12.1 学生实验：探究——电流与电压、电阻的关系 学案（含答案） 2023-2024学年物理北师大版九年级全一册

一 学生实验：探究——电流与电压、电阻的关系
素养目标
1.复述电流与电压、电阻的关系。
2.重点:设计“探究——电流与电压、电阻的关系”的实验。
3.掌握欧姆定律,能运用欧姆定律进行简单的计算。
4.学会解答电学计算题的一般方法。
学法指导
1.预习时间约15分钟,设计实验电路时多注意考虑滑动变阻器的使用。
2.为了更好地做好本节实验,同学们要进一步熟悉电流表、电压表、滑动变阻器的使用方法,在连接电路的时候要注意断开开关。
3.绘制实验图像时,注意横纵坐标代表的意义,结合数据进行“描点”,绘制图像。
【预习导学】
知识点1实验探究电流与电压、电阻的关系
(一)问题与猜想
电压是形成电流的原因,电阻对电流有阻碍作用。电路中通过导体中电流的大小与 和 都有关系。那么,电路中的电流与电压、电阻之间存在怎样的关系呢
你的猜想: 。
猜想的理由:把同一只小灯泡分别与一节电池和两节电池相连接,当小灯泡与两节电池相连接时,电压 了,电流增大了,灯泡变亮了;把两只规格不相同的小灯泡(小灯泡灯丝的阻值不同)分别与一节电池相连接,当灯丝阻值较大的小灯泡与电池相连接时,电阻 了,电流 了,灯泡变暗了。
(二)制订计划
(1)在探究电流与电压、电阻的关系时,我们只能在电阻保持不变的情况下,探究电流与电压的关系;在电压保持不变的情况下,探究电流与电阻的关系。即在实验中要采用 来进行探究I与U、R之间的关系。
(2)要完成上述探究过程必须用到的实验器材:电源、 、电流表、 、阻值分别为5 Ω、 10 Ω、15 Ω的定值电阻、导线若干、开关。
(3)实验电路图。
　　(三)收集证据
(1)按电路图连接好实物电路,移动滑动变阻器的滑片,观察定值电阻两端的电压表的示数和 ,记录在数据表格内。
(2)把阻值不同的定值电阻分别接入电路, ,使定值电阻两端的电压表的示数保持不变,观察电流表的示数,把 和 记录在表格内。
(四)分析与结论
(1)把一个定值电阻R连入电路中,移动滑动变阻器的滑片,当电压表的示数增大几倍(或减少到原来的几分之一)时,电流表的示数也相应的 ;分别把阻值不同的定值电阻接入电路中,移动滑动变阻器的滑片保持电压表的示数不变,定值电阻的阻值增大到原来的几倍,电流表的示数就会减小到 。
(2)结论:
。
(五)评估与交流
在实验时,可用 来代替定值电阻,这样在探究电流与电阻的关系时更加方便。
【答案】知识点一
1.导体两端的电压　导体的电阻
通过导体的电流与导体两端的电压成正比,与导体的电阻成反比。
增大　增大　减小
2.(1)控制变量法
(2)电压表　滑动变阻器
(3)如图所示。
3.(1)电流表相应的示数
(2)移动滑动变阻器的滑片　接入电路的定值电阻的阻值　电流表相应的示数
4.(1)增大几倍(或减少到原来的几分之一)　原来的几分之一
(2)导体电阻一定时,通过导体的电流与导体两端的电压成正比;导体两端电压一定时,通过导体的电流与导体的电阻成反比
5.电阻箱
知识点2欧姆定律
1.类比思考:数学式a=中,三个量的关系是b一定时,a与c成 ;c一定时,a与b成 。
2.通过上节课的实验探究,电流与电压、电阻的关系是什么
3.欧姆定律的内容是:导体中的电流,跟导体两端的电压成 ,跟导体的电阻成 ,用公式表示就是 。
4.请填写符号的物理意义和单位及单位符号:
U— — ( );
R— — ( );
I— — ( )。
5.欧姆定律公式对单位有什么要求
6.欧姆定律的两个变形公式:U= ,R= 。由这两个变形公式可以看出,要求某个电阻两端的电压,只要知道它的 和,通过它的 ,就可以通过公式U= 求出电压,要求某个电阻的阻值,只要知道它两端的 ,和通过它的 ,就可以通过公式R= 求出它的阻值大小。
【答案】知识点二
1.正比　反比
2.在电阻R一定的情况下,导体中的电流I跟这段导体两端的电压U成正比;在电压U不变的情况下,导体中的电流I跟导体的电阻R成反比。
3.正比　反比　I=
4.电压　伏特　V
电阻　欧姆　Ω
电流　安培　A
5.电阻的单位必须用欧,电压的单位必须用伏。如果题目中给出的物理量不是规定单位,必须先换算,再代入计算。
6.IR　　阻值　电流　IR　电压　电流　
【合作探究】
任务驱动1探究电流的电压的关系
1.小明“探究通过导体的电流与电压的关系”时,电路图如图甲所示。电源电压不变,R1为定值电阻,电流表选用0~0.6 A量程,电压表选用为0~3 V量程,电压表选用为0~15 V量程,滑动变阻器R2上标有“50 Ω　1 A”的字样。
(1)请根据电路图甲用笔画线代替导线连接实物图乙。
(2)闭合开关前滑动变阻器的滑片P应放在 (选填“A”或“B”)端。
(3)闭合开关S,发现电流表与电压表的示数为零,电压表的示数不为零,则电路存在的故障是 。
(4)排除故障后,继续进行实验,记录电流表与电压表的示数,得到一组实验数据,如下表所示。分析表中实验数据可得结论:当导体的阻值不变时,通过导体的电流与其两端电压成 比。
序号 电压表的示数U1/V 电流表的示数I/A
1 1.0 0.1
2 2.0 0.2
3 3.0 0.3
实验中,记录电流表与电压表的示数,得到一组实验数据,根据实验数据作出I-U2图线,如图丙所示,电源电压是 V。在保证实验器材安全的前提下,电压表的示数不得小于 V。
【答案】任务驱动一
(1)如图所示
(2)B　(3)电阻R1断路　(4)正　(5)6　3
任务驱动2探究电流与电阻的关系
2.小明“探究电流跟电阻的关系”的实验电路如图甲所示。
(1)图甲中的a是 表,b是 表。
(2)连接电路后,闭合开关,两表均有示数,但无论怎样调节滑动变阻器的滑片,两电表示数均保持不变,其原因可能是 (写出一个即可)。
(3)排除故障后继续实验。闭合开关,移动滑动变阻器滑片,当5 Ω的电阻两端电压为1.5 V时,电流表的示数(如图乙所示)为 A。
(4)再分别换接10 Ω、15 Ω的电阻,重复上述实验,得到表中的实验数据,分析数据可得出结论:保持电压不变时,导体中的电流跟导体的电阻成 比。
电阻R/Ω 5 10 15
电流I/A 0.15 0.10
　　交流讨论
在这两个探究实验中,滑动变阻器的作用有什么相同之处和不同之处
相同点: 。
不同点:在“探究电流与电压的关系”实验中滑动变阻器的作用是 。
在“探究电流与电阻器的关系”实验中,滑动变阻器的作用是
。
任务驱动3理解公式I=及其变形的物理意义
3.小组讨论,根据对欧姆定律的理解完成以下内容:
(1)欧姆定律研究的是 两端的电压、电流、电阻的关系。
(2)欧姆定律中所说的导体中的电流与导体两端的电压成正比是在 的条件下才成立。
(3)欧姆定律中所说的导体中的电流与导体的电阻成反比是在 的条件下才成立。
(4)欧姆定律的变形公式R=表明:导体的电阻在数值上等于 , (选填“不能认为”或“可以认为”)导体的电阻跟导体两端的电压成正比,与导体的电流成反比。
【答案】任务驱动三
3.(1)同一导体
(2)电阻一定
(3)电压一定
(4)导体两端的电压跟通过导体电流的比值　不能认为
2