17.1电流与电压和电阻的关系(要点讲解+当堂检测+答案)

人教版物理九年级上册同步学案
第十七章　欧姆定律
第1节　电流与电压和电阻的关系
要 点 讲 解
要点一　探究电流与电压的关系
提出问题：电阻一定时，电流与电压存在怎样的关系？
猜想与假设：因为电压是使自由电荷发生定向移动形成电流的原因，电压越高，电流越大，所以电流与电压可能存在正比关系。
设计实验：研究电流与电压的关系，要保持电阻R阻值不变，用滑动变阻器改变导体两端的电压，并利用电压表测量电阻两端电压，同时利用电流表测量通过电阻的电流，测出多组电压和电流的对应值，通过分析数据，探究I随U的变化关系。
进行实验：第一步，画出电路图，如图所示。第二步，连接实物图，移动滑片P，三次改变电阻R两端的电压U和通过它的电流I，并将电流表、电压表示数填在表格中。第三步，更换定值电阻重复上述实验。第四步，分析数据得出结论。
电阻R＝5Ω的实验记录
电压U/V
1
2
3
电流I/A
0.2
0.4
0.6
实验结论：在电阻一定的条件下，通过导体的电流与导体两端的电压成正比。
经典例题1　为了探究电流与电压的关系，小迪选取了一个10Ω的定值电阻，用滑动变阻器来改变电阻两端的电压。
(1)小迪连接的电路如图所示，请你帮他将电压表正确接入电路中。
(2)闭合开关前，小迪应将滑动变阻器的滑片P滑到________(选填“A”或“B”)端。
(3)小迪在检查电路连接无误后，应将开关__________________________(选填“断开”或“闭合”)，调节滑动变阻器，观察电压表和________的示数，测量并记下几组数据。
(4)为记录数据，请你在方框内帮小迪设计一个记录实验数据的表格。
(5)在实验过程中，多测几组数据不是为了求平均值，是为了__________________________。
解析：(1)电源由两节干电池组成，电压为3V，电压表选择0～3V量程，电压表要并联在定值电阻两端，电流要从电压表的“＋”接线柱流入，从“－”接线柱流出，如答图所示。(2)为了保护电路，闭合开关前，滑动变阻器的滑片应处于阻值最大处，所以应将滑动变阻器的滑片P滑到A端。(3)在检查电路连接无误后，应将开关闭合，调节滑动变阻器，观察电压表和电流表的示数，测量并记下几组数据。(4)探究电流与电压的关系实验，应记录的是电压值和电流值，表格见答案。(5)在实验过程中，改变了待测电阻两端的电压和通过它的电流，多测几组数据是为了防止测量的偶然性，从而得出电流与电压的普遍规律。
答案：(1)如图所示
(2)A　(3)闭合　电流表　(4)记录实验数据的表格如下表　(5)防止测量的偶然性，从而得出电流与电压的普遍规律
次序
1
2
3
电压U/V
电流I/A
要点二　探究电流与电阻的关系
提出问题：电压一定时，电流与电阻存在怎样的关系？
猜想与假设：因为电阻表示导体对电流阻碍作用的大小，电阻越大，电流会越小，所以电流与电阻可能存在反比关系。
设计实验：研究电流与电阻的关系，要保持电压U不变，改变定值电阻的阻值，并用滑动变阻器调节电路电压，测出多组电流和电阻的对应值，通过分析数据，探究I随R的变化关系。
进行实验：第一步，画出电路图，如图所示。第二步，连接实物图，移动滑片P，使电阻两端的电压为3V，将通过电阻R的电流I和电阻R的阻值填在表格中。第三步，更换定值电阻重复第二步实验。第四步，分析数据得出结论。
电压U＝3V的实验记录
电阻/Ω
5
10
15
电流/A
0.6
0.3
0.2
实验结论：在电压一定的条件下，通过导体的电流与导体的电阻成反比。
说明：
(1)滑动变阻器的作用
在“探究电流与电压关系”的实验中滑动变阻器的作用是：①保护作用；②通过改变滑动变阻器的电阻改变电路中的电流。而在“探究电流与电阻关系”的实验中滑动变阻器的作用是：①保护作用；②通过改变滑动变阻器的电阻，保证定值电阻两端电压不变。
(2)多次实验的目的
在“探究电流与电压关系”和“探究电流与电阻关系”这两个实验中“更换定值电阻重复实验”的含义是不同的，在“探究电流与电压关系”的实验中“更换定值电阻重复实验”目的是使实验结论更具有普遍性；而在“探究电流与电阻关系”的实验中目的是得到在相同电压下多组电流与电阻的数据，便于发现规律。
经典例题2　如图甲是“探究电压一定时电流与电阻关系”的电路图。
(1)按电路图在图乙中连接实物图(电压表选用0～3V量程)。
(2)正确连接电路后，实验步骤如下：
①闭合开关，记录定值电阻的阻值及电流表示数；
②断开开关，换阻值不同的定值电阻；
③闭合开关，记录定值电阻的阻值及电流表示数；
④重复②③步骤。
按上述步骤操作，观察到更换阻值不同的定值电阻，电压表示数分别如图丙、丁、戊所示；图丙电压表的示数为________。
根据各电压表显示的正确示数，指出实验的失误之处________。
解析：(1)根据电路图连接实物图，可以采用“先串后并”的方法，即先将电源、开关、滑动变阻器、定值电阻、电流表顺次连接起来，最后再把电压表并联在电阻的两端，注意连接电流表、电压表时要使电流从表的正接线柱流入、负接线柱流出。(2)电压表读数时要先看接线柱来确定使用的量程，再观察指针位置读出示数，如图丙中，电压表用的是0～3V量程，分度值为0.1V，所以此时电压表示数为1.8V；由于电流的大小是由导体两端的电压和电阻两方面因素共同决定的，所以在探究电流跟电压、电阻的关系时，必须采用控制变量法进行研究，即在探究电流跟电阻的关系时，必须控制电阻两端的电压保持不变，本题中实验步骤的失误之处就是没有做到这一点。
答案：(1)如图所示。
(2)1.8V　每次更换电阻后，未控制电阻两端的电压相同
易错易混警示　电流与电压和电阻的关系叙述
解答有关“电流与电压和电阻的关系”的题目，容易出现以下两方面的错误：
一是在分析电流跟电压、电阻两个变量的关系时，往往忽略了要对变量进行控制，从而使得出的结论缺少条件。电流与电压、电阻的关系是有条件的：在电阻一定时，导体中的电流与导体两端的电压成正比；在电压一定时，导体中的电流与导体的电阻成反比。做题时，同学们往往易忽视其成立的条件：“电阻一定”或“电压一定”。
二是将电流与电压、电阻的因果关系颠倒了，说成“U与I成正比”、“R与I成反比”而出错。电流与电压、电阻间的因果关系不能颠倒，在表述时要注意两点：(1)先有电压后有电流，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　小华同学在探究“电流与电压和电阻关系”的实验时，根据收集到的数据画出了如图所示的图像。下列结论与图像相符的是(　　　)
A. 电阻一定时，电流与电压成正比 B. 电阻一定时，电压与电流成正比
C. 电压一定时，电流与电阻成反比 D. 电压一定时，电阻与电流成反比
解析：由图像可以得出，图像的横坐标表示电压，纵坐标表示电流，因此描述的是电流与电压的关系；图像是一条通过原点的直线，说明电流与电压成正比；在探究“电流与电压的关系”时，应保持电阻不变。综上所述，只有A选项正确。
答案：A
当 堂 检 测
1. 关于电流与电压、电阻的关系，下列说法正确的是(　　)
A. 电阻一定时，电压随电流的增大而减小
B. 电阻一定时，电压随电流的增大而增大
C. 电压一定时，电流随电阻的增大而减小
D. 电压一定时，电阻随电流的增大而减小
2. 小刚同学用如图所示的电路探究“一段电路中电流跟电阻的关系”。在此实验过程中，当电阻R由5Ω更换为10Ω后，为了探究上述问题，他应该采取的唯一操作是(　　)
A. 将电池的个数增加
B. 适当移动滑动变阻器的滑片，使电压表示数保持不变
C. 保持滑动变阻器滑片不动
D. 读出电流表的示数

第2题 第3题
3. 如图所示，是研究电流与电压的关系的电路图，实验时保持电阻不变。在“保持电阻不变”这一步实验时应(　　)
A. 保持R2滑片的位置不动
B. 保持R2两端的电压不变
C. 保持R1不变，调节R2滑片到不同的适当位置
D. 保持电路中电流不变
4. 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5Ω、10Ω、15Ω的电阻进行实验，目的是　 　。如图所示是根据实验数据绘制的图像，由图像可知：电阻一定时，通过导体的电流与加在这段导体两端的电压成 关系；由该图像还能得出电流与 之间的关系。

第4题 第5题
5. 如图是探究电流与电阻的关系的实验电路图，在这个实验中，应确定的自变量是 ，图中滑动变阻器的作用是 。
6. 小明在探究“通过导体的电流跟电压的关系”实验中，根据实验目的设计出实验电路图，并按电路图连接实验器材如图甲所示。
(1)电路中有一根导线未连接，请在图中以笔画线代替导线，将电路连接完整。
(2)连接电路过程中，开关应处于 状态，闭合开关前应将滑动变阻器滑片调至阻值最
的位置。
(3)实验中要控制 不变，通过调节调动变阻器改变电阻两端的 。
(4)电流表和电压表示数记录如下表：
序号
电压表示数U/V
电流表示数I/A
1
1.4
0.14
2
2.2
0.22
3
2.8
表中空白处的电流值如图乙所示，该值为 A。
(5)分析实验数据可得结论：当电阻一定时，　 　。
当堂检测参考答案
1. C 2. B 3. C
4. 阻值最大(或电阻最大；或使电路中电流最小) 使实验结论更具有普遍性(或避免实验结论具有偶然性) 正比 电阻
5. 电阻 保护电路，变换电阻时使其两端的电压保持不变
(1)如图所示。
(2)断开 大 (3)电阻 电压 (4)0.28 (5)通过导体的电流与其两端的电压成正比