内容正文:
第1节 电流与电压和电阻的关系
1.通过实验探究电流与电压和电阻的关系。
2.能说出电流与电压、电阻的正比、反比关系。
重点
运用“控制变量”的实验方法设计和完成实验探究过程;实验的评估和交流。
难点
运用“控制变量”的实验方法设计和完成实验探究过程;利用图象法进行数据分析。
一、创设情境,导入新课
展示电路演示板:用两个完全相同的电路(如图一所示),其中右边电路作为对比电路,完成下列操作:
图一 图二
图三 图四
(1)如图一两个电路中接入两个标有“2.5 V,0.3 A”规格的小灯泡。闭合开关,观察两个小灯泡的亮度,现象如图二所示;
(2)将左边电路中的小灯泡更换为“3.8 V,0.3 A”规格的小灯泡,观察两个灯泡的亮度,现象如图三所示;
(3)在第2步的左边电路中再串联接入一节干电池,再次观察两个灯泡的亮度,现象如图四所示。
引导学生根据灯泡亮度的变化分析电路中电流大小的变化,结合电路中的元件,提出问题:通过导体的电流大小与导体电阻和导体两端电压的定量关系?
导入新课。
二、新课教学
(一)探究电流与电压的关系
提出问题:通过导体的电流跟电压有怎样的关系?
猜想与假设:它们之间可能存在何种关系,说出猜想依据。
猜想1:导体两端的电压越大,通过的电流越大。
猜想2:通过导体的电流与导体两端的电压成正比。
设计实验:
选择合适的器材设计探究方案,并画出电路图。
设置以下问题引导学生设计合理的实验:
(1)你采用实验方法是________________。
(2)实验中要记录的数据是________________。
(3)你设计的电路图是________________。
(4)选择的实验器材是________________。
(5)怎样才能改变电阻两端的电压?
展示学生关于改变电阻两端的电压设计的电路图:
(1)部分学生会通过改变干电池的节数来实现或通过学生电源来提供不同电压。
(2)部分学生是通过滑动变阻器调节电压分配,从而达到改变电阻两端的电压。
分析两种设计电路的如何改变定值电阻两端的电压,比较两种设计方案哪一种更容易成倍改变电阻两端的电压,更容易操作,选择合理的设计方案。
进行实验:
学生实验操作前出示以下“温馨提示”的内容,提醒学生实验过程中要注意的问题。
温馨提示:
(1)小组成员分工合作;
(2)及时记录测量数据;
(3)连接电路时开关应__断开__;
(4)开关闭合前滑动变阻器的滑片应置于__阻值最大端__。
动画展示实验操作过程: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(便于测量),读出每次电阻R两端的电压值和通过的电流值,并记录数据。
分析与论证:
引导学生分析实验数据,得出电流与电压之间的定量关系:在电阻一定的情况下,通过导体的电流与导体两端的电压________。
进一步提出问题:还可以用什么方法分析处理实验数据?
(提出利用图象法分析实验数据的方法。)
在坐标系中描点并画出函数图象,分析图象特点,确定结论的正确性。
典例解读 小明在探究“电流大小与哪些因素有关”的实验中:
甲 乙 丙
(1)连接电路时,开关应______。请用笔画线代替导线,根据图甲将图乙所示的实物电路连接完整。
(2)闭合开关前,图乙中滑动变阻器的滑片P应位于______(填“A”或“B”)端,可以起到______作用。
(3)闭合开关后,发现电流表无示数,电压表有示数。故障的原因可能是:①________;②________。(写出两种)
(4)排除故障后,小明通过实验得到数据如下表所示,其中第1次实验的电流表示数如图丙所示,为______A,根据表中数据,可得出的结论是:________________________。
实验序号
1
2
3
电阻R/Ω
R
电压U/V
1.0
1.5
2.0
电流I/A
0.15
0.20
【解析】问题(2):为了保护电路,由滑动变阻器使用口诀“电路开关闭合前,滑片放在最大端”知,滑动变阻器应放在离下接线柱最远端,即B端。
问题(3):电流表无示数,电压表有示数,可能是因为电流表被短路,或定值电阻断路。
问题(4):由表中数据可以发现:=10 V/A,可见,导体的电阻一定时,通过导体的电流与导体两端电压成正比。==
【答案】(1)断开;如图所示 (2)B;保护电路 (3)①电流表短路;②电阻R断路 (4)0.1;导体的电阻一定时,通过导体中的电流与导体两端电压成正比
方法提示:(数学推理思想)寻找物理量之间定量关系的方法:从“和、差、积、商”等角度分析,看这些方面是否存在定量关系,或者看物理量之间是否存在一次函数、二次函数关系。
(二)探究电流与电阻的关系
提出问题: