17.1 电流与电压、电阻的关系（教学课件）物理新教材人教版九年级全一册

物理九年级全一册 •人教版 第十七章 欧姆定律 第1节 电流与电压、电阻的关系 学习目标——物理学科素养 01 物理观念 知道电流与电压、电阻的关系；理解电压和电阻的作用；掌握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。 02 科学思维 通过实验掌握控制变量法；能分析I-U、I-R图像，归纳电流与电压、电阻的关系，体会图像法处理物理问题的思维。 03 科学探究 规范完成探究实验；学会连接含电流表、电压表和滑动变阻器的电路并设计表格；能正确处理数据，分析并得出结论。 04 科学态度与责任 能用规律解释简单电路现象，认识应用价值；养成严谨实验、安全操作、规范记录和尊重数据的习惯。 教学重难点 教学重点 教学难点 1. 电流、电压、电阻的概念及电流与电压、电阻的定性关系； 2. 探究“电流与电压、电阻关系”实验的设计、操作与结论； 3. 分析I-U、I-R图像，归纳电流与电压、电阻的定量关系及应用。 1. 理解电阻是导体本身的固有特性，与电压、电流无关； 2.运用控制变量法设计实验，利用滑动变阻器控制变量并分析数据； 3. 结合I-U、I-R图像进行数学分析，归纳得出正比、反比关系。 在右图所示的电路中，当通过增加电池的节数来增加电阻器两端的电压时，我们会发现通过电阻器的电流增大。另外，通过前面的学习我们知道：电阻表示导体对电流的阻碍作用，当电压一定时，电阻越大，电流越小。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？你有怎样的猜想？ 课堂引入 知识点1 探究电流与电压的关系 1. 实验：探究电阻一定时电流与电压的关系 2. 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 。3. 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。 4. 实验思路 选用定值电阻进行实验，保证电阻一定， 研究通过定值电阻的电流 I 与它两端的电压 U 的变化情况，得出电流与电压的关系。 知识点1：探究电流与电压的关系 探究新知 知识点1：探究电流与电压的关系 探究新知 5. 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 （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。 知识点1：探究电流与电压的关系 探究新知 5. 实验设计 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。 知识点1：探究电流与电压的关系 探究新知 5. 实验设计 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。 知识点1：探究电流与电压的关系 探究新知 6. 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。 知识点1：探究电流与电压的关系 探究新知 演示实验 探究电阻一定时电流与电压的关系 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。 实验结论 知识点1：探究电流与电压的关系 探究新知 （1）连接电路时，开关应处于断开状态。 （2）为了使得出的结论更具有普遍性，可换用5Ω、15Ω的电阻重复上述实验步骤。 （3）实验中可以通过改变串联的干电池的个数或调节学生电源的电压，但实验时常采用移动滑动变阻器的滑片P来达到改变电压的目的。 （4）调节滑动变阻器时，要缓慢移动滑片，防止电压表、电流表示数变化过快。 （5）移动滑动变阻器滑片过程中，眼睛要紧盯电压表，当电压表示数达到设定值时，停止移动滑片，记录电流表的示数。 【注意事项】 知识点1：探究电流与电压的关系 探究新知 【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 ； 右 保护电路 知识点1：探究电流与电压的关系 探究新知 (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； (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： 。 定值电阻断路 0.3 0.5 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 当电阻一定时，通过导体的电流与导体两端的电压成正比 知识点1：探究电流与电压的关系 探究新知 【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 知识点1：探究电流与电压的关系 探究新知 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。 知识点2 探究电流与电阻的关系 1. 实验：探究电压一定时电流与电阻的关系 2. 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。 3. 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。 4. 实验思路 将不同阻值的定值电阻接入电路中，以改变电阻阻值（保持电阻两端电压不变），测量通过每个定值电阻的电流，找出电流与电阻的关系。 知识点2：探究电流与电阻的关系 探究新知 知识点2：探究电流与电阻的关系 探究新知 5. 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。 知识点2：探究电流与电阻的关系 探究新知 5. 实验设计 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②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。 知识点2：探究电流与电阻的关系 探究新知 5. 实验设计 记录每次的I、R值，填入表格。 电压U/V 3V 定值R/Ω 5 10 15 20 25 30 电流I/A 0.6 0.3 0.2 0.3 0.12 0.1 ④在坐标系中，根据各电流值与对应的电阻值描点，并用平滑曲线连接各点，画出I-R关系图像，如图所示。 知识点2：探究电流与电阻的关系 探究新知 6. 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。 知识点2：探究电流与电阻的关系 探究新知 演示实验 探究电压一定时电流与电阻的关系 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。 实验结论 知识点1：探究电流与电阻的关系 探究新知 （1）连接电路时，开关应处于断开状态。 （2）为了使得出的结论更具有普遍性，多次改变电阻两端电压重复上述实验步骤。 （3）调节滑动变阻器时，要缓慢移动滑片，防止电压表、电流表示数变化过快。 （4）移动滑动变阻器滑片过程中，眼睛要紧盯电压表，当电压表示数达到设定值时，停止移动滑片，记录电流表的示数。 【注意事项】 知识点1：探究电流与电压的关系 探究新知 【典例1】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” 知识点1：探究电流与电压的关系 探究新知 (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 。 断开 控制定值电阻两端的电压不变 A 电压表正负接线柱接反了 知识点1：探究电流与电压的关系 探究新知 (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”）。 电流表量程选大了 反比 知识点1：探究电流与电压的关系 探究新知 (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 A A 2 知识点2：探究电流与电阻的关系 探究新知 【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。 知识点2：探究电流与电阻的关系 探究新知 （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 知识点2：探究电流与电阻的关系 探究新知 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。 课堂小结 课堂小结 课堂练习 课堂练习 1．勇勇在探究“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 D 课堂练习 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。 课堂练习 2． 如图所示，在“探究电流与电压的关系”实验中，小何同学根据得到的实验数据绘制了电阻A和B的I-U图像，下列说法不正确的是（　　） A．将电阻A、B串联后接入3V的电路中，电路中的电流为0.2A B．滑动变阻器可以起到改变定值电阻两端电压的作用 C．实验结论是电阻一定时，导体两端的电压与通过导体的电流成正比 D．多次实验的目的是为寻找普遍规律 C 课堂练习 D 【详解】 A．将电阻A、B串联，由图可知，电路中的电流为0.2A时，A的电压为1V，B的电压为2V，根据串联电压规律，电源电压恰好为 故A正确，不符合题意； B．根据控制变量法可知，在探究电流跟电压的关系时，需要控制导体的电阻一定，通过调节滑动变阻器可以改变接入电路中的电阻，从而改变定值电阻两端的电压，故B正确，不符合题意； C．由欧姆定律可知，当电阻一定时，通过导体的电流跟导体两端的电压成正比，故C错误，符合题意； D．在该实验中，通过多次实验可以避免偶然性，从而得到电流跟电压之间的普遍规律，故D正确，不符合题意。 故选C。 课堂练习 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R，保持R1的滑片位置不动 B．更换不同阻值的R，调节R1的滑片到不同位置，保持两端的电压不变 C．保持R不变，调节R1的滑片到不同位置 D．保持电路中的电流不变 B 课堂练习 【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。 课堂练习 4．小明和同学们在做电学实验过程中，他们经过讨论，依次完成了“探究电流跟电压的关系”三次实验电路的设计，如图甲、乙、丙所示。下列说法正确的是（　　） A．图甲改进为图乙：为保证实验过程中电压这一因素不变 B．图丙：移动滑动变阻器目的是保持电阻R两端电压不变 C．图丙：进行实验，眼睛一定要先看电流表，再看电压表 D．图丙：多次实验是为了得到电流跟电压之间的定量关系 D 课堂练习 【详解】 A．研究电流与电压关系实验中，要控制电阻不变，而灯的电阻随温度的改变而改变，故由图甲改进为图乙是为保证实验过程中电阻这一因素不变，故A错误； B．图丙中移动滑动变阻器是为了改变电阻R两端的电压，故B错误； C．图丙中探究电流跟电压的关系，先改变电压的大小，眼睛一定要先看电压表，再看电流表，故C错误； D．图中探究电流跟电压的关系，多次实验得到多组实验数据，从而可以得到电流跟电压之间的定量关系，故D正确。 故选：D。 课堂练习 5．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。 若勇勇选用滑动变阻器规格为“20Ωㅤ1A”，电流表量程为0-0.6A，电压表量程为0-3V。要完成所有实验，他应控制电压表示数为多少（　　） A．1V B．2V C．3V D．4V 课堂练习 【详解】 由图可知，电压表测量定值电阻两端电压，由串联分压可知 当定值电阻最大和滑动变阻器都处于最大值时，即 ， 时，可得 电源电压为6V，解得，即要完成所有实验，定值电阻两端电压至少为3V；若定值电阻两端电压为4V，超过了电压表的量程，故定值电阻两端电压不能为4V，故ABD不符合题意，C符合题意。 故选：C。 课堂练习 6．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。 小启进行了实验，记录数据画出如下的图像，则下列说法正确的（　　） A．实验过程中，应使定值电阻两端电压为 3V B．每次实验定值电阻与滑动变阻器接入电路电阻 的比值为 1∶1 C．电流表选用 0~0.6A 量程即可 D．将R1从5Ω换成10Ω后，应将滑片P向右移 C 课堂练习 【详解】 A．由图可知，定值电阻两端电压为2V故A错误； B．定值电阻两端电压为2V，电源电压恒为 6V，则滑动变阻器两端的电压为4V根据串联分压可知，每次实验定值电阻与滑动变阻器接入电路电阻的比值为1/2 , 故B错误； C．定值电阻两端电压为2V，当定值电阻的阻值为5Ω时，电路中的电流最大，电流为0.4A电流表选用 0~0.6A 量程即可，故C正确； D．研究电流与电阻的关系时，要保持电压表示数不变（即电阻R两端的电压不变），实验中将5Ω的定值电阻换成10Ω后，根据串联分压原理，电压表的示数变大，所以应使电压表示数减小为原来的电压值，由串联电路电压的规律，应增大变阻器分得的电压，根据分压原理，应增大变阻器接入电路的阻值，由图知应将滑片向左移，故D错误。 故选：C。 课堂练习 探究新知 7．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。 电压表 大 A 课堂练习 【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。 课堂练习 8．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 B 课堂练习 【详解】A、探究电流与电阻关系的实验中应控制电压不变，电阻两端的电压为UR=IR=0.5A×5Ω=...=0.1A×25Ω=2.5V，故A错误； B、电阻两端的电压为UR=IR=2.5V，根据串联电路电压的规律，滑动变阻器分得的电压：U滑=U-UR=4.5V-2.5V=2V，滑动变阻器分得的电压为电压表示数的　　倍，根据分压原理，当接入25Ω电阻时，滑动变阻器连入电路中的电阻为　　　　　　　，应该选取最大阻值至少20Ω的滑动变阻器，故B正确； C、在实验过程中，小李设定电阻两端的电压U=2.5V，断开开关，将电阻5Ω换成10Ω后，再闭合开关，为保持定值电阻两端电压不变，向右移动滑片P直到电压表示数为2.5V，故C错误； D、电压表无示数，可能是电压表并联电路短路，也可能是电压表断路，故D错误。 故选：B。 课后作业 探究新知 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 谢谢聆听 谢谢聆听 $