人教物理 九年级同步学案（附答案）17.1电流与电压和电阻的关系

电流与电压和电阻的关系
【自主预习探新知】
【新知初探】
一、探究电流与电压的关系
1．猜想与假设：因为电压是产生电流的原因，电压越高，电流________，所以电阻一定时通过电阻的电流与电压____________。
2．实验设计：保持________不变，改变电阻两端的电压，观察________的变化。这种方法属于________________。
3．连接电路时，开关要处于________状态，闭合开关前滑动变阻器的滑片必须放在________处。
二、探究电流与电阻的关系
1．猜想与假设：因为电阻表示导体对电流的阻碍作用，电阻越大，电流会________，所以电压一定时通过电阻的电流与电阻________________。
2．实验设计：改变________，通过调节____________保持电阻两端的电压不变。
【预习自测】
1．在“探究通过导体的电流与导体电阻的关系”实验过程中，应通过观察下列哪个元件来移动滑动变阻器的滑片
(　　)
A．变阻器滑片
B．电压表示数
C．电流表示数
D．电阻
2．小宇同学在“研究电流与电压、电阻之间关系的实验”中，通过改变电路中的电压和电阻，分别测得了如下两组数据：
表一
实验次序
电阻R＝10
Ω
电压/V
电流/A
1
1
0.1
2
2
0.2
3
3
0.3
表二
实验次序
电压U＝3
V
电阻/Ω
电流/A
1
5
0.6
2
10
0.3
3
15
0.2
(1)分析表一数据，可得到的结论是：在电阻一定的情况下，______________________。
(2)分析表二数据，可得到的结论是：在电压不变的情况下，______________________。
(3)小宇研究电流与电压、电阻之间关系的实验所采用的方法是___________________。
【合作探究破疑难】
【要点突破】
知识点1　探究电流与电压的关系
1.在做“探究电流与电压的关系”的实验时，改变电阻两端的电压的方法有哪些？教材中用的是哪种方法？
2．设计实验电路图并连接实物图(图17－1－1)。
图17－1－1
3．实验数据分析(R＝10
Ω)：
电压U/V
0.4
0.8
1.2
1.6
2.0
2.4
2.8
电流I/A
0.04
0.08
0.12
0.16
0.20
0.24
0.28
(1)分析数据，画出电流与电压的关系图象。
(2)分析数据及图象，得出结论。
4．在做实验时，滑动变阻器的作用是什么？
5．实验中多次测量的目的是什么？
【归纳总结】
(1)实验结论
在电阻一定的情况下，通过导体的电流与导体两端的电压成正比。
(2)实验图象
图17－1－2
【典例1】某实验小组准备探究电流与电压的关系。
(1)请你在虚线框内帮他们设计出相应的电路图甲。
(2)请根据你设计的电路图甲所示连接实物电路。
　
甲　　　　　　乙
图17－1－3
(3)连接好实验电路后，在开关闭合前，滑动变阻器的滑片应置于________处。
(4)经检查电路无误，闭合开关，通过调节滑动变阻器，电流表的示数如图乙所示，则电流为________A。
(5)经多次调节滑动变阻器，该小组得到相应的数据如下表：
序号
1
2
3
4
5
电压U/V
1.5
1.8
2.1
2.4
2.7
电流I/A
0.30
0.36
0.42
0.48
0.54
请对上表中的实验数据进行分析，得出的结论是：
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
想一想：实验结论说成“电阻一定时，导体两端的电压跟导体中的电流成正比”是否可以？
【针对训练】
1．小君和小丽在研究导体中电流与导体两端电压的关系时，除了电源(3
V)、开关、导线、电流表、电压表、滑动变阻器外，还有可供选择的：A.定值电阻　B．小灯泡。
(1)为了完成研究，需要选择器材________(填序号)；
理由是：____________________________________。
(2)用笔画线完成图甲中的实物电路连接(你所选的器材在图中用接线板代替，导线连线不能交叉)，并使滑动变阻器接入电路的阻值最大。
(3)小君通过实验得出了表(一)
中的数据，请读出图2中两表的示数，记在表中最后一列的空格处。
甲
乙
图17－1－4
表(一)
电压U/V
0.5
1.0
1.5
2.0
2.4
电流I/A
0.05
0.1
0.15
0.2
0.24
表(二)
电压U/V
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
电流I/A
0.25
0.2
0.15
0.1
0.05
(4)小丽通过实验得出了表(二)
中的数据，并且通过分析实验数据得出了：“在电阻一定时，导体中的电流随电压的增大而减小”的结论。小君观察并检查了小丽所连接的电路后，发现了问题。你认为原因可能是________________________________。
知识点2　
探究电流与电阻的关系
按照课本第76页“探究电流与电阻的关系”的实验进行实验探究，并思考下列问题：
1．在本实验中，被控制的量是________，需要改变的量是____________。
2．根据你所设计的电路图，将下面的实物图连接完整。
图17－1－5
3．在实验中，使用的电阻分别是5
Ω、10
Ω、15
Ω，首先将5
Ω的电阻接入电路中，做完实验后，更换成10
Ω
的电阻，接下来进行的操作是
_____________________________
_____。
4．下表是李明组记录的实验数据，根据他们记录的实验数据，用描点法在坐标中画出电流随电阻变化的曲线。
R/Ω
5
10
20
25
I/A
0.4
0.2
0.1
0.08
图17－1－6
5．分析实验数据或图象，可得结论：
___________________________________。
实验中滑动变阻器的作用是：
(1)______；(2)__________________。
【归纳总结】
(1)实验结论
在电压一定的情况下，通过导体的电流与导体两端的电阻成反比。
(2)实验图象
图17－1－7
【典例2】小亮同学想探究“导体中电流跟电阻的关系”，设计了如图17－1－8所示的电路图(电源电压恒定)。
图17－1－8
(1)小亮总共做了2次实验，他把第一次实验得到的数据填入表中：第二次实验，他将A、B两点间的定值电阻由24
Ω换成12
Ω，然后使滑动变阻器的滑片P向________(选填“C”或“D”)端移动，使电压表的示数不变，则此时电路中的电流为________A。
实验序号
U/V
R/Ω
I/A
1
4.8
24
0.2
2
4.8
12
(2)小亮根据实验数据得到如下结论：导体中的电流与其电阻成反比。请你对以上的探究过程做出评价，并写出两点评价意见：____________________________________、________________________。
【针对训练】
2．用图17－1－9甲所示的实验电路探究电流与电阻的关系。
甲
乙
图17－1－9
(1)连接电路时，图甲中导线E端应与滑动变阻器的________(选填“A”、“B”、“C”或“D”)接线柱相连，使闭合开关前滑动变阻器的滑片P应置于A端。
(2)闭合开关，移动滑动变阻器的滑片P发现，电压表始终无示数，电流表有示数，其原因可能是________(只填序号)。
A．滑动变阻器断路
B．R短路
C．R断路
(3)排除故障后，将5
Ω的电阻接入电路，调节滑动变阻器，使电压表示数为1.5
V，电流表指针位置如图乙所示，则电流表读数为________A。
(4)将5
Ω的电阻换成10
Ω的电阻后，闭合开关，调节滑动变阻器的滑片P到合适位置，记录实验数据，此操作中调节滑动变阻器的目的是_____________________________。
(5)再将电阻换成15
Ω重复操作。
(6)分析数据可得出结论：_______________
___________________________________。
电阻R/Ω
5
10
15
电流I/A
0.15
0.1
【达标检测】
(10分钟)
1．图17－1－10是某同学根据探究电流与电压关系的实验的数据画出的图线，其中正确的是
(　　)
A
　　　　　　B
C　
　　　　　D
图17－1－10
2．在做“探究电流与电阻的关系”实验中，小翔连接了如图17－1－11所示的电路。他先在电路的A、B间接入10
Ω的电阻，移动变阻器的滑片，读出电压表与电流表的示数；记录数据后，改用15
Ω电阻替换10
Ω电阻，闭合开关，接下来他的实验操作应该是
(　　)
图17－1－11
A．观察电压表，向右移动滑片，读取电流数据
B．观察电流表，向右移动滑片，读取电压数据
C．观察电压表，向左移动滑片，读取电流数据
D．观察电流表，向左移动滑片，读取电压数据
3．在“探究电流与电压的关系”的实验中，开关闭合前，滑动变阻器的滑片应调到________位置，分别采用5
Ω、10
Ω、15
Ω的电阻进行实验，目的是______________。
4．图17－1－12甲是探究电流与电压关系的电路图，开关S闭合后，将滑动变阻器的滑片P从a端移至b端，电流表和电压表的示数变化关系如图乙所示，由图象可知：在电阻一定时，电流与电压成________比。实验时，保持电源电压为3
V，当滑片P位于a端时，电流表的示数为________A。
　
甲　　　　　　　　　乙
图17－1－12
5．我们已进行过“探究电流与电压和电阻的关系”的实验。
(1)请你在方框内画出该实验的电路图。
(2)①由于电路中电流的大小受多种因素的影响，所以我们在探究某一因素变化对电流的影响时，必须保持其他因素不变，即采用了____________法。
②图17－1－13是某实验小组在探究过程中，根据实验数据绘制的图象，其中表示电压不变时，电流随电阻变化的图象是________图；表示电阻不变时，电流随电压变化的图象是______图。(均选填“甲”或“乙”)
　　　　
甲　　　　　　　乙
图17－1－13
(3)在探究过程中，使用滑动变阻器的目的是________________和__________________。
(4)实验结论是：①____________________。
②__________________________________。
第1节　电流与电压和电阻的关系
【自主预习·探新知】
[新知初探]
一、1.越大　可能成正比　2.电阻　电流　控制变量法
3．断开　阻值最大
二、1.越小　可能成反比　2.电阻　滑动变阻器滑片
[预习自测]
1．B
2．(1)通过导体的电流与导体两端的电压成正比　(2)通过导体的电流与导体的电阻成反比　(3)控制变量法
【合作探究·破疑难】
[要点突破]
知识点1
1．(1)改变干电池的个数；(2)调节滑动变阻器的滑片；(3)调节学生电源的调压旋钮。
教材中用的是调节滑动变阻器的滑片的方法。
2．电路图与实物图连接如图所示。
　
3．(1)电流与电压的关系图象如图所示。
(2)通过对表格中数据的分析可知
＝＝…＝10
V/A，并且从图象可以看出I－U图线是一条过原点的直线。所以可以得出结论：电阻一定时，导体中的电流与导体两端的电压成正比。
4．(1)控制电路中电流的大小，保护电路；(2)改变定值电阻两端的电压。
5．寻找普遍规律，避免偶然性。
[典例1](1)
(2)
(3)阻值最大　(4)0.3
(5)在电阻一定时，导体中的电流跟导体两端的电压成正比
解析：(1)将电源、开关、电流表、电阻以及滑动变阻器依次连接起来，电压表测量电阻两端的电压。
(2)根据电路图连接实物。电源电压3
V，所以电压表使用0～3
V量程，电流表使用0～0.6
A量程，滑动变阻器一上一下接入电路中。
(3)连接好实验电路后，在开关闭合前，滑动变阻器的滑片置于阻值最大处，对电路起到保护作用。
(4)电流表使用0～0.6
A量程，分度值为0.02
A，示数为0.3
A。
(5)从表中的数据可以看出，电压和电流的比值不变，因此可得出结论：在电阻一定时，导体中的电流跟导体两端的电压成正比。
[想一想]
不可以。电压是形成电流的原因，只有在导体两端加上电压，导体中才会有电流，也就是电压变化电流才会跟着变。因此，应该说“电阻一定时，导体中的电流跟导体两端的电压成正比”而不能说成“电阻一定时，导体两端的电压跟导体中的电流成正比”。
[针对训练]
1．(1)A　小灯泡灯丝的电阻随温度而改变，不能控制电阻一定
(2)
(3)2.4　0.24
(4)电压表并联在滑动变阻器两端了
解析：(1)探究电流跟电压的关系时，应控制电阻不变。而灯泡的电阻两端电压越高，小灯泡越亮，电阻值也相应增大，所以使用定值电阻。(2)滑动变阻器要求接入电路的电阻最大，必须使接入电路的电阻线最长，所以连接左下端的接线柱。(3)电压表选择的是0～3
V量程，所以示数是2.4
V；电流表选择的是0～0.6
A量程，所以示数是0.24
A。(4)探究电流与电压的关系，必须保持电阻一定，由表(二)对应的电压电流计算可知，电阻值是变化的，所以原因是电压表并联在滑动变阻器两端了。
知识点2
1．导体两端的电压　导体的电阻
2.
3．移动滑动变阻器的滑片，使电阻两端的电压不变
4.
5．电压一定时，电流随电阻的增大而减小
6．(1)保护电路　(2)使定值电阻两端的电压不变
[典例2](1)C　0.4　(2)实验次数太少；结论缺少“电压一定”的前提
解析：(1)实验中应控制电阻两端的电压不变，电阻R由24
Ω更换为12
Ω，由串联分压的点知，电阻两端的电压会减小，因此滑片应向C端移动，直到电压表示数为4.8
V，电压不变，当电阻减小一半时，电流应该增大一倍，故电流应为0.4
A。
(2)因为实验次数太少，存在很大的偶然性，应该多次测量才能得出普遍规律；在得出实验结论时，需要加上“电压一定”的条件。
[针对训练]
2．(1)B　(2)B　(3)0.3
(4)保持定值电阻两端电压不变
(6)在电压不变时，通过导体的电流与电阻成反比
解析：(1)由闭合开关前滑动变阻器的滑片P应置于A端，且使滑动变阻器的阻值最大，可知，图甲中导线E端应与滑动变阻器的B接线柱相连；(2)电流表有示数，说明电路为通路，而电压表始终无示数，说明定值电阻R短路；(3)由图乙可知，电流表所选量程为0～0.6
A，分度值为0.02
A，则由电流表指针位置可知，电流表读数为0.3
A；(4)在研究电流与电阻关系时，把定值电阻5
Ω换成10
Ω，电压表的示数会随之增大，为了保持电压表示数不变，故需要调节滑动变阻器的滑片P到合适位置；(6)由表中的数据可知，电阻两端的电压不变时，通过导体的电流与电阻成反比。
[达标检测]
1．A　解析：根据控制变量法可知，探究电流与电压关系的实验中，需要控制电阻的阻值不变；而电阻一定时，电压与电流成正比；电压为零，电阻中电流也为零。故选A。
2．A　解析：在探究电流与电阻的关系时，应该控制电压不变，通过改变接入定值电阻的阻值实现电阻改变。故当由15
Ω电阻替换10
Ω电阻时，应该移动滑片，使电压表示数为原来的示数。
3．阻值最大　使实验结论更具有普遍性
解析：为保护电路安全，开关闭合前，滑动变阻器的滑片应调到阻值最大位置；分别采用5
Ω、10
Ω、15
Ω的电阻进行实验，目的是使实验结论更具有普遍性。
4．正　0.1　解析：从图象中可以看出该图象是正比例函数，所以在电阻一定时，电流与电压成正比；当滑片位于a端时，滑动变阻器连入的阻值最大，此时电路中的电流最小，为0.1
A。
5．(1)如图所示。
(2)①控制变量　②甲　乙
(3)改变电阻两端电压和通过的电流　保护电路和电表
(4)①保持电阻不变时，电流跟电压成正比
②保持电压不变时，电流跟电阻成反比
解析：由于电流大小与电压、电阻有关，所以在探究过程中，需用控制变量法，即保持电阻不变，只改变电压来探究电流与电压的关系；保持电压不变，只改变电阻大小来探究电流与电阻的关系。最后再根据测得的数据画出图象，得出结论。
10