資源簡介

第十七章 歐姆定律
電流與電壓和電阻的關系
一、教學目標
1.通過實驗探究電流、電壓和電阻的關系，經歷科學探究的全過程，進一步熟悉實驗中常用的一種科學方法——控制變量法。
2.會觀察、收集、分析實驗數據，并嘗試用圖像法分析實驗數據。
3.能說出電流與電壓、電阻間的正比、反比關系。
二、教學重難點
【重點】通過實驗探究電流、電壓、電阻之間的關系。
【難點】在探究過程中認真觀察、仔細分析，并得出真實、科學的結論。
三、教學過程
【復習知識】（教師領著學生回顧之前有關知識）
（1）電壓是產生電流的原因，由此可以想到：電壓越高，電流可能越大。
（2）電阻表示導體對電流的阻礙作用，電阻越大，電流會越小。
【新課導入】
觀察以下實驗并思考[展示圖片]
現象：用兩節電池供電時，燈泡發光更亮。
現象：開關閉合后，右圖中燈泡亮度比左圖中的暗。
【教師提問】相同的燈泡，但發光程度不同，說明流過它們的電流不同。那么電流可能和什么因素有關呢？
【猜想】
（1）在電阻不變時，燈泡兩端的電壓升高，燈泡中的電流變大。
（2）在電壓不變時，電路中的電阻變大，電路中的電流變小。
從以上實驗我們看到：
電路中的電流與電壓和電阻有關系。電路中的電流隨電壓的增大而增大，隨電阻的增大而減小。
那么，它們之間究竟有著怎樣的定量關系呢？本節課我們通過實驗來探究這個關系。
【新知探究】[展示]
實驗一 探究電流與電壓的關系
（1）提出問題：電壓一定時，導體中的電流與導體的電阻有什么關系
（2）猜想與假設：在電阻一定的情況下，導體中的電流跟導體兩端的電壓成正比。
（3）設計實驗：
教師引導學生得出實驗方法：電流的大小同時受電壓和電阻兩個因素的影響，我們在研究多個變量之間關系的時候要采用什么方法？
【教師】控制變量法：要用實驗研究電流隨兩個量變化，首先要保持一個量不變，研究電流與另外一個量之間的關系，這是研究物理問題的一種有用方法。
【教師】本實驗應該控制電阻不變，改變電壓，探究電流與電壓的關系。
【學生思考】
怎樣測量電阻兩端的電壓？（電壓表）
怎樣測量通過電阻的電流？（電流表）
實驗過程中的不變量是什么？如何控制其不變？（使用定值電阻，保持電阻的阻值不變）
實驗過程中的變量是什么？怎樣改變？
（調節滑動變阻器改變電阻兩端的電壓，則通過電阻的電流隨之改變）
（4）實驗電路圖：
在連接實物時要注意：
i.按照一定的順序連接實物，開關要斷開。
ii.電流表和電壓表的量程和接線柱是否正確。
iii.滑動變阻器的接線柱要“一上一下”的接入電路中。
iv.滑動變阻器的滑片要移到阻值最大的位置。
（5）進行實驗：[展示視頻]
①按照設計的電路圖連接實物。
②檢查電路連接無誤后閉合開關，移動滑動變阻器的滑片，讀出電流表和電壓表的示數，填入表中。
③記錄實驗數據：
④在坐標系中根據各電流值和對應的電壓值描點，并用平滑曲線連接各點，畫出I-U關系圖象。
（6）分析論證：
i.從實驗數據可以看出：電阻一定時，電流隨電壓的增大而增大，電壓變為原來的幾倍，電流也變為原來的幾倍；
ii.由I-U圖象和數據分析可知：電阻一定時，電流與電壓成正比，電流與電壓的比值為一定值。
（7）實驗結論：當導體的電阻一定時，通過導體的電流跟導體兩端的電壓成正比。
特別提醒：
不能反過來說，電阻一定時，電壓跟電流成正比。這里存在一個因果關系，電壓是因，電流是果，因
為導體兩端有了電壓，導體中才有電流，不是因為導體中先有了電流才加了電壓，因果關系不能顛倒。
實驗注意事項：
（1）連接電路時，開關應處于斷開狀態，要正確選擇電壓表和電流表的量程。
（2）為使結論具有普遍性，可換用5Ω、15Ω的電阻重復上述的實驗步驟。
（3）調節滑動變阻器滑片的過程中，防止電壓表和電流表示數太大。
（4）移動滑動變阻器滑片的過程中，眼睛要盯緊電壓表，使電壓表示數達到某一設定值時，記下電流表示數。
（5）在測量過程中，讀取數據后要及時斷開開關。
[想一想]
（1）改變電阻兩端電壓的方法有哪些？
方法一：用干電池做電源，可以改變接入電池的節數來實現。
方法二：用學生電源做實驗，可以直接調節輸出電壓。
方法三：將滑動變阻器串聯在電路中，調節變阻器也可以改變電阻兩端電壓。
（2）實驗中，滑動變阻器的作用是什么？
①保護電路；②改變定值電阻兩端的電壓。
（3）探究電流與電壓關系實驗中，能不能用小燈泡代替定值電阻？
不能，因為小燈泡的燈絲阻值隨溫度的變化而變化。
實驗二 探究電流與電阻的關系
（1）提出問題：電壓一定時，導體中的電流與導體的電阻有什么關系
（2）猜想與假設：在電壓一定的情況下，導體中的電流跟導體的電阻成正比。
（3）設計實驗：
①要研究電流和電阻的關系，需要改變接入電路的電阻大小，在實驗時更換不同的電阻接入電路即可。
②該實驗中需要控制不同電阻兩端的電壓相同，我們可在電路中串聯一個滑動變阻器，通過調節滑動變阻器，使不同電阻兩端的電壓相等。
（4）實驗電路圖：
（5）進行實驗：[展示視頻]
①按照電路圖連接實物電路，將5Ω的電阻接入電路中。
②閉合開關前，檢查電路中各個元件連接是否正確，并將滑動變阻器的滑片移到阻值最大處。
③確認電路連接無誤后，閉合開關，調節滑動變阻器的滑片，使電壓表示數為3V，再讀出電流表示數
并填入表中。
④斷開開關，將阻值為5Ω的定值電阻分別更換為10Ω、15Ω的定值電阻，調節滑動變阻器的滑片，使
電壓表的示數保持3V不變，分別讀出對應電流表示數并填入表格中。
⑤記錄實驗數據：
⑥在坐標系中，根據電流值和對應的電阻值描點，并用平滑曲線連接各點，畫出I-R 關系圖象。
（6）分析論證：
i.從實驗數據可以看出：電壓一定時，電流隨電阻的增大而變小，電阻變為原來的n倍，電流變為原來的；
ii.由I-R圖象和數據分析可知：電壓一定時，電流與電阻成反比，電流與電阻的乘積為一定值。
（7）實驗結論：當導體的電壓一定時，通過導體的電流跟導體的電阻成反比。
特別提醒：
同樣不能說導體的電阻與通過它的電流成反比。因為，電阻是導體本身的一個性質，它的大小由導體本身來決定，與導體中通過的電流無關。
[想一想]實驗中，滑動變阻器的作用是什么？
①保護電路；②保持定值電阻兩端的電壓不變。
【課堂小結】[展示]
電流與電壓的關系 探究方法 電阻一定時，導體中的電流
電流與電壓 滑動變阻器的作用 與導體兩端的電壓成正比
和電阻關系 電路圖
電流與電阻的關系 實驗圖像 電壓一定時，導體中的電流
與導體的電阻成反比
【課堂訓練】[展示]
1.下圖中能正確反映通過某一定值電阻的電流與它兩端電壓的關系的是（ C ）
2.小紅根據正確的測量數據繪制出電流與電阻（ I-R ）的圖像，如圖所示，其中正確的是（ C ）
3.如圖所示是探究通過同一導體的電流與導體兩端電壓之間的關系的實驗電路，在測出一組電壓值和電流值以后，為了得出普遍的物理規律，需要多次實驗，下列方法可行的是（　 B 　）
A．換用不同阻值的電阻繼續測量
B．移動滑動變阻器滑片的位置，改變R1兩端的電壓繼續測量
C．改變電流表量程繼續測量
D．改變電壓表量程繼續測量
4.在探究電流與電阻關系的實驗中，當把A、B間電阻由10Ω更換為20Ω后，下列操作正確的是（　D　 ）
A．將滑動變阻器阻值調至最大
B．閉合S，記錄電流表示數
C．提高電源電壓使電流表示數保持不變
D．移動滑片使電壓表示數保持不變并記錄電流表示數
5.如圖所示是“探究電流的大小與哪些因素有關”的電路圖，實驗開始時，滑動變阻器的作用是_保護電路。在探究通過導體的電流與導體兩端電壓的關系時，應保持__導體的電阻______不變，此時滑動變阻器的作用是改變導體兩端的電壓和通過導體的電流 ；在探究通過導體的電流與導體電阻關系時，此時應保持導體兩端的電壓 不變。
6.小明探究“通過導體的電流與導體兩端電壓的關系”時,使用的器材如圖甲所示，電源電壓不變，R為定值電阻。
（1）請你根據圖甲所示電路圖連接圖乙的實物。
（2）連接電路時，開關應該斷開 。合上開關前，若滑動變阻器使用了b接線柱,則實驗前變阻器的滑應放置在 左 (選填“左”或 “右”)端。
（3）電路中使用了滑動變阻器，它除了能保護電表（避免電壓表和電流表的示數超過量程）外，還能改變 電阻R 兩端電壓(電壓表的示數) ，以方便實驗的進行。
（4）通過實驗,小明測得多組數據記錄在表格中，請你在圖丙坐標軸上作出圖象。根據此圖象,可初步得到實驗結論: 導體的電阻一定時，通過導體的電流與該導體兩端的電壓成正比 。
7.小明利用實驗探究“電流跟電阻的關系”。已知電源電壓為6V且保持不變。實驗用到的電阻阻值分別為5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、25Ω。
甲 乙 丙
（1）請根據圖甲所示的電路圖將圖乙所示的實物電路連接完整（導線不允許交叉）。
（2）小明把5Ω定值電阻接入電路后，閉合開關，發現電流表無示數而電壓表有示數，則電路中的故障可能是 B 。
A．電阻R處短路 B．電阻R處斷路 C．滑動變阻器處斷路
（3）排除故障后進行實驗。實驗中多次改變R的阻值，調節滑動變阻器的滑片，使電壓表示數保持不變，
記下電流表的示數，得到如圖丙所示的電流I隨電阻R變化的圖象。由圖象可以得出結論：電壓一定
時，電流與電阻成反比 。
（4）將5Ω定值電阻換成10Ω定值電阻后，閉合開關，為了保持電壓表的示數為 2.5 V不變，應將滑動變阻器的滑片向 A （選填“A”或“B”）端移動，記錄此時各表的示數。
（5）在此實驗中，移動滑動變阻器的目的是 控制電阻兩端的電壓不變 。
【布置作業】
【板書設計】
第十七章 歐姆定律
第1節 電流與電壓和電阻的關系
一、電流與電壓的關系：
1.實驗電路圖
2.記錄實驗數據的表格
3.I-U關系圖像
4.實驗結論
二、電流與電阻的關系
1.實驗電路圖
2.記錄實驗數據的表格
3.I-R關系圖像
4.實驗結論

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