 学生实验 改变导体的电阻；保持导体两端的电压不变；记录导体的电阻和通过导体的电流。 阻值不同的导体若干、滑动变阻器、电源、电流表（或电流传感器）、电压表（或电压传感器）、开关及导线。 器材选择 一、探究电流与电压、电阻的关系 实验方案 保持电阻R两端的电压不变的方法：可以使用相同的电源（干电池；学生电源）；可以在电路中与定值电阻串联一个滑动变阻器。 使用相同的电源，当定值电阻的电阻大小发生变化时，电阻两端的电压发生了变化，由此可知电源两端的电压会随外接电阻的变化而变化，因此不能使用相同的电源控制定值电阻两端的电压不变。 观看演示实验 一、探究电流与电压、电阻的关系 通过以上分析，探究电流跟电阻的关系时，通过调节滑动变阻器使电阻R两端的电压不变，分别换用不同阻值的电阻R接入电路，探究电流与电阻的关系。 实验方案 学生实验 进行实验 　　连接电路，将不同阻值的定值电阻接入电路中，如将R= 5 Ω的电阻先后换接为10 Ω 、15 Ω 、 20Ω、25Ω的电阻，调节滑动变阻器滑片，保持电阻R两端的电压不变，如U=2V，观察电流表，记录定值电阻两端的电压及几组电阻和电流值。 一、探究电流与电压、电阻的关系 【注意事项】 （1）闭合开关前须将滑动变阻器调到最大阻值处，目的是保护电路，避免电路被烧坏。 （2）使R两端的电压（电阻）成整数倍变化是为了便于寻找通过R的电流与R两端电压（R的阻值）的关系。在调节过程中不要忘了观察电流表示数的变化，以免烧坏电流表。 （3）得到多组数据是为了寻找规律，使实验结论具有普遍性。 (4)实验中探索R更换后（如5Ω变为10Ω、15Ω），滑动变阻器阻值怎样调节？总结调节规律。 一、探究电流与电压、电阻的关系 收集数据 序号 电阻 R/Ω 电流 I/A 1     2     3     4     5     6     U＝______V 序号 电阻 R/Ω 电流 I/A 1 5 0.60 2 10 0.30 3 15 0.20 4 20 0.15 5 30 0.10 6 50 0.06 U＝______V 2 5 0.40 10 0.20 15 0.14 20 0.10 25 0.08 30 0.06 3 一、探究电流与电压、电阻的关系 分析 ① 分析数据，当电压一定时，如果接入电路的电阻不断增大，通过导体的电流如何变化？ ② 通过计算找出电压一定时，电流与导体电阻的关系。 作出解释 不断减小 还能通过什么数据处理方法，找出电流与导体电阻的关系？ 交流反思 图像法处理数据。 图像分析 实验结论 　　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。 实验中探索R更换后（如5Ω变为10Ω、15Ω），滑动变阻器阻值怎样调节？ 电阻变大，滑动变阻器也需相应调大，才能保证电阻两端的电压不变。 同一导体（电阻一定时），通过导体的电流与导体两端的电压成正比；电压一定时 ，导体中电流与导体的电阻成反比。 电流与电压、电阻的关系结论： 通过大量实验探究，可以得出: 探究电流与电阻的关系时滑动变阻器的主要作用： 保持电阻两端的电压不变 实验小结 12.2电流与电压、电阻的关系 知识点2 欧姆定律 1. 欧姆定律 （1）内容：通过导体的电流I与导体两端的电压U成正比，与导体的电阻R成反比。这一规律叫做欧姆定律。 （2）表达式： U 表示导体两端的电压，R 表示导体的电阻，I 表示导体中的电流。 （3）单位 电压U的单位：伏特（V）； 电阻R的单位：欧姆（Ω） ； 电流 I的单位：安培（A） 。 二、欧姆定律 早在19世纪20年代，德国物理学家欧姆通过大量的实验发现，大多数导体都遵循上述探究结论。人们为了纪念他，就把这个规律叫做欧姆定律。 二、欧姆定律 2. 理解欧姆定律 （1）变形公式的意义 由欧姆定律的公式 可推出：U=IR、 。 ①U=IR的意义：表示导体两端的电压等于通过导体的电流与其电阻的乘积，用该公式能求出导体两端的电压值。不能说电压与电流、电阻成正比。因电压是由电源提供的，电压是形成电流的原因，与电流和电阻无关。 ② 的意义： 公式表示导体的电阻在数值上等于导体两端的电压与通过导体的电流的比值。但不能据此认为电阻与电压成正比，与电流成反比。电阻是导体的一种物理性质，一般情况下，电阻不随导体两端电压和通过导体的电流变化而变化。 拓展延申 如果导体的温度或某些外界物理条件发生明显改变时，电压和电流的比值不再是定值，即导体的电阻会发生变化。这类元件统称为非线性元件。 图 12-2-3 某热敏电阻的I-U 图像 （2）物理量单位的统一性：I、U、R三个物理量必须使用国际单位制中的单位，即分别为V、Ω、A。 （3）三个物理量的同一性：I、U、R是对同一个导体或同一段电路且同一时刻而言的，三者要一一对应。 解题时，习惯上把同一个导体或同一段电路各个物理量符号的角标用同一数字或字母表示，如I1、R1、U1等。 2. 理解欧姆定律 （4）适用范围 欧姆定律适用于从电源正极到负极之间的整个电路或其中某一部分电路，并且是纯电阻电路。 此外，欧姆定律并不适用于所有导体，如气体导电时就不适用。 示例· 一个阻值为10Ω的导体，接在电压为9V的电源两端。若电源电压不变，求通过该导体的电流。 解：已知导体的电阻 R = 10 Ω,其两端电压 U= 9 V。 根据欧姆定律，通过该导体的电流 I＝？ R U=9V ＝10 Ω 表达式 代入数据（单位） 结果（单位） 答：通过导体的电流是 0.9A 。 = =0.9A 用公式进行计算的一般步骤： （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，规范必须有公式，必要的文字说明，结果必须带单位）。 对于电路中的某一导体，只要知道了电流、 电压、电阻这三个物理量中的任意两个，就可以根据欧姆定律算出第三个量。 欧姆定律作为电学的基本定律之一，是研究电路问题的重要基础。 思考：某同学认为，当导体两端电压为零时，没有电流通过，所以该导体电阻为零。你认为该同学的观点是否正确，并简述理由 不正确。 理由：电阻是导体本身的一种性质，它的大小只与导体的材料、长度、横截面积、温度有关，与导体两端的电压、通过的电流无关。导体两端电压为 0、电流为 0 时，导体的电阻仍然存在，不为零。 欧姆 德国物理学家 （G. S. Ohm，1789—1854） 在探索欧姆定律的过程中，欧姆（1789—1854）发现了长度和横截面积比值相同的两根同种金属导体，它们的导电能力是一样的。在此基础上，欧姆又自制了扭力天平来测量金属导体中的电流，用温差电池对金属导体供电。经过长期艰苦的工作，欧姆终于在1826年发表了他的研究成果。可是成果发布后，却一直得不到当时学界的认可。 随着时间的推移，越来越多的物理学家认识到欧姆的发现具有极其重要的意义。欧姆定律为电路设计和分析提供了重要的理论基础，在电工、电子技术等领域得到广泛应用。 1826年，欧姆通过大量实验得出最著名欧姆定律，为了纪念他的贡献，电阻的国际单位“欧姆”以他的名字命名。 典型例题 例2.如图所示，闭合开关后，电阻 为 R 的电阻器两端电压为 9V，通过电阻器的 电流为 0.3 A。 　　（1）计算电阻器的电阻 R。 　　（2）调节电源电压，当电阻器两端电压变为原来的 2 倍时，通过电阻器的电流变为多少？ 电源 R 由欧姆定律可得 I＝0.3 A R U=9 V ＝？ 　　解：（1） 　　（2） 解：方法一 I'＝？ R U' ＝30 Ω ＝18 V U'＝2U＝2×9 V＝18 V 同时性 R＝ I'==0.6A 答：电阻器的电阻 R 是30 Ω ，调节电源电压后通过电阻器的电流变为 0.6 A。 　　(2)解：方法二（比例法） ＝2×0.3 A＝0.6 A 所以 因为　R 一定 I'＝2I ＝ I'＝ ×I 典型例题 【例题3】由欧姆定律的公式 ，下列说法中正确的是（　　） A．导体的电阻由它两端的电压和通过它的电流共同决定 B．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 C．导体两端的电压一定时，导体的电阻跟通过它的电流成反比 D．通过导体的电流，与导体两端的电压和导体的电阻均无关 B 例4.如图所示，探究“电流跟电压的关系”实验中，下列说法不正确的是（　　）    A．探究电流跟电压的关系时，需要控制导体的电阻一定 B．滑动变阻器可以起到改变定值电阻两端电压的作用 C．实验的结论是：电流跟电压成反比 D．多次实验是为了得到电流跟电压之间的定量关系 C 例5.（24-25九年级上·上海·阶段检测）某同学利用如图所示的电路“探究电流与电压和电阻的关系”。实验开始时，滑动变阻器的作用是___________。在“探究通过导体的电流与导体两端电压”关系时，应保持___________不变；移动滑动变阻器的滑片到不同位置时，电压表的示数与电流表的示数之比___________（填“变大”或“变小”或“不变”）。 保护电路    电阻     不变 课堂小结 ①实验方法：控制变量法。 ②实验电路图： ③实验结论：同一导体，通过导体的电流与 导体两端的电压成正比；电压不变时，通过 导体的电流跟电阻成反比关系。 探究电流与电压的关系实验时滑动变阻器的主要作用是：改变导体两端的电压；探究电流与阻的关系时滑动变阻器的主要作用是：保持电阻两端的电压不变。 ①内容：通过导体的电流 I 与导体两端的电压U 成正比，与导体的电阻R成反比。 ②公式： ③应用：求电压U=IR；求电阻R=U/I。 在生产生活中的应用。 电流与电压 电阻的关系 电流与电压、电阻的关系 欧姆定律 课堂练习 课堂练习 1.1826年，德国物理学家________用不同材料的金属导体做实验，研究并得出了通过导体的电流与导体两端电压之间的关系。 欧姆 2.某导体两端电压为3伏，通过该导体的电流为0.2安，导体的电阻为_______欧；若该导体两端的电压为6伏，则通过该导体的电流为_______安，电阻为_______欧。 【详解】[1]由 可得导体的电阻 [2]由 可得通过导体的电流 [3]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，所以电阻不变。 15 0.4 15 课堂练习 3.关于 R＝ 说法正确的（    ） A．电路两端的电压越大，电路中的电阻就越大 B．通过导体的电流强度减小，导体的电阻就增大 C．导体的电阻跟电压成正比，跟电流强度成反比 D．导体的电阻表示导体对电流阻碍的性质，不随电压、电流的改变而改变 D 课堂练习 课堂练习 4．图示为电阻R1和R2的I-U图像，下列说法正确的是（　　） A．当R1与R2两端的电压为0时，它们的电阻也为0 B．用不同的电阻研究电流与电压的关系得出的结论一样 C．在电阻一定时，导体两端的电压与通过导体的电流成正比 D．R1与R2的阻值之比为2∶1 课堂练习 得，导线的体积相同，长导线的横截面积小，则长导线的电阻大，故C正确； D．质量相同，由 得，导线的体积相同，细导线的横截面积小，长度长，则细导线的电阻大，故D错误。 故选C。 5.为完成“探究电流与电阻的关系”实验，小海从实验室取得以下器材：电压恒为4.5V的电池组、电流表、电压表、开关，5Ω、10Ω、25Ω的定值电阻各一个。规格为“40Ω 1A”的滑动变阻器，导线若干。 （1）小海按图甲所示电路正确接入10Ω电阻，闭合开关，移动滑动变阻器的滑片，记录电压表、电流表的示数；接着将电阻换为25Ω后，为保证电压表的示数为___________V不变，应将滑动变阻器的滑片向___________（填“左”或“右”）移动； （2）通过实验得到电流随电阻变化的图像如图乙所示，由此可知：电压一定时，通过导体的电流与其电阻成___________比。 2.5    左   反 课后思考： 练一练 1.将电炉接人电压为220V的家庭电路中，电炉中电热丝工作时的阻值为30Ω，求通过电热丝的电流。 2.将小灯泡接人电路后，测得其两端电压为2.5V，通过它的电流为0.3A，求小灯泡此时的电阻。 作业 内容 同步作业 完成课后作业：“练习与应用” 自主安排 配套同步分层作业 课后作业 谢谢聆听 谢谢聆听