17.1 电流与电压和电阻的关系 教案 人教版物理九年级全一册

第十七章 欧姆定律
电流与电压和电阻的关系
一、教学目标
1.通过实验探究电流、电压和电阻的关系，经历科学探究的全过程，进一步熟悉实验中常用的一种科学方法——控制变量法。
2.会观察、收集、分析实验数据，并尝试用图像法分析实验数据。
3.能说出电流与电压、电阻间的正比、反比关系。
二、教学重难点
【重点】通过实验探究电流、电压、电阻之间的关系。
【难点】在探究过程中认真观察、仔细分析，并得出真实、科学的结论。
三、教学过程
【复习知识】（教师领着学生回顾之前有关知识）
（1）电压是产生电流的原因，由此可以想到：电压越高，电流可能越大。
（2）电阻表示导体对电流的阻碍作用，电阻越大，电流会越小。
【新课导入】
观察以下实验并思考[展示图片]
现象：用两节电池供电时，灯泡发光更亮。
现象：开关闭合后，右图中灯泡亮度比左图中的暗。
【教师提问】相同的灯泡，但发光程度不同，说明流过它们的电流不同。那么电流可能和什么因素有关呢？
【猜想】
（1）在电阻不变时，灯泡两端的电压升高，灯泡中的电流变大。
（2）在电压不变时，电路中的电阻变大，电路中的电流变小。
从以上实验我们看到：
电路中的电流与电压和电阻有关系。电路中的电流随电压的增大而增大，随电阻的增大而减小。
那么，它们之间究竟有着怎样的定量关系呢？本节课我们通过实验来探究这个关系。
【新知探究】[展示]
实验一 探究电流与电压的关系
（1）提出问题：电压一定时，导体中的电流与导体的电阻有什么关系
（2）猜想与假设：在电阻一定的情况下，导体中的电流跟导体两端的电压成正比。
（3）设计实验：
教师引导学生得出实验方法：电流的大小同时受电压和电阻两个因素的影响，我们在研究多个变量之间关系的时候要采用什么方法？
【教师】控制变量法：要用实验研究电流随两个量变化，首先要保持一个量不变，研究电流与另外一个量之间的关系，这是研究物理问题的一种有用方法。
【教师】本实验应该控制电阻不变，改变电压，探究电流与电压的关系。
【学生思考】
怎样测量电阻两端的电压？（电压表）
怎样测量通过电阻的电流？（电流表）
实验过程中的不变量是什么？如何控制其不变？（使用定值电阻，保持电阻的阻值不变）
实验过程中的变量是什么？怎样改变？
（调节滑动变阻器改变电阻两端的电压，则通过电阻的电流随之改变）
（4）实验电路图：
在连接实物时要注意：
i.按照一定的顺序连接实物，开关要断开。
ii.电流表和电压表的量程和接线柱是否正确。
iii.滑动变阻器的接线柱要“一上一下”的接入电路中。
iv.滑动变阻器的滑片要移到阻值最大的位置。
（5）进行实验：[展示视频]
①按照设计的电路图连接实物。
②检查电路连接无误后闭合开关，移动滑动变阻器的滑片，读出电流表和电压表的示数，填入表中。
③记录实验数据：
④在坐标系中根据各电流值和对应的电压值描点，并用平滑曲线连接各点，画出I-U关系图象。
（6）分析论证：
i.从实验数据可以看出：电阻一定时，电流随电压的增大而增大，电压变为原来的几倍，电流也变为原来的几倍；
ii.由I-U图象和数据分析可知：电阻一定时，电流与电压成正比，电流与电压的比值为一定值。
（7）实验结论：当导体的电阻一定时，通过导体的电流跟导体两端的电压成正比。
特别提醒：
不能反过来说，电阻一定时，电压跟电流成正比。这里存在一个因果关系，电压是因，电流是果，因
为导体两端有了电压，导体中才有电流，不是因为导体中先有了电流才加了电压，因果关系不能颠倒。
实验注意事项：
（1）连接电路时，开关应处于断开状态，要正确选择电压表和电流表的量程。
（2）为使结论具有普遍性，可换用5Ω、15Ω的电阻重复上述的实验步骤。
（3）调节滑动变阻器滑片的过程中，防止电压表和电流表示数太大。
（4）移动滑动变阻器滑片的过程中，眼睛要盯紧电压表，使电压表示数达到某一设定值时，记下电流表示数。
（5）在测量过程中，读取数据后要及时断开开关。
[想一想]
（1）改变电阻两端电压的方法有哪些？
方法一：用干电池做电源，可以改变接入电池的节数来实现。
方法二：用学生电源做实验，可以直接调节输出电压。
方法三：将滑动变阻器串联在电路中，调节变阻器也可以改变电阻两端电压。
（2）实验中，滑动变阻器的作用是什么？
①保护电路；②改变定值电阻两端的电压。
（3）探究电流与电压关系实验中，能不能用小灯泡代替定值电阻？
不能，因为小灯泡的灯丝阻值随温度的变化而变化。
实验二 探究电流与电阻的关系
（1）提出问题：电压一定时，导体中的电流与导体的电阻有什么关系
（2）猜想与假设：在电压一定的情况下，导体中的电流跟导体的电阻成正比。
（3）设计实验：
①要研究电流和电阻的关系，需要改变接入电路的电阻大小，在实验时更换不同的电阻接入电路即可。
②该实验中需要控制不同电阻两端的电压相同，我们可在电路中串联一个滑动变阻器，通过调节滑动变阻器，使不同电阻两端的电压相等。
（4）实验电路图：
（5）进行实验：[展示视频]
①按照电路图连接实物电路，将5Ω的电阻接入电路中。
②闭合开关前，检查电路中各个元件连接是否正确，并将滑动变阻器的滑片移到阻值最大处。
③确认电路连接无误后，闭合开关，调节滑动变阻器的滑片，使电压表示数为3V，再读出电流表示数
并填入表中。
④断开开关，将阻值为5Ω的定值电阻分别更换为10Ω、15Ω的定值电阻，调节滑动变阻器的滑片，使
电压表的示数保持3V不变，分别读出对应电流表示数并填入表格中。
⑤记录实验数据：
⑥在坐标系中，根据电流值和对应的电阻值描点，并用平滑曲线连接各点，画出I-R 关系图象。
（6）分析论证：
i.从实验数据可以看出：电压一定时，电流随电阻的增大而变小，电阻变为原来的n倍，电流变为原来的；
ii.由I-R图象和数据分析可知：电压一定时，电流与电阻成反比，电流与电阻的乘积为一定值。
（7）实验结论：当导体的电压一定时，通过导体的电流跟导体的电阻成反比。
特别提醒：
同样不能说导体的电阻与通过它的电流成反比。因为，电阻是导体本身的一个性质，它的大小由导体本身来决定，与导体中通过的电流无关。
[想一想]实验中，滑动变阻器的作用是什么？
①保护电路；②保持定值电阻两端的电压不变。
【课堂小结】[展示]
电流与电压的关系 探究方法 电阻一定时，导体中的电流
电流与电压 滑动变阻器的作用 与导体两端的电压成正比
和电阻关系 电路图
电流与电阻的关系 实验图像 电压一定时，导体中的电流
与导体的电阻成反比
【课堂训练】[展示]
1.下图中能正确反映通过某一定值电阻的电流与它两端电压的关系的是（ C ）
2.小红根据正确的测量数据绘制出电流与电阻（ I-R ）的图像，如图所示，其中正确的是（ C ）
3.如图所示是探究通过同一导体的电流与导体两端电压之间的关系的实验电路，在测出一组电压值和电流值以后，为了得出普遍的物理规律，需要多次实验，下列方法可行的是（　 B 　）
A．换用不同阻值的电阻继续测量
B．移动滑动变阻器滑片的位置，改变R1两端的电压继续测量
C．改变电流表量程继续测量
D．改变电压表量程继续测量
4.在探究电流与电阻关系的实验中，当把A、B间电阻由10Ω更换为20Ω后，下列操作正确的是（　D　 ）
A．将滑动变阻器阻值调至最大
B．闭合S，记录电流表示数
C．提高电源电压使电流表示数保持不变
D．移动滑片使电压表示数保持不变并记录电流表示数
5.如图所示是“探究电流的大小与哪些因素有关”的电路图，实验开始时，滑动变阻器的作用是_保护电路。在探究通过导体的电流与导体两端电压的关系时，应保持__导体的电阻______不变，此时滑动变阻器的作用是改变导体两端的电压和通过导体的电流 ；在探究通过导体的电流与导体电阻关系时，此时应保持导体两端的电压 不变。
6.小明探究“通过导体的电流与导体两端电压的关系”时,使用的器材如图甲所示，电源电压不变，R为定值电阻。
（1）请你根据图甲所示电路图连接图乙的实物。
（2）连接电路时，开关应该断开 。合上开关前，若滑动变阻器使用了b接线柱,则实验前变阻器的滑应放置在 左 (选填“左”或 “右”)端。
（3）电路中使用了滑动变阻器，它除了能保护电表（避免电压表和电流表的示数超过量程）外，还能改变 电阻R 两端电压(电压表的示数) ，以方便实验的进行。
（4）通过实验,小明测得多组数据记录在表格中，请你在图丙坐标轴上作出图象。根据此图象,可初步得到实验结论: 导体的电阻一定时，通过导体的电流与该导体两端的电压成正比 。
7.小明利用实验探究“电流跟电阻的关系”。已知电源电压为6V且保持不变。实验用到的电阻阻值分别为5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、25Ω。
甲 乙 丙
（1）请根据图甲所示的电路图将图乙所示的实物电路连接完整（导线不允许交叉）。
（2）小明把5Ω定值电阻接入电路后，闭合开关，发现电流表无示数而电压表有示数，则电路中的故障可能是 B 。
A．电阻R处短路 B．电阻R处断路 C．滑动变阻器处断路
（3）排除故障后进行实验。实验中多次改变R的阻值，调节滑动变阻器的滑片，使电压表示数保持不变，
记下电流表的示数，得到如图丙所示的电流I随电阻R变化的图象。由图象可以得出结论：电压一定
时，电流与电阻成反比 。
（4）将5Ω定值电阻换成10Ω定值电阻后，闭合开关，为了保持电压表的示数为 2.5 V不变，应将滑动变阻器的滑片向 A （选填“A”或“B”）端移动，记录此时各表的示数。
（5）在此实验中，移动滑动变阻器的目的是 控制电阻两端的电压不变 。
【布置作业】
【板书设计】
第十七章 欧姆定律
第1节 电流与电压和电阻的关系
一、电流与电压的关系：
1.实验电路图
2.记录实验数据的表格
3.I-U关系图像
4.实验结论
二、电流与电阻的关系
1.实验电路图
2.记录实验数据的表格
3.I-R关系图像
4.实验结论