16.2 探究：电流与电压、电阻的关系（第2课时）课件 2026-2027学年沪科版九年级全一册物理

第十六章  探究电路 第二节 探究：电流与电压、电阻的关系 第2课时 学习目标 1、欧姆定律的内容、公式及简单计算 2、对 "同一性、同时性" 的理解，及变形公式 R=U/I 的物理意义 【学习目标】本课时重点：欧姆定律内容、公式 I=U/R 及简单计算；难点：同一性/同时性的理解，以及 R=U/I 的物理意义（电阻是导体属性，不是由 U、I 算出来才存在）。约1分钟快速过目标。 电阻R 5Ω 电压U/V 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 电流I/A 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 电压U 1 V 电阻R/Ω 5 10 15 电流I/A 0.2 0.1 0.06 当导体的电阻一定时，通过导体的电流跟导体两端的电压成正比。 当导体的电压一定时，通过导体的电流跟导体的电阻成反比。 思考：两个结论能不能合并成一个公式？ 电流 I、电压 U、电阻 R 之间是什么数量关系？ 前情回顾 1、探究电流与电压关系 2、探究电流与电阻关系 我们的结论是： 『控制变量法』 【新课引入】前情回顾上节课两表——电阻不变时 I 与 U 成正比、电压不变时 I 与 R 成反比。组织学生齐读结论，提问：『两个结论能不能合并成一个公式？』自然引出欧姆定律。点出两张表用的正是控制变量法。 一、欧姆定律 （1）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）公式 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：伏特（V） 电阻R：欧姆（Ω） 电流 I：安培（A） U R I= I R U= R= I U （4）变形公式 拓展:「伏安法测电阻」的理论依据 【欧姆定律】讲清三点：①内容（正比/反比的条件）；②公式 I=U/R（实验结论，非数学推导）；③单位 A/V/Ω。强调变形公式 R=U/I 是下节课『伏安法测电阻』的理论依据，做好单元勾连。 （5）理解欧姆定律 ① 变形公式U=IR ，能否说明电阻一定时，电压与电流成正比呢？ 不能。电压是由电源提供的，电压是形成电流的原因。 ② 变形公式 ，能否说明电阻与电压成正比，与电流成反比呢？ 不能。电阻是导体本身的一种性质，只与导体的材料、长度、横截面积及 温度有关，与加在两端的电压和流过的电流大小无关。 R= I U 一、欧姆定律 【易错攻坚】①U=IR 不能反推『电压与电流成正比』——电压由电源决定；②R=U/I 不能反推『电阻与电压成正比』——电阻是导体本身属性，只由材料/长度/横截面积/温度决定。这是考试高频错点，务必让学生自己说清。 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。 I灯 U灯 ___ = R灯 如图所示，电灯与电阻并联。计算通过电灯的电流时，以电灯为研究对象，用该灯两端的电压U灯除以该灯电阻R灯的大小： 一、欧姆定律 【同一性】强调 I、U、R 必须对应『同一段电路/同一导体』，解题习惯用同一角标（I₁、U₁、R₁）。以并联电灯为例：算电灯电流就用该灯两端电压 U灯 ÷ 该灯电阻 R灯。 ④三个物理量的同时性 I、U、R 必须是同一时刻的对应值。当电路发生变化（如滑片移动、开关通断）时，电流、电压都会随之改变，不能用变化前的物理量去计算变化后的电路。 滑片移动后电流已经改变，不能用移动前的电流 I 配移动后的电阻 R，必须用同一时刻的新数值。 这也是动态电路分析的解题关键：先判结构，再算新状态。 一、欧姆定律 【同一性】强调 I、U、R 必须对应『同一段电路/同一导体』，解题习惯用同一角标（I₁、U₁、R₁）。以并联电灯为例：算电灯电流就用该灯两端电压 U灯 ÷ 该灯电阻 R灯。 ⑤条件性 定律中提到的“成正比”和“成反比”的两个关系分别有不同的成立条件。即当导体的电阻一定时，导体中的电流跟它两端的电压成正比； 当导体的电压一定时，通过它的电流跟它的电阻成反比。 ⑥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（电能全部转化为内能） 一、欧姆定律 【理解深化】④条件性：正比/反比各有成立前提（电阻一定/电压一定）；⑤适用范围：纯电阻电路（电能→内能）。可举例非纯电阻（如电动机）不严格适用，点到为止。 欧 姆 欧姆（1789-1854），是德国物理学家。他在物理学中的主要贡献是发现了欧姆定律。 当时还没有测量电流的仪器，欧姆为解决这一难题付出了艰辛的劳动，他巧妙地利用电流的磁效应设计制作了一个电流测量装置并用于研究。 他能够完成这些精细的制作和精确的实验，主要得益于他有强烈的好奇心和执着的探究精神。 一、欧姆定律 【科学史话】欧姆在尚无电流计时，利用电流磁效应自制测量装置，靠好奇心与执着发现定律。可顺势鼓励：精细观察+坚持探究才能有所发现。 （1）根据题意，标出已知量 （2）明确电路的连接方式、各电表测量的对象 （3）根据欧姆定律公式，串、并联电流和电压规律进行综合求解 （4）注意各物理量是对应于同一段导体、同一时段而言 二、利用欧姆定律进行计算的一般步骤 易错提醒：代入公式前，先把各量统一成国际单位 例如 100 mA = 0.1 A、200 mV = 0.2 V，再代入计算。 【计算步骤】四步法：①无图先画电路图并标已知量；②明确串并联与各电表测量对象；③用 I=U/R 及串并联规律求解；④确认同一段、同一时。易错提醒：代入前先把 mA 等换算成 A（如100mA=0.1A）。 例题1 某电熨斗在220V电压下工作时，其电热丝的电阻为 96.8 Ω。那么，此时通过该熨斗电热丝的电流是多大？ I= U R = 220V 96.8Ω ≈ 2.3A。 解：由题意，电熨斗工作时的电压U=220V，电阻R= 96.8Ω 。 根据欧姆定律，在电熨斗工作时，通过电热丝的电流 二、利用欧姆定律进行计算的一般步骤 【例1】直接套公式 I=U/R，U、R 已知。板书规范：先写『解：由题意…』再代公式。约3分钟作示范。 二、利用欧姆定律进行计算的一般步骤 例题2 某电热器在220V电压下工作时，测得通过它的电流为4.4A，根据这些信息，你能算出此时电热器的电阻值是多少? 解： I= U R 答：电热器的电阻为50Ω 。 R= U I = 220V 4.4A = 50Ω 。 根据欧姆定律 得 【例2】已知 U、I 求 R，用 R=U/I。强调这是『已知两个量求第三个量』，仍是欧姆定律，不是新公式。 二、利用欧姆定律进行计算的一般步骤 例题3 如果已经测出通过一个10Ω的定值电阻的电流为100mA，你能计算出此时该定值电阻两端的电压吗？ 解： I= U R 答：该定值电阻两端的电压为1V。 I =100mA =0.1A 根据欧姆定律 得 U=IR=0.1A× 10Ω=1V 【例3】单位换算典型题：100mA 必须先化成 0.1A 再代入，否则数量级全错。可让学生先口算换算，再列式。 例题4 如图所示的电路，电源电压保持不变，电阻R1、R2分别为20Ω和30Ω，只闭合开关S1时，电流表的示数为0.3A，求： （1）电源电压； （2）S1、S2均闭合时，电流表的示数。 二、利用欧姆定律进行计算的一般步骤 【综合5·串并联计算】只闭合 S1：R1 单独工作，U=I×R1=0.3A×20Ω=6V；S1S2 均闭合：R1R2 并联，总电流=I1+I2=0.3A+6V/30Ω=0.5A。 呼吸式酒精检测仪 酒精检测仪 简化电路图 酒精浓度↑ → R1↓ → 串联总电阻↓ 电源电压不变 → 电流 I↑ 定值电阻 R2两端电压 U2=IR2↑ （电压表示数变大） 三、动态电路分析 串联电路，电压表测定值电阻R2两端电压 酒精浓度越大，传感器 R1的阻值越小 R1的阻值随酒精气体浓度变化 问题：酒精浓度升高时，电压表示数如何改变？ 【酒精检测仪】串联模型：酒精浓度↑→R2↓→总电阻↓→I↑→定值电阻 R1 分压 U1=IR1↑（电压表示数变大）。理清『谁变→谁不变→结果』的因果链。 呼吸式酒精检测仪 酒精检测仪 简化电路图 三、动态电路分析 R1的阻值随酒精气体浓度变化 电源电压 6V，R2=10Ω，酒精浓度为0.3mg/m3时，求：电压表示数 解：由图可知，酒精浓度为0.3mg/m3时，R1=20Ω 串联总电阻 R=R1+R2=20Ω+10Ω=30Ω 电流 I=U/R=6V/30Ω=0.2A 电压表示数 U2=IR2=0.2A×10Ω=2V 【酒精检测仪】串联模型：酒精浓度↑→R2↓→总电阻↓→I↑→定值电阻 R1 分压 U1=IR1↑（电压表示数变大）。理清『谁变→谁不变→结果』的因果链。 【例题】如图所示，科技制作小组运用电学知识设计了一个电子身高测量仪。 已知电源电压恒为4V，定值电阻R1=5Ω，R2的规格为“20Ω 0.5A”，电压表量程为0~3V，电流表量程为0~0.6A。根据以上信息，请回答下列问题。 （1）当被测身高增加时，电压表的示数______（选填“变大”、“变小”或“不变”）； （2）当R2实际接入的电阻值为5Ω时，电流表的读数是多少？ （3）为保证各元件安全，变阻器R2接入电路中的最小阻值是多少？ 变大 0.4A 3Ω 三、动态电路分析 【身高测量仪】R2 随身高↑而↑→其分压 U2↑（电压表测 R2）→示数变大。计算：I=U总/(R1+R2)，再校量程。提醒：滑动变阻器接法决定电压表测的是哪段。 分析： 滑片左移→变阻器阻值变小→串联总电阻变小→电流 I 变大（电流表）； 定值电阻分压 U=IR 变大，故电压表示数变大。 口诀：『串联看定值，谁不变谁好算』 例题4 如图所示，电源电压保持不变，开关S闭合后，把滑片P向左移动时，滑动变阻器接入电路的阻值将______，电流表的示数将______，电压表的示数将______（均填“变大”或“变小”）。 变小 变大 变大 三、动态电路分析 【动态电路1】滑片左移→变阻器阻值变大→串联总电阻变大→电流 I 变小（电流表）；定值电阻分压 U=IR 变小，故电压表示数变大。口诀：『串联看定值，谁不变谁好算』。 四、电源短路、电流表、电压表的连接 1、 电源短路：用导线直接连接电源两极 → 电流极大 → 会烧毁电源，实验绝对禁止！ 2、 电流表：内阻极小（约 0.1Ω），必须『串联』接入电路。若错接成并联在电源两端，相当于把电源短路，会烧坏电表。 3、 电压表：内阻很大（约 5000Ω），必须『并联』在待测元件两端。并联在电源两端时电流极小，因此可直接测量电源电压。 关键：两者接法不同，根源是内阻相差约 5 万倍。 【短路与电表接法】核心：电流表内阻≈0.1Ω 必须串联；电压表内阻≈5000Ω 必须并联。根源是两者内阻相差约5万倍。电源短路（导线直连两极）电流极大，绝对禁止！ 1、内容：一段导体中的电流，与两端电压成正比，与导体电阻成反比。 2、公式：I = U / R；变形 U = IR、R = U / I 注意：R 是导体本身的属性，不由 U、I 决定 3、三性：同一性（同一段电路）、同时性（同一时刻）、条件性（电阻或电压各自保持不变）。 4、适用范围：纯电阻电路（电能→内能）。 5、计算步骤：画电路图 → 明确串/并联与电表测量对象 → 用 I=U/R 求解 → 注意『同一段、同一时』。 6、应用：动态电路分析、身高/酒精检测仪、解释短路与电表接法。 课堂总结 【课堂总结】带学生用『内容—公式—变形—三性—范围—步骤—应用』七条线索回顾全课，呼应开头学习目标，形成闭环。 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，跟导体的电阻成反比。 公式：I=U/R；变形公式：U=IR、R=U/I。 单位：电压U—伏特（V），电阻R—欧姆（Ω），电流I—安培（A）。 1．欧姆定律的内容是什么？ 写出它的公式及两个变形公式，并说明公式中各物理量的单位。 作业 【作业讲评·第2题】正确答案 D：导体两端电压越高，通过它的电流越大（R 不变）。A/B/C 都把 R 说成随 U、I 变，是典型错选。讲评时让学生对比 R=U/I 的『计算式』与『决定式』区别。 【解析】电阻是导体本身的一种性质，与导体两端的电压和通过它的电流大小无关。根据欧姆定律可知，导体两端的电压越大，通过这段导体的电流就越大。故D正确。 2．根据欧姆定律，下列说法中正确的是（   ）。 A．通过导体的电流越大，这段导体的电阻就越小 B．导体两端的电压越高，这段导体的电阻就越大 C．导体的电阻与电压成正比，与电流成反比 D．导体两端的电压越高，通过这段导体的电流就越大 D 作业 【作业讲评·第2题】正确答案 D：导体两端电压越高，通过它的电流越大（R 不变）。A/B/C 都把 R 说成随 U、I 变，是典型错选。讲评时让学生对比 R=U/I 的『计算式』与『决定式』区别。 【解析】电阻是导体本身的一种性质，与导体两端的电压和通过它的电流大小无关。若它两端的电压变为 0，则通过它的电流为0，电阻是 50Ω. 3．某导体两端的电压为 5 V，通过的电流为 0.1 A，则该导体的电阻为 ________。 若它两端的电压变为 0，则通过它的电流为 ______，电阻是 ________。 50Ω 50Ω 0 作业 【作业3】R=U/I=5V/0.1A=50Ω；电压为0时电流为0，但电阻仍是50Ω（属性不变）。强调『电阻与是否通电无关』。 4．某导体两端的电压是 3V 时，通过它的电流为200 mA，这个导体的电阻为多少？现将电压增加到 6 V，若电流表有 0～0.6A、0～ 3A 两个量程，应选用哪一个量程来测量导体中的电流？ 【解析】 由欧姆定律知，导体的电阻 R=U/I=3V/0.2A=15Ω 当电压变为 U2=6V时，I2=U2/R＝6V/15Ω=0.4A<0.6A， 故应该用 0∼0.6A的量程． 作业 【作业4】先求 R=U/I=3V/0.2A=15Ω（R 不变）；U2=6V 时 I2=U2/R=0.4A<0.6A，选 0~0.6A 量程。巩固『先定 R，再算 I』的思路。 5．一盏电灯正常发光时的电流是 0.11 A，灯丝的电阻为 2000Ω，该电灯两端的电压是多少？ 作业 【作业5】U=IR=0.11A×2000Ω=220V。直接套公式，注意单位统一即可。 【解析】（1）A的电阻值大。 当电压U为10V时，A的电流约为0.056A，B的电流约为0.2A. （2）当电流为100 mA=0.1A时，UA约为18V，UB约为5V。 (答案只要在合理范围内即可) 6．图中，A、B 所表示的电阻哪一个阻值更大？为什么？如果将这两个电阻分别接在 10V 的电源上，在图上分别找出它们的电流大小。如果要使通过它们的电流均为100mA，在图上分别找出加在它们两端的电压的大小。 作业 【作业6】U-I 图像比电阻：相同电压下电流小的电阻大（A 阻值更大）。可让学生从图像取点估算阻值。 7. 图（a）是“探究电流与电压关系”的实验电路。 （1）检查发现连接的电路中有一根导线连接不当，请在图中连接错误的那根导线上打“×”，并用笔画线表示导线将电路连接正确。 （2）电路接通前，滑动变阻器的滑片P应移至最_____（选填“左”或“右”）端。 左 作业 【作业7·电路连接】第一问找错接导线打×改接；第二问滑片移至阻值最大处（左端）保护电路。回顾连接规范。 （3）闭合开关后，发现电流表示数几乎为零，电压表示数接近于电源电压，则故障可能是：定值电阻处发生了______ （选填“短路”或“开路” ）。 （4）排除故障后，闭合开关，改变滑动变阻器滑片的位置，记录实验数据见表，其中空白处电压如图（b）所示，该示数是________V。 开路 根据表中数据可得结论：电阻一定时，通过导体的电流跟导体两端的电压成________。 正比 2.4 作业 【作业7·故障与读数】电流表示数≈0、电压表≈电源电压→定值电阻开路（断路）。电压表小量程读数 2.4V。结论：电阻一定时 I 与 U 成正比。 $