17.1 电流与电压、电阻的关系 （导学案）物理新教材人教版九年级全一册

第1节 电流与电压、电阻的关系 （导学案） 【学习目标】 1. 知道电流与电压、电阻有关；通过实验知道：电阻一定时，导体中的电流与导体两端电压成正比；电压一定时，导体中的电流与导体电阻成反比；初步建立欧姆定律的认知基础。（物理观念） 2. 经历控制变量法、图像法、归纳法；会根据I-U图像、I-R图像分析实验规律；能规范表述“电流与电压成正比”“电流与电阻成反比”的条件。（科学思维） 3. 能设计探究电路，正确连接电流表、电压表和滑动变阻器；会记录实验数据、绘制图像、分析数据并归纳结论。（科学探究） 4. 养成连接电路时开关断开、滑动变阻器置于最大阻值、安全用电、实事求是记录数据的习惯；在小组合作中培养交流、反思和严谨求实的科学态度。（科学态度与责任） 【学习重点】 1. 探究电流与电压、电阻关系的实验设计与操作； 2. 控制变量法和图像法分析数据，归纳实验结论； 3. 滑动变阻器在两次探究实验中的不同作用。 【学习难点】 1. 理解“电流与电压成正比”“电流与电阻成反比”的条件和因果关系； 2. 理解滑动变阻器在探究一和探究二中的不同作用； 3. 利用图像分析正比、反比关系，并规范表述结论。 【自主预习】阅读教材《第1节 电流与电压、电阻的关系》，完成以下问题： 1. 电压是形成电流的原因，电阻表示导体对电流的阻碍作用。因此电流大小可能与______和______有关。 2 研究电流与电压的关系时，应控制______不变，改变______，这种研究方法叫______法。 3. 研究电流与电阻的关系时，应控制______不变，改变______，这种研究方法叫______法。 4. 实验电路：定值电阻R与滑动变阻器______联，电流表______联在电路中，电压表______联在定值电阻两端，开关控制整个电路。 5. 电阻一定时，导体中的电流跟导体两端的电压成______；电压一定时，导体中的电流跟导体的电阻成______。 6. 滑动变阻器的作用：保护电路；探究一中______；探究二中______。 答案： 1、电压；电阻 2、电阻；定值电阻两端电压；控制变量 3、电压；电阻；控制变量 4、串；串；并 5、正比；反比 6、改变定值电阻两端电压；保持定值电阻两端电压不变 【课堂探究】 探究一、电阻一定，电流与电压的关系 1. 实验方法 控制变量法：保持定值电阻R不变，改变定值电阻两端电压，观察电流的变化。 2. 实验设计 （1）控制定值电阻R不变（如10Ω），通过调节滑动变阻器改变定值电阻两端电压。 （2）电路连接：定值电阻R与滑动变阻器串联，电流表串联在电路中，电压表并联在定值电阻R两端，开关控制整个电路。 （3）实验步骤： ①按电路图连接实物电路，连接过程中开关保持断开，滑动变阻器滑片置于阻值最大端。 ②检查无误后闭合开关，调节滑动变阻器，使定值电阻两端电压分别为1.0V、1.5V、2.0V、2.5V、3.0V，记录对应的电流值。 ③计算每次的U/I比值，填入表格。 定值R/Ω 10Ω 电压U/V 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 电流I/A 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 ④在坐标系中，根据各电流值与对应的电压值描点，并用平滑曲线连接各点，画出I-U关系图像，如图所示。 3. 分析论证 分析实验数据和I-U图像可以看出：定值一定时，通过电阻的电流与其两端电压有关，电流随电压的最大而增大；电压变为原来的几倍，电流也变为原来的几倍，电流与电压的比值为一定值。 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电压成正比，即电阻R不变时， 特别提醒： （1）因果关系：电压是形成电流的原因，电流是结果，不能说“电压与电流成正比”。 （2）滑动变阻器作用：保护电路；改变定值电阻两端电压，获得多组数据。 （3）多次测量目的：寻找普遍规律，避免偶然性。 【典例1】小明用如图甲所示装置探究电流与电压的关系，实验器材：学生电源（电压恒为3V），电流表、电压表各一只，一个开关，四个定值电阻（分别为5Ω、10Ω、15Ω、20Ω），滑动变阻器的规格“30Ω 2A”，导线若干。 (1)请用笔画线代替导线。在图甲中完成电路连接，要求滑片P向左滑动时，电流表的示数变大 ； (2)小明连接电路时，将滑动变阻器的滑片P移到最 （选填“左”或“右”）端，此时滑动变阻器所起的作用是 ； (3)连接好电路闭合开关后，移动滑片发现，电流表无示数，电压表有示数，则出现该故障的原因可能是 ； (4)排除故障后，改变滑片位置，记录实验数据如表所示，第一个空白处的电流如图乙所示，为 A；表格中当电压为2.5V时，对应的电流是 A； 电压U/V 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 电流I/A 0.10 0.20 0.40 0.60 (5)根据表格的数据，小明选择的定值电阻是 Ω； (6)根据表中数据可归纳得出结论： 。 【答案】 (1) (2)右 保护电路 (3)定值电阻断路 (4)0.30 0.50 (5)5 (6)当电阻一定时，通过导体的电流与导体两端的电压成正比 【详解】 （1）探究电流与电压的关系的实验中，除电压表外其余元件串联，电压表并联在定值电阻两端。滑片P向左滑动时，电流表的示数变大，滑动变阻器接入的电阻变小，需连接C接线柱；电源电压为3V，所以电路中的最大电流为 故电流表接小量程，如图所示： （2）[1][2]为了保护电路，在连接电路时，将滑动变阻器的滑片P移到阻值最大处，需远离下面的接线柱，故滑片应移到最右端，此时滑动变阻器所起的作用是保护电路。 （3）连接好电路闭合开关后，移动滑片发现，电流表无示数，说明电路中可能存在断路；电压表有示数，说明电压表能连接到电源两端测电源电压，所以出现该故障的原因可能是与电压表并联的定值电阻断路。 （4）[1]由乙图可知，电流表接的是小量程，分度值为0.02A，所以电流表示数为0.3A。 [2]由表中数据可知，当电压表示数增大到原来的几倍，电流表示数也增大到原来的几倍，当电压由0.5V增大为2.5V时，电压增大到原来的5倍，所以对应的电流是也增大0.5V时电流的5倍，故当电压为2.5V时，对应的电流为0.10A×5=0.50A （5）由表中数据可知，小明选择的定值电阻为 （6）由表中数据可知，电压与电流的比值是个定值，说明电流与电压成正比。所以得出的结论是：当电阻一定时，通过导体的电流与导体两端的电压成正比。 探究二、电压一定，电流与电阻的关系 1. 实验方法 控制变量法：保持定值电阻两端电压不变，更换不同阻值的定值电阻，观察电流的变化。 2. 实验设计 （1）控制定值电阻两端电压不变（如2V），更换不同定值电阻（5Ω、10Ω、15Ω、20Ω），调节滑动变阻器使电压表示数恢复设定值。 （2）实验步骤： ①按电路图连接实物电路，连接过程中开关保持断开，滑动变阻器滑片置于阻值最大端。 ②接入5Ω定值电阻，闭合开关，调节滑动变阻器使电压表示数为2V，记录电流表示数。 ③断开开关，分别更换10Ω、15Ω、20Ω定值电阻，每次闭合开关后调节滑动变阻器，使电压表示数保持2V不变，记录对应电流值。 电压U/V 3V 电阻R/Ω 5 10 15 电流I/A 0.6 0.3 0.2 ④在坐标系中，根据各电流值和对应的电阻值描点，并用平滑的曲线连接各点，画出I-R关系图像，如图所示。 3. 分析论证 分析数据和I-R关系图像可以看出：电压一定时，通过电阻的电流与其阻值有关，电阻变为原来的n倍，电流就变为原来的1/n，电流与电阻的乘积为一定值。 4. 实验结论 在电压一定的情况下，通过导体的电流与导体的电阻成反比，即U不变时，I1R1=I2R2。 特别提醒： （1）理解实验方法：在探究电流与电压、电阻关系的实验中，由于两个因素都会对电流产生影响，所以我们采用控制变量法来进行研究，即研究电流与电压关系时要控制电阻一定，研究电流与电阻关系时要控制电压一定。 （2）理解探究过程：研究电流与电压关系时移滑动变阻器的滑片目的是改变定值电阻两端的电压；研究电流与电阻关系时移滑片的目的是使定值电阻两端的电压保持一定。 （3）理解结论描述：  ①两个实验的结论前面都要加上条件：“当导体的电阻一定时”、“当导体两端的电压一定时”。  ②注意用词先后顺序：“电流与电压”、“电流与电阻”不能说成“电压与电流”、“电阻与电流”。  ③“电压”“电流”“电阻”每个词前的修饰语都是不同的：“导体中的电流”，“导体两端的电压”，“导体的电阻”。 【典例2】现有下列器材：学生电源（6V），电流表（0~0.6A，0~3A）、电压表（0~3V，0~15V）、定值电阻（5Ω、10Ω、20Ω各一个）、开关、滑动变阻器和导线若干，利用这些器材探究“电压不变时，电流与电阻的关系” (1)请根据图甲所示的电路图用笔画线代替导线将图乙所示的实物连接成完整电路。 （要求连线不得交叉）。 (2)连接电路时，开关应该 （选填“断开”或“闭合”）。 (3)闭合开关前，滑动变阻器滑片P应该位于 （选填“A”或“B”）端。 (4)该实验中滑动变阻器的作用除了保护电路外，还可以 。 (5)开关闭合后，电压表指针在零刻度线左侧，原因是 。 (6)小亮同学用完好的器材正确连接好电路，试触时，发现电流表的指针偏转很小；移动滑动变阻器的滑片，发现指针偏转仍然较小，产生该现象的原因可能是 。 (7)实验中依次接入三个定值电阻，调节滑动变阻器的滑片，保持电压表示数不变，记下电流表的示数，利用描点法得到如图丙所示的电流I随电阻R变化的图象。由图象可以得出结论：当电压一定时，通过导体的电流与电阻成 。（选填“正比”或“反比”）。 (8)上述实验中，小强用5Ω的电阻做完实验后，保持滑动变阻器滑片的位置不变，接着把R换为10Ω的电阻接入电路，闭合开关，向 （选填“A”或“B”）端移动滑片，使电压表示数为 V时，读出电流表的示数。 (9)为完成整个实验，应该选取哪种规格的滑动变阻器（ ） A．50Ω 1.0A B．30Ω 1.0A C．20Ω 1.0A 【答案】 (1) (2)断开 (3)A (4)控制定值电阻两端的电压不变 (5)电压表正负接线柱接反了 (6)电流表量程选大了 (7)反比 (8)A 2 (9)A 【详解】 （1）由图甲可知，电压表与定值电阻并联，滑动变阻器已选右下接线柱，再从上面的接线柱中任选一个与定值电阻串联，如图所示： （2）为了保护电路，连接电路时，开关应该断开。 （3）为了保护电路，应将滑动变阻器调至最大阻值处，因此滑片应该位于A端。 （4）在该实验中滑动变阻器的作用是除保护电路还有一个作用，就是每次更换电阻后，要调节滑动变阻器使定值电阻两端电压保持2V不变。 （5）闭合开关，电压表的指针在零刻度线左侧，说明电压表正负接线柱接反了。 （6）小亮同学用完好的器材正确连接好电路，“试触”时，发现电流表的指针偏转很小；移动滑动变阻器的滑片，发现指针偏转仍然较小，产生该现象的原因可能是电流表量程选大了，导致电流表指针偏转角度过小。 （7）观察图象可知，电流与对应电阻的乘积是一个定值，因此可得出结论：导体两端电压一定时，通过导体的电流与导体电阻成反比。 （8）[1][2]根据串联分压原理可知，将定值电阻由5Ω改接成10Ω的电阻，电阻增大，其分得的电压增大；探究电流与电阻的实验中应控制电压不变，应保持电阻两端的电压不变，根据串联电路电压的规律可知应增大滑动变阻器分得的电压，由分压原理，应增大滑动变阻器连入电路中的电阻，所以滑片应向A端移动，使电压表的示数为2V，读出电流表的示数。 （9）电压表控制的电压为2V，根据串联电路电压的规律，变阻器分得的电压U滑=6V-2V=4V 变阻器分得的电压为电压表示数的2倍，根据分压原理，当接入20Ω电阻时，变阻器连入电路中的电阻为R滑=2×20Ω=40Ω 故为了完成整个实验，应该选取最大阻值至少40Ω的滑动变阻器，故选：A。 【典例3】在“探究电流与电阻关系”实验时，用如图所示电路，要求“改变电阻，保持电压不变”，在进行这一实验步骤时，采取的操作是（ ） A．更换不同阻值的，保持的滑片位置不动 B．更换不同阻值的，调节的滑片到不同位置，保持两端的电压不变 C．保持不变，调节的滑片到不同位置 D．保持电路中的电流不变 【答案】B 【详解】研究电流跟电阻的关系时，使用控制变量法，保持电阻两端的电压不变，改变电阻大小，所以要更换不同阻值R，调节滑动变阻器的滑片到不同位置，保持电阻R两端的电压不变，记录相应的电流大小，故B符合题意，ACD不符合题意。 故选：B。 【典例4】东启在探究“电流与电阻的关系”时，按照如图所示连接电路，电源电压恒为6V， 电阻R1 可选用 5Ω、10Ω、15Ω、20Ω四种规格，请回答下列问题。 将5Ω的电阻接入电路进行实验后，接下来的操作正确的是（ ） A．定值电阻不动，观察电压表，移动滑动变阻器 B．定值电阻不动，观察电流表，移动滑动变阻器 C．更换定值电阻，观察电流表，移动滑动变阻器 D．更换定值电阻，观察电压表，移动滑动变阻器 【答案】D 【详解】 探究电流与电阻的关系需要更换定值电阻，保持定值电阻两端电压不变。将5Ω的电阻接入电路进行实验后，接下来应更换定值电阻的阻值，观察电压表的示数，调节滑动变阻器至电压表的示数与当定值电阻为5Ω做实验时的电压相同，故D正确，ABC错误。 故选：D。 【归纳整理】 第1节 电流与电压、电阻的关系 【课堂练习】 1．某同学在探究“电流跟电阻、电压的关系”时，收集到的数据如下表，根据表中数据可得出的实验结论为（ ） 电阻R/Ω 10 20 30 电流I/A 0.30 0.15 0.10 A．电阻一定时，电流与电压成正比 B．电阻一定时，电压与电流成正比 C．电压一定时，电阻与电流成反比 D．电压一定时，电流与电阻成反比 【答案】D 【详解】 由表中的数据可知， 电阻越大，通过电阻的电阻越小，而电阻与电流的乘积相同，所以可以得到的结论为电压一定时，电流与电阻成反比． 故选：D． 2．在“探究电流与电压的关系”的实验中，小军分别画出了电阻R1和R2的I-U图像如图所示，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不一样 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1:2 【答案】D 【详解】 A．电阻是导体的属性，与他两端是否加电压无关，当R1与R2两端的电压为0时，仍有电阻，故A错误； B．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，用不同的电阻研究电流与电压的关系得出的结论应该是一样的，故B错误； C．在电阻一定时，通过导体的电流与导体两端的电压成正比，是导体两端的电压大小决定了通过导体的电流大小，电压是由电源提供的，不由电流大小决定，故C错误； D．R1与R2的阻值之比为 故D正确。 故选：D。 3．同学们在“探究电流跟电压的关系”的实验中，对设计的电路进行了改进，如图甲、乙。下列说法正确的是（ ） A．图甲中，使用不同阻值的电阻也能完成该探究实验 B．图甲改进为图乙，能实现多次实验，得到电流跟电压的关系 C．图乙中，移动滑动变阻器目的是保持电阻R两端电压不变 D．图乙中，仅利用本实验的器材可探究电流与电阻的关系 【答案】B 【详解】 A．探究电流和电压的关系，需保持电阻不变，改变导体两端的电压，所以使用不同阻值的电阻不能完成该探究实验，故A错误； BC．乙图添加了滑动变阻器，通过移动滑动变阻器的滑片，可以改变导体两端的电压，实现多次实验，得到电流跟电压的关系，故B正确，C错误； D．在“探究电流跟电阻关系”的实验中，需控制电阻两端电压不变，多次改变电阻阻值，故需要添加几个阻值不同的电阻，故D错误。 故选：B。 4．某同学在探究“导体电流与电阻关系”时，选择了5Ω、10Ω、15Ω、20Ω四个电阻进行实验，实验电路图如图所示。关于实验下列说法正确的是（ ） A．闭合开关前，滑动变阻器的滑片应置于最左边 B．滑动变阻器的作用是控制电阻两端的电压一定 C．将5Ω的电阻换成10Ω时，应将滑片向左移 D．实验获得多组数据是为了减小实验误差 【答案】B 【详解】 A．闭合开关前，为保护电路，滑动变阻器的滑片P应置于最大阻值处，由图可知该实验中P应置于右端，故A错误； B．在探究“导体电流与电阻关系”时，更换定值电阻时，要用滑动变阻器来保持电阻两端电压不变，故B正确； C．电源电压不变，定值电阻两端的电压不变，则滑动变阻器两端的电压不变，串联电路中导体两端的电压之比等于电阻之比，所以定值电阻和滑动变阻器接入电路的阻值之比不变，将5Ω电阻换成10Ω电阻时，需增大滑动变阻器接入电路的阻值，所以滑动变阻器的滑片应向右移动，故C错误； D．探究电流跟电阻的关系时，要控制电压不变，多次改变定值电阻的阻值，记录电流值，判断电流跟电阻的关系，得出普遍规律，故D错误。 故选：C。 5．某同学在探究“电流跟电压、电阻的关系”时，根据收集到的数据画出了如图所示的I-R图象，下列结论与图象相符的是（ ） A．电阻一定时，电流随着电压的增大而增大 B．电阻一定时，电压随着电流的增大而减小 C．电压一定时，电阻随着电流的增大而减小 D．电压一定时，电流随着电阻的增大而减小 【答案】D 【详解】 图象的横坐标表示电阻，纵坐标表示电流，是个反比例函数图象，因此说明：电压一定时，电流随电阻的增大而减小，即电流与电阻成反比。 故选：D。 6．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，关于实验的说法正确的是（ ） A．当A、B间的电阻由20Ω更换为10Ω后，要控制电压不变，应将变阻器滑片适当向右移动 B．实验过程中是控制电压表示数为2V不变 C．若电源电压为6V，则变阻器的最大阻值不小于50Ω D．实验结论：电压一定时，电阻跟电流成反比 【答案】B 【详解】 A．根据串联电路的分压原理可知，将定值电阻由20Ω改接成10Ω的电阻，电阻减小，其分得的电压减小；探究电流与电阻的实验中应控制电压不变，根据串联电路电压的规律可知，为了保持定值电阻两端电压不变，应减小滑动变阻器分得的电压，由串联分压的分压原理可知，应减小滑动变阻器连入电路中的电阻，所以滑片应向左端移动，使电压表的示数不变，故A错误； B．由图像可知，实验过程中所控制的电压表示数 故B正确； C．由图乙可知，实验中使用的定值电阻阻值最大为50Ω，定值电阻两端的电压始终保持UV=2V，根据串联电路电压的规律，变阻器分得的电压 变阻器分得的电压为电压表示数的4V/2V=2倍 根据分压原理，当接入50Ω电阻时，变阻器连入电路中的电阻为R滑=2×50Ω=100Ω 即变阻器的最大阻值不小于100Ω，故C错误； D．由图像可知，导体的电阻增大，通过导体的电流减小，通过导体的电流与导体的电阻的乘积保持不变，故可得出结论：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，故D错误。 故选：B。 7．某学习小组在一次实验探究中利用电压表和电流表测得了多组数据，记录如下表，请根据表中给出的数据，判断分析出他们实验时的电路可能是图中的（ ） U/V 1.3 1.5 1.8 2.0 2.5 3.0 I/A 0.54 0.50 0.44 0.40 0.30 0.20 【答案】A 【详解】 由表中的数据分析可知，随着电流的减小，电压表的示数是越来越大的。 A．电阻与滑动变阻器串联，电压表并联在变阻器两端，测的是变阻器两端的电压，开关闭合，当滑片向左移动时，变阻器接入电路的电阻变大，电路总电阻变大，根据欧姆定律知，电路电流变小，定值电阻两端的电压变小，根据串联电路中电压的特点可知，电压表的示数应变大，故A符合题意； B．图中电阻与滑动变阻器串联，电压表并联在电源的两端，测的是电源电压，电源电压不变，因此开关闭合，移动滑片时，电压表示数不变，故B不符合题意； C．图中电阻与滑动变阻器串联，电压表并联在定值电阻的两端，电压表测的是定值电阻两端的电压，开关闭合，当滑片向左移动时，变阻器接入电路的电阻变大，电路总电阻变大，根据欧姆定律可知，电路电流变小，定值电阻两端的电压变小，电压表的示数应变小，故C不符合题意； D．当开关闭合时，电阻与滑动变阻器串联，电压表并联在定值电阻的两端，电压表测的是定值电阻两端的电压，当滑片向左移动时，变阻器接入电路的电阻变大，电路总电阻变大，根据欧姆定律可知，电路电流变小，定值电阻两端的电压变小，电压表的示数应变小，故D不符合题意。 故选：A。 8．小亮按照如图甲的电路来探究电流与电阻的关系，电源电压恒为4.5V，电流表量程为0-0.6A，电压表量程为0-3V，实验中用到的定值电阻有5Ω、10Ω、15Ω、25Ω、30Ω各1个。图乙是小亮根据实验数据绘制的I-R图像。关于此实验的分析，下列说法不正确的是（ ） A．这5次实验中，保持定值电阻两端的电压为3V不变 B．选用滑动变阻器的规格可能是“15Ω 1A” C．接入25Ω电阻，正确操作后，电流表的示数为0.12A D．该实验得出的结论是：在电阻一定时，通过导体的电流与导体两端的电压成反比 【答案】D 【详解】 A．这5次实验中，保持定值电阻两端的电压为 故A正确，不符合题意； B．由图可知，最大电流为0.6A；根据串联电路特点和欧姆定律可得，当接入30Ω的定值电阻时，电流最小为0.1A，则此时变阻器连入电路的电阻最大，为 所以选用滑动变阻器的规格可能是“15Ω 1A”，故B正确，不符合题意； C．接入25Ω电阻，正确操作后，电流表的示数为 故C正确，不符合题意； D．由图像可知，电流与电阻的乘积一定，该实验得出的结论是：电压一定时，通过导体的电流与导体电阻成反比，故D错误，符合题意。 故选：D。 9．如图是小西探究电流与电阻的关系时所用的电路图。实验中，小西应保持 （选填“电压表”或“电流表”）的示数不变；他将阻值为5Ω的电阻换成阻值为10Ω的电阻后，电压表的示数变 ，此时应将滑片P向 （选填“A”或“B”）端移动。 【答案】 电压表 大 A 【详解】 [1]由电路图可知，滑动变阻器与定值电阻串联，电压表测定值电阻两端电压，探究电流与电阻的关系时，应控制定值电阻两端的电压不变，因此应保持电压表示数不变。 [2][3]将阻值为5Ω的电阻换成阻值为10Ω的电阻后，由串联分压原理可知，定值电阻两端的电压将变大，电压表的示数变大，为了保持定值电阻两端电压不变，应增大滑动变阻器分得的电压，减小定值电阻两端电压，由串联分压原理可知，应增大滑动变阻器接入电路的阻值，因此应将滑片向A端移动。 10．小明用阻值为5Ω、10Ω、20Ω的三个定值电阻探究电流与电阻关系，电源电压为且保持不变。 （1）用笔画线代替导线，将图甲所示电路连接完整（要求滑动变阻器的滑片向右滑动时电流表示数变大）； （2）连接电路时，开关应处于 状态； （3）将的定值电阻接入电路，闭合开关，电流表无示数，电压表有示数，电路出现的故障是 ； （4）根据实验数据描绘电流与电阻的倒数关系图像，如图乙所示。由图像可知，电阻R两端的电压为 V。得出的结论是：电压一定时，电流与电阻成 比； （5）本实验中滑动变阻器的作用是 。分析实验数据可知，本实验所选用的滑动变阻器的最大阻值应不小于 。 【答案】（1）见下图；（2）断开；（3）5Ω的定值电阻断路；（4）2，反；（5）保护电路和控制定值电阻的电压不变，10 【详解】 （1）滑动变阻器上下接线柱各选一个接入电路中，题目要求当滑动变阻器的滑片向右移动时电流表的示数变大，即当滑动变阻器的滑片向右移动时接入电路的电阻变小，接入电路的电阻丝长度变小，所以滑动变阻器右下接线柱接入电路，如下图所示： （2）为保护电路，连接电路时，开关应处于断开状态。 （3）将5Ω的定值电阻接入电路，闭合开关，电流表无示数，说明发生断路，电压表有示数，说明电压表的两端与电源相通，则电路出现的故障是5Ω的定值电阻断路。 （4）由图像可知，当 ， 即R=5Ω时，电流为0.4A，则电阻R两端的电压为 由图像可知，电流与电阻的倒数成正比，则得出的结论是：电压一定时，电流与电阻成反比。 （5）本实验中滑动变阻器的作用是保护电路和控制定值电阻的电压不变。 将20Ω的电阻接入电路，根据串联分压原理则有 解得R滑=10Ω，所以本实验所选用的滑动变阻器的最大阻值应不小于10Ω。 11．在“探究电流与电压的关系”实验中： （1）请你用笔画线代替导线把图甲电路连接完整（导线不得交叉）；（ ） （2）正确连接电路后，闭合开关，发现电流表无示数，电压表的示数接近电源电压，其原因可能是 ； （3）排除故障后，闭合开关，调节滑动变阻器的滑片，当电压表的示数为0.5V时，电流表的示数如图乙所示，则电流表示数为 A； （4）继续实验，记录实验数据如右下表，请你根据表中数据在图丙中描点作出图像 ；分析图像可以得到的结论是 。 电阻R=5Ω 电压U/V 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3 电流I/A 0.2 0.3 0.38 0.5 0.6 【答案】 见下图 定值电阻R断路 0.1 见下图 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 【详解】 （1）将开关、定值电阻、滑动变阻器和电流表依次串联接入电路中，电压表并联在电阻两端，滑动变阻器按照“一上一下”的接法接入电路中，由表格中的数据可知，电流表和电压表均接小量程，如图所示： （2）连接电路后，闭合开关，发现电流表无示数，电路可能出现断路，电压表的示数接近电源电压，原因可能是定值电阻R断路。 （3）如图乙所示，电流表接的是小量程，则其分度值为0.02A，则电流表读数为0.1A。 （4）根据表格中数据描点作图，如上图丙所示： 根据图像可知，图像为一条过原点的直线，因此可得结论为：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。 【课后反思】 本节课学习了电流与电压、电阻关系的探究方法，掌握了控制变量法和图像法，能利用I-U图像、I-R图像分析实验规律，并规范表述实验结论。 反思：是否理解“电流与电压成正比”“电流与电阻成反比”的条件和因果关系？滑动变阻器在两次实验中的作用是否分清？实验操作是否规范？还有哪些图像分析容易出错？ 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 第1节 电流与电压、电阻的关系 （导学案） 【学习目标】 1. 知道电流与电压、电阻有关；通过实验知道：电阻一定时，导体中的电流与导体两端电压成正比；电压一定时，导体中的电流与导体电阻成反比；初步建立欧姆定律的认知基础。（物理观念） 2. 经历控制变量法、图像法、归纳法；会根据I-U图像、I-R图像分析实验规律；能规范表述“电流与电压成正比”“电流与电阻成反比”的条件。（科学思维） 3. 能设计探究电路，正确连接电流表、电压表和滑动变阻器；会记录实验数据、绘制图像、分析数据并归纳结论。（科学探究） 4. 养成连接电路时开关断开、滑动变阻器置于最大阻值、安全用电、实事求是记录数据的习惯；在小组合作中培养交流、反思和严谨求实的科学态度。（科学态度与责任） 【学习重点】 1. 探究电流与电压、电阻关系的实验设计与操作； 2. 控制变量法和图像法分析数据，归纳实验结论； 3. 滑动变阻器在两次探究实验中的不同作用。 【学习难点】 1. 理解“电流与电压成正比”“电流与电阻成反比”的条件和因果关系； 2. 理解滑动变阻器在探究一和探究二中的不同作用； 3. 利用图像分析正比、反比关系，并规范表述结论。 【自主预习】阅读教材《第1节 电流与电压、电阻的关系》，完成以下问题： 1. 电压是形成电流的原因，电阻表示导体对电流的阻碍作用。因此电流大小可能与______和______有关。 2 研究电流与电压的关系时，应控制______不变，改变______，这种研究方法叫______法。 3. 研究电流与电阻的关系时，应控制______不变，改变______，这种研究方法叫______法。 4. 实验电路：定值电阻R与滑动变阻器______联，电流表______联在电路中，电压表______联在定值电阻两端，开关控制整个电路。 5. 电阻一定时，导体中的电流跟导体两端的电压成______；电压一定时，导体中的电流跟导体的电阻成______。 6. 滑动变阻器的作用：保护电路；探究一中______；探究二中______。 【课堂探究】 探究一、电阻一定，电流与电压的关系 1. 实验方法 控制变量法：保持定值电阻R不变，改变定值电阻两端电压，观察电流的变化。 2. 实验设计 （1）控制定值电阻R不变（如10Ω），通过调节滑动变阻器改变定值电阻两端电压。 （2）电路连接：定值电阻R与滑动变阻器串联，电流表串联在电路中，电压表并联在定值电阻R两端，开关控制整个电路。 （3）实验步骤： ①按电路图连接实物电路，连接过程中开关保持断开，滑动变阻器滑片置于阻值最大端。 ②检查无误后闭合开关，调节滑动变阻器，使定值电阻两端电压分别为1.0V、1.5V、2.0V、2.5V、3.0V，记录对应的电流值。 ③计算每次的U/I比值，填入表格。 定值R/Ω 10Ω 电压U/V 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 电流I/A 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 ④在坐标系中，根据各电流值与对应的电压值描点，并用平滑曲线连接各点，画出I-U关系图像，如图所示。 3. 分析论证 分析实验数据和I-U图像可以看出：定值一定时，通过电阻的电流与其两端电压有关，电流随电压的最大而增大；电压变为原来的几倍，电流也变为原来的几倍，电流与电压的比值为一定值。 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电压成正比，即电阻R不变时， 特别提醒： （1）因果关系：电压是形成电流的原因，电流是结果，不能说“电压与电流成正比”。 （2）滑动变阻器作用：保护电路；改变定值电阻两端电压，获得多组数据。 （3）多次测量目的：寻找普遍规律，避免偶然性。 【典例1】小明用如图甲所示装置探究电流与电压的关系，实验器材：学生电源（电压恒为3V），电流表、电压表各一只，一个开关，四个定值电阻（分别为5Ω、10Ω、15Ω、20Ω），滑动变阻器的规格“30Ω 2A”，导线若干。 (1)请用笔画线代替导线。在图甲中完成电路连接，要求滑片P向左滑动时，电流表的示数变大 ； (2)小明连接电路时，将滑动变阻器的滑片P移到最 （选填“左”或“右”）端，此时滑动变阻器所起的作用是 ； (3)连接好电路闭合开关后，移动滑片发现，电流表无示数，电压表有示数，则出现该故障的原因可能是 ； (4)排除故障后，改变滑片位置，记录实验数据如表所示，第一个空白处的电流如图乙所示，为 A；表格中当电压为2.5V时，对应的电流是 A； 电压U/V 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 电流I/A 0.10 0.20 0.40 0.60 (5)根据表格的数据，小明选择的定值电阻是 Ω； (6)根据表中数据可归纳得出结论： 。 探究二、电压一定，电流与电阻的关系 1. 实验方法 控制变量法：保持定值电阻两端电压不变，更换不同阻值的定值电阻，观察电流的变化。 2. 实验设计 （1）控制定值电阻两端电压不变（如2V），更换不同定值电阻（5Ω、10Ω、15Ω、20Ω），调节滑动变阻器使电压表示数恢复设定值。 （2）实验步骤： ①按电路图连接实物电路，连接过程中开关保持断开，滑动变阻器滑片置于阻值最大端。 ②接入5Ω定值电阻，闭合开关，调节滑动变阻器使电压表示数为2V，记录电流表示数。 ③断开开关，分别更换10Ω、15Ω、20Ω定值电阻，每次闭合开关后调节滑动变阻器，使电压表示数保持2V不变，记录对应电流值。 电压U/V 3V 电阻R/Ω 5 10 15 电流I/A 0.6 0.3 0.2 ④在坐标系中，根据各电流值和对应的电阻值描点，并用平滑的曲线连接各点，画出I-R关系图像，如图所示。 3. 分析论证 分析数据和I-R关系图像可以看出：电压一定时，通过电阻的电流与其阻值有关，电阻变为原来的n倍，电流就变为原来的1/n，电流与电阻的乘积为一定值。 4. 实验结论 在电压一定的情况下，通过导体的电流与导体的电阻成反比，即U不变时，I1R1=I2R2。 特别提醒： （1）理解实验方法：在探究电流与电压、电阻关系的实验中，由于两个因素都会对电流产生影响，所以我们采用控制变量法来进行研究，即研究电流与电压关系时要控制电阻一定，研究电流与电阻关系时要控制电压一定。 （2）理解探究过程：研究电流与电压关系时移滑动变阻器的滑片目的是改变定值电阻两端的电压；研究电流与电阻关系时移滑片的目的是使定值电阻两端的电压保持一定。 （3）理解结论描述：  ①两个实验的结论前面都要加上条件：“当导体的电阻一定时”、“当导体两端的电压一定时”。  ②注意用词先后顺序：“电流与电压”、“电流与电阻”不能说成“电压与电流”、“电阻与电流”。  ③“电压”“电流”“电阻”每个词前的修饰语都是不同的：“导体中的电流”，“导体两端的电压”，“导体的电阻”。 【典例2】现有下列器材：学生电源（6V），电流表（0~0.6A，0~3A）、电压表（0~3V，0~15V）、定值电阻（5Ω、10Ω、20Ω各一个）、开关、滑动变阻器和导线若干，利用这些器材探究“电压不变时，电流与电阻的关系” (1)请根据图甲所示的电路图用笔画线代替导线将图乙所示的实物连接成完整电路。 （要求连线不得交叉）。 (2)连接电路时，开关应该 （选填“断开”或“闭合”）。 (3)闭合开关前，滑动变阻器滑片P应该位于 （选填“A”或“B”）端。 (4)该实验中滑动变阻器的作用除了保护电路外，还可以 。 (5)开关闭合后，电压表指针在零刻度线左侧，原因是 。 (6)小亮同学用完好的器材正确连接好电路，试触时，发现电流表的指针偏转很小；移动滑动变阻器的滑片，发现指针偏转仍然较小，产生该现象的原因可能是 。 (7)实验中依次接入三个定值电阻，调节滑动变阻器的滑片，保持电压表示数不变，记下电流表的示数，利用描点法得到如图丙所示的电流I随电阻R变化的图象。由图象可以得出结论：当电压一定时，通过导体的电流与电阻成 。（选填“正比”或“反比”）。 (8)上述实验中，小强用5Ω的电阻做完实验后，保持滑动变阻器滑片的位置不变，接着把R换为10Ω的电阻接入电路，闭合开关，向 （选填“A”或“B”）端移动滑片，使电压表示数为 V时，读出电流表的示数。 (9)为完成整个实验，应该选取哪种规格的滑动变阻器（ ） A．50Ω 1.0A B．30Ω 1.0A C．20Ω 1.0A 【典例3】在“探究电流与电阻关系”实验时，用如图所示电路，要求“改变电阻，保持电压不变”，在进行这一实验步骤时，采取的操作是（ ） A．更换不同阻值的，保持的滑片位置不动 B．更换不同阻值的，调节的滑片到不同位置，保持两端的电压不变 C．保持不变，调节的滑片到不同位置 D．保持电路中的电流不变 【典例4】东启在探究“电流与电阻的关系”时，按照如图所示连接电路，电源电压恒为6V， 电阻R1 可选用 5Ω、10Ω、15Ω、20Ω四种规格，请回答下列问题。 将5Ω的电阻接入电路进行实验后，接下来的操作正确的是（ ） A．定值电阻不动，观察电压表，移动滑动变阻器 B．定值电阻不动，观察电流表，移动滑动变阻器 C．更换定值电阻，观察电流表，移动滑动变阻器 D．更换定值电阻，观察电压表，移动滑动变阻器 【归纳整理】 第1节 电流与电压、电阻的关系 【课堂练习】 1．某同学在探究“电流跟电阻、电压的关系”时，收集到的数据如下表，根据表中数据可得出的实验结论为（ ） 电阻R/Ω 10 20 30 电流I/A 0.30 0.15 0.10 A．电阻一定时，电流与电压成正比 B．电阻一定时，电压与电流成正比 C．电压一定时，电阻与电流成反比 D．电压一定时，电流与电阻成反比 2．在“探究电流与电压的关系”的实验中，小军分别画出了电阻R1和R2的I-U图像如图所示，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不一样 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1:2 3．同学们在“探究电流跟电压的关系”的实验中，对设计的电路进行了改进，如图甲、乙。下列说法正确的是（ ） A．图甲中，使用不同阻值的电阻也能完成该探究实验 B．图甲改进为图乙，能实现多次实验，得到电流跟电压的关系 C．图乙中，移动滑动变阻器目的是保持电阻R两端电压不变 D．图乙中，仅利用本实验的器材可探究电流与电阻的关系 4．某同学在探究“导体电流与电阻关系”时，选择了5Ω、10Ω、15Ω、20Ω四个电阻进行实验，实验电路图如图所示。关于实验下列说法正确的是（ ） A．闭合开关前，滑动变阻器的滑片应置于最左边 B．滑动变阻器的作用是控制电阻两端的电压一定 C．将5Ω的电阻换成10Ω时，应将滑片向左移 D．实验获得多组数据是为了减小实验误差 5．某同学在探究“电流跟电压、电阻的关系”时，根据收集到的数据画出了如图所示的I-R图象，下列结论与图象相符的是（ ） A．电阻一定时，电流随着电压的增大而增大 B．电阻一定时，电压随着电流的增大而减小 C．电压一定时，电阻随着电流的增大而减小 D．电压一定时，电流随着电阻的增大而减小 6．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，关于实验的说法正确的是（ ） A．当A、B间的电阻由20Ω更换为10Ω后，要控制电压不变，应将变阻器滑片适当向右移动 B．实验过程中是控制电压表示数为2V不变 C．若电源电压为6V，则变阻器的最大阻值不小于50Ω D．实验结论：电压一定时，电阻跟电流成反比 7．某学习小组在一次实验探究中利用电压表和电流表测得了多组数据，记录如下表，请根据表中给出的数据，判断分析出他们实验时的电路可能是图中的（ ） U/V 1.3 1.5 1.8 2.0 2.5 3.0 I/A 0.54 0.50 0.44 0.40 0.30 0.20 8．小亮按照如图甲的电路来探究电流与电阻的关系，电源电压恒为4.5V，电流表量程为0-0.6A，电压表量程为0-3V，实验中用到的定值电阻有5Ω、10Ω、15Ω、25Ω、30Ω各1个。图乙是小亮根据实验数据绘制的I-R图像。关于此实验的分析，下列说法不正确的是（ ） A．这5次实验中，保持定值电阻两端的电压为3V不变 B．选用滑动变阻器的规格可能是“15Ω 1A” C．接入25Ω电阻，正确操作后，电流表的示数为0.12A D．该实验得出的结论是：在电阻一定时，通过导体的电流与导体两端的电压成反比 9．如图是小西探究电流与电阻的关系时所用的电路图。实验中，小西应保持 （选填“电压表”或“电流表”）的示数不变；他将阻值为5Ω的电阻换成阻值为10Ω的电阻后，电压表的示数变 ，此时应将滑片P向 （选填“A”或“B”）端移动。 10．小明用阻值为5Ω、10Ω、20Ω的三个定值电阻探究电流与电阻关系，电源电压为且保持不变。 （1）用笔画线代替导线，将图甲所示电路连接完整（要求滑动变阻器的滑片向右滑动时电流表示数变大）； （2）连接电路时，开关应处于 状态； （3）将的定值电阻接入电路，闭合开关，电流表无示数，电压表有示数，电路出现的故障是 ； （4）根据实验数据描绘电流与电阻的倒数关系图像，如图乙所示。由图像可知，电阻R两端的电压为 V。得出的结论是：电压一定时，电流与电阻成 比； （5）本实验中滑动变阻器的作用是 。分析实验数据可知，本实验所选用的滑动变阻器的最大阻值应不小于 。 11．在“探究电流与电压的关系”实验中： （1）请你用笔画线代替导线把图甲电路连接完整（导线不得交叉）；（ ） （2）正确连接电路后，闭合开关，发现电流表无示数，电压表的示数接近电源电压，其原因可能是 ； （3）排除故障后，闭合开关，调节滑动变阻器的滑片，当电压表的示数为0.5V时，电流表的示数如图乙所示，则电流表示数为 A； （4）继续实验，记录实验数据如右下表，请你根据表中数据在图丙中描点作出图像 ；分析图像可以得到的结论是 。 电阻R=5Ω 电压U/V 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3 电流I/A 0.2 0.3 0.38 0.5 0.6 【课后反思】 本节课学习了电流与电压、电阻关系的探究方法，掌握了控制变量法和图像法，能利用I-U图像、I-R图像分析实验规律，并规范表述实验结论。 反思：是否理解“电流与电压成正比”“电流与电阻成反比”的条件和因果关系？滑动变阻器在两次实验中的作用是否分清？实验操作是否规范？还有哪些图像分析容易出错？ 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $