12.1学生实验：探究——电流与电压、电阻的关系(要点讲解+当堂检测+答案)

北师大版物理九年级上册同步学案
第十二章　欧姆定律
第一节　学生实验：探究——电流与电压、电阻的关系
要 点 讲 解
要点一　导体中的电流跟导体两端电压、电阻的关系
实验目的
探究电流与电压的关系
探究电流与电阻的关系
实验器材
电源、电流表、电压表、滑动变阻器、电阻(若干)、开关、导线(若干)
实验电路
及连接
实验步骤
电阻不变，移动滑动变阻器的滑片调节电阻两端的电压，由电压表读出电阻两端的电压，由电流表读出通过电阻的电流
更换不同的电阻，通过调节滑动变阻器的滑片，控制电压表的示数不变，即电阻两端的电压保持不变，读出电流表的示数
实验图像
实验结论
在电阻一定的情况下，通过电阻的电流与电阻两端的电压成正比
在电压一定的情况下，通过电阻的电流与电阻成反比
经典例题1　小明利用如图甲所示的电路，实验探究“保持电阻不变时，电流跟电压的关系”。
实验器材：电源(电压恒为4.5V)，电流表、电压表各一只，一个开关，一个定值电阻，一只滑动变阻器，导线若干。
甲 乙
(1)请根据图甲所示的电路图，用笔画线代替导线把图乙所示的实物电路连接完整。
(2)小明在闭合开关S后，发现电压表指针反向偏转，出现这种现象的原因是：______________________________________________________。
(3)小明通过实验得到多组实验数据，由这些数据画出如图丙所示的图像，由图像可得结论：保持电阻不变时，________________________________。
丙
解析：(1)应使电流从电流表正接线柱流入，负接线柱流出，故将电流表“－”接线柱与电源负极相连。(2)若电压表正负接线柱接反了，指针反向偏转。(3)图丙中的电压与电流的图像为过原点的直线，即为正比例图像，故可得：保持电阻不变时，电流与电压成正比。
答案：(1)如图所示。
(2)电压表正负接线柱接反了　(3)电流跟电压成正比
要点二　欧姆定律
1. 内容：一段导体中的电流，跟加在这段导体两端的电压成正比，跟这段导体的电阻成反比。
2. 表达式：I＝。I表示通过这段导体的电流，单位要用安培(A)；U表示这段导体两端的电压，单位要用伏特(V)；R表示这段导体的电阻，单位要用欧姆(Ω)。
3. 对欧姆定律的理解：
(1)公式I＝表示在电阻一定时，加在导体两端的电压增大为原来的几倍，导体中的电流也增大为原来的几倍；电压一定时，导体的电阻增大为原来的几倍，导体中的电流就减小为原来的几分之一。
(2)电流I、电压U、电阻R是对同一段电路或同一电阻的同一状态而言，即同一性和同时性。
(3)由欧姆定律的公式I＝可推出U＝IR，R＝，即对于同一段电路，只要知道I、U、R三个物理量中的两个，就可以应用欧姆定律求出第三个量。
4. 利用欧姆定律解题基本思路
第一步：认真审题，明确电路连接方式；
第二步：在电路图上标出已知量和未知量(U、I、R数值)；
第三步：利用欧姆定律I＝(或推导式U＝IR、R＝)进行求解。
经典例题2　在如图所示的电路中，电源两端的电压保持不变。闭合开关S后，滑动变阻器的滑片P由图示位置向左端滑动的过程中，下列判断正确的是(　　　)
A. 电流表A1示数变大
B. 电流表A2示数变小
C. 电压表V和电流表A2的示数之比保持不变
D. 电压表V示数变大
解析：由电路图可知，电阻R2与滑动变阻器R1并联接在电源两端，电压表测电源电压U，电源电压不变，所以电压表示数不变，故D错误；电流表A1测干路电流，电流表A2测通过电阻R2的电流，当滑动变阻器的滑片向左端滑动时，滑动变阻器接入电路的电阻变大，通过它的电流变小，因电阻R2的阻值和两端的电压都不变，所以通过电阻R2的电流不变，则电流表A1的示数变小，电流表A2的示数不变，故A、B错误；电压表V和电流表A2的示数之比即为电阻R2的阻值，是不变的，故C正确。
答案：C
点拨：解答由于开关的开闭或滑动变阻器滑片的移动引起电表示数变化的题目，一般可按以下步骤进行：(1)明确电路的连接方式；(2)明确电流表、电压表分别测哪段电路的电流和电压；(3)判断滑动变阻器滑片P的移动或开关的开闭引起电路中电阻的变化情况；(4)运用欧姆定律以及串、并联电路的相关规律分析判断电流和电压的变化情况。
易错易混警示　不明确电流与电压、电阻的关系致错
电流与电压、电阻的关系是有条件的：在电阻一定时，通过导体的电流与导体两端的电压成正比；在电压一定时，通过导体的电流与导体的电阻成反比。做题时，同学们往往忽略结论成立的条件。另外，电流与电压、电阻间的因果关系不能颠倒，因此在表述时还要注意两点：(1)电压是产生电流的原因，电流与电压有关，而电压与电流无关；(2)电阻与电压、电流无关，而电流与电阻有关。
经典例题3　如图1所示，艾力做“探究电阻上的电流跟两端电压的关系”的实验。
图1 图2
(1)连接电路时，开关应________，并将滑动变阻器的滑片滑到________端。
(2)闭合开关后，他发现电流表和电压表的指针偏转情况如图2所示，出现这种情况的原因可能是________________________________________________________________。
(3)通过实验，他记录了电压与电流相对应的有关数据，如下表，根据表格中的数据，你能得到的结论是_____________________________________。
R＝10Ω
电压U/V
1
2
3
电流I/A
0.1
0.2
0.3
解析：(1)在连接电路时，开关应该断开，滑动变阻器的滑片要滑到最大阻值处，所以要滑到b端。(2)从题图中可以看出，电流表指针偏转太小，原因是电流表选择的量程太大，应该选择小量程。(3)从题表中数据可以看出，电阻一定时，导体中的电流与它两端的电压成正比。
答案：(1)断开　b　(2)电流表选择的量程太大　(3)在电阻一定时，电流与电压成正比
当 堂 检 测
1. 如图所示，能正确描述电阻一定时，电流随电压变化的图像是(　　)
A B
C D
2. 根据欧姆定律公式I＝可导出R＝，下列说法正确的是(　　)
A. 电流越大，导体的电阻越小
B. 同一导体的电阻与加在它两端的电压成正比
C. 导体两端的电压为零时，导体的电阻也为零
D. 电阻是导体本身的特性，与电流和电压都没关系
3. 研究电流跟电压、电阻的关系时，利用如图所示的电路，分“保持电阻不变”和“保持电压不变”两步进行，在“保持电阻不变”这一步，实验要求是(　　)
A. 保持R′的滑片位置不动
B. 保持R不变，调节R′的滑片到不同的适当位置
C. 保持R两端的电压不变
D. 保持电路中的电流不变
4. 德国物理学家欧姆用 的方法研究了电流跟电压和电阻的关系，得到：导体中的电流跟导体两端的电压成 ，跟导体的电阻成 。其数学表达式为 。
5. 如图所示，更换电阻R，闭合开关，移动滑动变阻器的滑片，使电压表的示数保持不变，则实验探究的是电流与 的关系。

第5题 第6题
6. 如图所示，电源电压恒定，R1＝20Ω。闭合开关S，断开开关S1，电流表示数是0.3A；若再闭合S1，发现电流表示数变化了0.2A，则电源电压为________V，R2的阻值为________Ω。
7. 如图所示电路图，电源电压6V保持不变，灯L2的电阻是10Ω，闭合开关S，电流表A1的示数是0.3A，不考虑温度对灯丝电阻的影响。求：
(1)灯L1的阻值；
(2)电流表A的示数。
当堂检测参考答案
1. A 2. D 3. B
4. 控制变量 正比 反比 I＝
5. 电阻
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7. 解：(1) 分析电路图可知，灯L1、L2并联，电流表A测量干路电流，电流表A1测量通过L1的电流，由I＝得，灯L1的电阻RL1＝＝＝20Ω。　
(2) 通过L2的电流I2＝＝＝0.6A，故电流表A的示数I＝I1＋I2＝0.3A＋0.6A＝0.9A。