九年级物理全册 171 电流与电压和电阻的关系教学 新版新人教版

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第十七章 欧姆定律 第 1 节　电流与电压和电阻的关系 知识点一 知识点二 知识点一 探究电流与电压的关系 1 . 问题与猜想 问题 : 通过导体的电流与导体两端的电压有什么关系 ? 猜想 : 电阻一定时 , 电流与电压成正比。 2 . 制定计划 实验器材 : 电源、一个开关、一只电流表、一只电压表、一个滑动变阻器、 5 Ω 定值电阻一个、导线若干。 实验电路图 : 如图所示。 知识点一 知识点二 实验步骤 : 根据已经学过的知识 , 利用电流表测电流、电压表测电压 , 用几节干电池串联后作为电源 , 电阻为 5 Ω 的定值电阻。电压的变化可通过调节滑动变阻器来实现。实验时 , 保持电阻不变 , 调节滑动变阻器使 R 两端的电压成整倍数地变化 , 同时把电压值、电流值都记录下来 , 最后进行分析 , 得出结论。 3 . 收集证据 数据记录表 : 知识点一 知识点二 4 . 分析与论证 对表格中的实验数据进行比较、讨论 , 对几次测量结果进行运算 , 尝试找出它们之间的关系 ; 也可以利用图象进行实验数据处理 , 用描点的方法 , 将实验数据在坐标纸上反映出来 , 如图所示 , 从图象中发现规律。 电阻一定时 , 电压增大为原来的几倍 , 电流也随之增大为原来的几倍 , 即电阻一定时 , 通过导体的电流与导体两端的电压成正比。 知识点一 知识点二 5 . 评估与交流 对自己的探究活动进行回顾、分析 , 思考在探究过程中哪些问题真正弄懂了 , 哪些问题还不清楚 , 实验设计中有没有不合理的地方 , 操作中有没有失误 , 测量结果是不是可靠 …… 通过评估 , 发现不足 , 及时总结 , 及时调整。然后把探究过程、实验数据及结论与同学和老师进行交流 , 改正错误与弥补不足。 拓展归纳 : 分析实验数据时 , 可采用不同的方法 , 例如列表法、图象法等。本实验先是采用列表法得出电流、电压之间的关系 , 然后是采用图象法得出它们之间的关系。这两种方法在今后的实验数据分析中还经常用到 , 同学们应逐渐理解这两种方法。 知识点一 知识点二 例 1 　 在 “ 探究电阻上的电流跟两端电压的关系 ” 实验中 , 定值电阻 R= 50 Ω, 电源电压保持不变。 (1) 小明根据电路图连接了如图所示的实验电路 , 检查时发现有一根导线连接有误。请在这根导线上打 “ × ”, 并用笔画线代替导线 , 画出正确的连线 ( 导线不得交叉 ) 。 知识点一 知识点二 (2) 电路改正后 , 开始进行实验 , 小明根据测出的数据 , 画出了电阻的 U - I 关系图象 , 如图所示 , 由图象可以得出结论 : 　　　　　 ; 为了使结论更具有普遍性 , 小明还应该 　   　 。   解析 : 探究电阻上的电流跟两端电压的关系 , 应将电压表并联在定值电阻两端 , 而原电路中电压表测定值电阻与滑动变阻器两端的总电压 ; 根据图象可知 , 在电阻一定时 , 通过定值电阻的电流与电阻两端的电压成正比 , 为了使结论更具普遍性 , 应换用不同的电阻多做几组实验。 知识点一 知识点二 答案 : (1) 如图所示。 (2) 电阻一定时 , 通过电阻的电流与电阻两端的电压成正比 　 更换阻值不同的电阻继续实验 知识点一 知识点二 知识点二 探究电流与电阻的关系 1 . 问题与猜想 问题 : 通过导体的电流与导体的电阻有什么关系 ? 猜想 : 电压不变时 , 电流与电阻成反比。 2 . 制定计划 实验器材 : 电源、一个开关、一个电流表、一个电压表、一个滑动变阻器、 5 Ω 、 10 Ω 、 15 Ω 的定值电阻各一个、导线若干。 实验电路图 : 如图所示。 知识点一 知识点二 实验步骤 : (1) 根据电路图连接电路。 (2) 闭合开关 S 后 , 调节滑动变阻器滑片 , 使 R 两端的电压为 5 V, 读出电流表示数并记录。 (3) 依次用 10 Ω 、 20 Ω 的电阻替换 5 Ω 电阻 , 调节滑动变阻器 , 使电阻两端电压保持 5 V 不变 , 读出通过不同阻值的电流表的示数 , 填入数据记录表。 3 . 收集证据 数据记录表 : 知识点一 知识点二 4 . 分析与论证 对实验数据进行分析、比较、计算或利用图象 , 用描点的方法 , 将实验数据在坐标纸上反映出来 , 如图所示。进行实验数据处理 , 找出数据间的关系 , 总结规律 , 得出结论。 在电压不变的情况下 , 电阻增大为原来阻值的几倍 , 电流缩小为原来电流的几分之一 , 即电压不变时 , 通过导体的电流与导体的电阻成反比。 知识点一 知识点二 5 . 评估与交流 从因果关系和同一性理解电流与电压、电阻之间的关系。 (1) 电流与电压、电阻的关系是指同一时间的同一段电路或同一个导体间的关系。 (2) 电流与电压之间存在因果关系 , 电压是原因 , 电流是结果 , 而电阻是导体本身的一种特性 , 它不会因为导体本身是否有电流、电流大小的变化而发生变化。所以不能说成 “ 电压与电流成正比 ” 或 “ 电阻与电流成反比 ” 。 知识点一 知识点二 例 2 　 小彬用如图甲所示的实验器材探究 “ 电流与电阻的关系 ” 。电源电压恒为 3 V, 滑动变阻器上标有 “ 20 Ω 　 2 A” 字样 , 阻值分别为 5 Ω 、 10 Ω 、 20 Ω 、 50 Ω 的定值电阻各一个。 甲 乙 知识点一 知识点二 (1) 请你用笔画线代替导线 , 把图甲所示的实验电路补充完整。 (2) 小彬将 5 Ω 定值电阻接入电路后 , 闭合开关 , 发现电流表有示数而电压表无示数 , 则电路中的故障可能是 　　　　　　 ( 写出一种 ); 排除故障后 , 闭合开关 , 调节滑动变阻器的滑片 P , 使电流表的示数如图乙所示 , 此时电路中的电流为 　　　　 A 。   (3) 将 5 Ω 定值电阻换成 10 Ω 定值电阻 , 闭合开关 , 为了保持 　　　　　　 表的示数不变 , 应将滑动变阻器的滑片 P 向 　　 ( 选填 “ A ” 或 “ B ”) 移动 , 记录此时各表的示数。   (4) 将 10 Ω 定值电阻换成 20 Ω 定值电阻 , 重复步骤 (3) 。 知识点一 知识点二 (5) 实验记录的多组数据如下表所示。分析数据可得出结论 : 当电压一定时 , 通过导体中的电流与电阻成 　　　 比。   知识点一 知识点二 解析 : (1) 电压表与电阻并联 , 由于电源电压为 3 V, 所以应选择 0 ~ 3 V 的量程 ; 滑动变阻器已接了下面一个接线柱 , 可再接上面任意一个接线柱 , 如图所示 : 知识点一 知识点二 (2) 电流表有示数 , 电压表无示数 , 说明与电压表并联部分发生短路 , 即定值电阻 R 1 短路 ; 由乙图知 , 电流表的量程为 0 ~ 0 . 6 A, 分度值为 0 . 02 A, 示数为 0 . 36 A; 　 (3) 将 5 Ω 电阻换成 10 Ω 后 , 电压表的示数会变大 , 所以应该增大滑动变阻器的阻值 , 即应将滑动变阻器的滑片 P 向 A 移动 , 使电压表仍为原来的示数不变 ; (5) 电流和电阻的关系为 : 当电压一定时 , 通过导体的电流与电阻成反比。 答案 : (1) 如解析图所示 　 (2) 定值电阻 R 1 短路 　 0 . 36 　 (3) 电压 　 A 　 (5) 反 考点一 考点二 考点一 探究电流与电压、电阻的关系 例 1 　 (2015 山东滨州中考 ) 在 “ 探究电流与电压、电阻的关系 ” 的实验中 , 实验室老师给同学们准备了以下器材 :“5 Ω 、 10 Ω 、 15 Ω 、 20 Ω” 的定值电阻各一个 ,“15 Ω 　 1 A” 的滑动变阻器一个 , 电流表 , 电压表 , 电源 , 开关和导线若干。 (1) 根据如图所示的实物图画出电路图。 考点一 考点二 (2) 闭合开关前 , 滑动变阻器的滑片应置于 　 ( 选填 “ 左 ” 或 “ 右 ” ) 端。 (3) 在 “ 探究电流与电压的关系 ” 时 , 记录的电流表与电压表的示数如下表所示 , 请在图示坐标纸上描点画出 U - I 图象 , 由此得出的实验结论是   　 。   考点一 考点二 (4) 在 “ 探究电流与电阻的关系 ” 的实验中 , 先将 5 Ω 电阻连入电路中 , 闭合开关 , 移动滑片 , 使电压表的示数为 1 . 5 V, 读出电流表的示数 ; 再分别改接 10 Ω 、 15 Ω 、 20 Ω 的电阻 , 重复上述实验。当改接 20 Ω 的电阻进行实验时 , 发现无论怎样移动滑动变阻器滑片 , 电压表的示数始终无法达到 1 . 5 V, 经检查 , 电路连接无误 , 各元件均完好 , 请你找出一种可能的原因   　 。   解析 : (1) 根据实物图画出电路图 , 如图所示 : (2) 由题图知 , 滑动变阻器的下面接了左边的接线柱 , 所以闭合开关前 , 滑动变阻器的滑片应置于右端 , 使其阻值最大 ; 考点一 考点二 (3) 根据表格中的数据描点并连线 , 如图所示 : 由图知 , 电阻不变 , 导体中的电流与它两端的电压成正比 ; (4) 无论怎样移动滑动变阻器 ,20 Ω 电阻两端的电压始终无法达到 1 . 5 V, 可能是滑动变阻器最大阻值太小 , 滑动变阻器分压太小 , 使电阻两端的电压过大造成的 ; 或是定值电阻的阻值过大 , 造成分压过大 ; 或是电源电压太大。 考点一 考点二 答案 : (1) 如解析图所示 　 (2) 右 　 (3) 如解析图所示 　 电阻不变 , 导体中的电流与它两端的电压成正比 　 (4) 滑动变阻器最大阻值过小 ( 或是定值电阻过大 , 使两端的电压过大或电源电压过大 ) 名师点评 本题是探究电流与电压、电阻的关系实验 , 考查了电路图的画法、变阻器的应用、图象的画法及数据分析。解答本题要注意 :(1) 根据实物图画电路图 , 注意连接的顺序和方式与实物图一致 ;(2) 为保护电路 , 闭合开关前 , 应将滑片移至最大阻值处 ;(3) 根据表格中的数据描出各点 , 并用平滑的曲线连接各点 ;(4) 电阻两端电压达不到 1 . 5 V, 可从滑动变阻器阻值大小、电源电压大小、电阻本身等方面分析原因。 考点一 考点二 考点二 用图象表示电流、电压和电阻的关系 例 2 　 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一个图象。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增大 C. 电压一定时 , 电流随着电阻的增大而减小 D. 电压一定时 , 电阻随着电流的增大而减小 考点一 考点二 解析 : (1) 图象的横坐标表示电阻 , 纵坐标表示电流 , 因此得到的是电流和电阻的关系 ;(2) 图象是个反比例函数图象 , 因此说明电流与电阻成反比 , 即电流随电阻的增大而减小 ;(3) 在探究电流与电阻的关系时 , 应控制电压不变。综上 , 由图象可得出的结论是 : 电压一定时 , 电流随电阻的增大而减小。故选 C 。 答案 : C 名师点评 本题是图象题 , 首先要明白横纵坐标表示的物理量 , 然后根据图象的函数关系得出结论。本题是电流 — 电阻图象 , 这是一个反比例函数图象 , 由图象可以得到 “ 在电压一定时 , 电流与电阻成反比 ” 的规律。