1.通過實(shí)驗(yàn)探究掌握導(dǎo)體上電流與導(dǎo)體兩端電壓的關(guān)系;
2.通過實(shí)驗(yàn)探究掌握導(dǎo)體上電流與導(dǎo)體電阻的關(guān)系;
3.進(jìn)一步理解控制變量法在實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng)的應(yīng)用;
4.培養(yǎng)學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)與總結(jié)規(guī)律的基本素養(yǎng)。
【知識(shí)導(dǎo)圖】
【基礎(chǔ)知識(shí)】
知識(shí)點(diǎn)一、探究電流與電壓的關(guān)系
1.實(shí)驗(yàn):探究電流與電壓的關(guān)系
2.注意事項(xiàng)
(1)連接電路時(shí),開關(guān)應(yīng)處于斷開狀態(tài);
(2)為了使得出的結(jié)論更具有普遍性,可換用5Ω、15Ω的電阻重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)步驟;
(3)實(shí)驗(yàn)中可以通過改變串聯(lián)的干電池的個(gè)數(shù)或調(diào)節(jié)學(xué)生電源的電壓,但實(shí)驗(yàn)時(shí)常采用移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片P來達(dá)到改變電壓的目的;
(4)調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器時(shí),要緩慢移動(dòng)滑片,防止電壓表、電流表示數(shù)變化過快;
(5)移動(dòng)滑動(dòng)變阻器滑片過程中,眼睛要緊盯電壓表,當(dāng)電壓表示數(shù)達(dá)到設(shè)定值時(shí),停止移動(dòng)滑片,記錄電流表的示數(shù)。
【典例1】在“探究電流與電壓關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中,圖甲是某實(shí)驗(yàn)小組設(shè)計(jì)的電路,電源電壓3V保持不變。
(1)請(qǐng)用筆畫線代替導(dǎo)線,在圖甲中完成電路連接,要求滑片P向B端滑動(dòng)時(shí),電流表的示數(shù)變?。籣_____
(2)連接電路時(shí),開關(guān)應(yīng)該______。閉合開關(guān)前,滑動(dòng)變阻器的滑片P應(yīng)置于______(選填“A”或“B”)端;
(3)檢查無誤后,閉合開關(guān)發(fā)現(xiàn)電流表幾乎無示數(shù),電壓表示數(shù)接近3V。移動(dòng)滑片P,兩電表示數(shù)均無變化,則電路故障可能是______;
(4)排除故障后,移動(dòng)滑片P到某一位置時(shí)電流表示數(shù)如圖乙所示,此時(shí)通過定值電阻R的電流為______A;
(5)實(shí)驗(yàn)中測(cè)得五組數(shù)據(jù),并繪制出定值電阻R的I﹣U圖像如圖丙所示。由圖像可得:
①實(shí)驗(yàn)中所用定值電阻R的阻值為______Ω;
②實(shí)驗(yàn)結(jié)論:______;
(6)結(jié)合所測(cè)數(shù)據(jù)分析,本實(shí)驗(yàn)所用滑動(dòng)變阻器的最大阻值應(yīng)不小于______Ω。
知識(shí)點(diǎn)二、探究電流與電阻的關(guān)系
【典例2】小海設(shè)計(jì)了“探究電流與電阻的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn),器材如下:電源電壓恒為4.5V,五個(gè)定值電阻R分別為:5Ω、10Ω、15Ω、20Ω及25Ω,滑動(dòng)變阻器、電壓表、電流表、開關(guān)各1個(gè),導(dǎo)線若干。
(1)實(shí)驗(yàn)前,小海發(fā)現(xiàn)電流表出現(xiàn)如圖甲所示情況,造成該現(xiàn)象的原因是_____;
(2)調(diào)整后,按圖乙方式連接好電路;閉合開關(guān)前,應(yīng)將滑動(dòng)變阻器滑片移到最_____(選填“左”或“右”)端;
(3)小海把5Ω的電阻接入電路后,閉合開關(guān),移動(dòng)滑片,當(dāng)電壓表示數(shù)為2.5V時(shí),記錄電流表示數(shù)。斷開開關(guān),保持滑片位置不變,用10Ω的電阻替換5Ω,再次閉合開關(guān),發(fā)現(xiàn)電壓表示數(shù)_____2.5V(選填“大于”、“等于”或“小于”),此時(shí)應(yīng)向_____(選填“左”或“右”)移動(dòng)滑片,同時(shí)注意觀察_____(選填“電流表”或“電壓表”),使其示數(shù)與第一次相同;
(4)根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),小海繪制了如圖丙所示I-R關(guān)系圖像;分析圖像,得出該實(shí)驗(yàn)的結(jié)論是_____;
(5)五個(gè)定值電阻均可按上述要求完成實(shí)驗(yàn),推測(cè)滑動(dòng)變阻器的最大阻值至少為_____Ω。
【方法幫】
題型一:滑動(dòng)變阻器的作用
滑動(dòng)變阻器在兩個(gè)實(shí)驗(yàn)中的作用
相同點(diǎn):限制電流,保護(hù)電路。
不同點(diǎn):探究電流與電壓關(guān)系時(shí),利用滑動(dòng)變阻器改變電阻兩端電壓以獲得多組數(shù)據(jù)(多次實(shí)驗(yàn));探究電流與電阻關(guān)系時(shí),利用滑動(dòng)變阻器使不同電阻兩端電壓相同(控制變量法)。
【典例】滑動(dòng)變阻器通過改變自身接入電路部分的電阻的方式,起到控制電路的作用。滑變阻器在“探究電流與電壓的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)中,除了保護(hù)電路,還起到的作用是( )。
A.改變定值電阻兩端的電壓,以便收集多組數(shù)據(jù);
B.保持定值電阻兩端的電壓不變;
C.調(diào)節(jié)定值電阻兩端的電壓,使其達(dá)到額定電壓;
D.調(diào)節(jié)定值電阻的電流,改變定值電阻的電功率
題型二:電流與電壓關(guān)系圖像
【典例】在“探究電流與電壓的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中,小軍分別畫出了電阻R1和R2的I-U圖像如圖所示,下列說法正確的是( )。
A.當(dāng)R1與R2兩端的電壓為0時(shí),它們的電阻也為0;
B.用不同的電阻研究電流與電壓的關(guān)系得出的結(jié)論不一樣;
C.在電阻一定時(shí),導(dǎo)體兩端的電壓與通過導(dǎo)體的電流成正比;
D.R1與R2的阻值之比為1:2
題型三:探究電流與電壓關(guān)系
【典例】某同學(xué)在“探究電流與電壓的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中。
(1)請(qǐng)用筆畫線表示導(dǎo)線,將甲圖中的實(shí)物圖連接完整,要求滑片P向B端滑動(dòng)時(shí),滑動(dòng)變阻器連入電路的電阻變大;
(2)閉合開關(guān)前,發(fā)現(xiàn)電流表指針在零刻線左端,接下來應(yīng)進(jìn)行的操作是___________;
(3)正確連接電路后,閉合開關(guān),移動(dòng)滑片P到某一位置時(shí)電流表示數(shù)如圖乙所示,此時(shí)通過電阻的電流為___________A;若要增大電阻兩端的電壓,應(yīng)將滑片P向___________(選填“A”或“B”)端移動(dòng)。
(4)實(shí)驗(yàn)中測(cè)得多組數(shù)據(jù)如表。分析表中數(shù)據(jù)可得:電流與電壓的關(guān)系是___________。
題型四:探究電流與電阻關(guān)系
【典例】在“探究電流與電壓和電阻的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中,有如下器材:電壓表、電流表、滑動(dòng)變阻器、開關(guān)、三節(jié)干電池、定值電阻R(分別為5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、25Ω)、導(dǎo)線若干。小明在實(shí)驗(yàn)時(shí)連接的電路如圖甲所示。
(1)畫出圖甲中的實(shí)驗(yàn)電路圖;( )
(2)在“探究電流與電壓的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)中,將10Ω的電阻接入電路中進(jìn)行實(shí)驗(yàn);
①閉合開關(guān)前,要將滑動(dòng)變阻器滑片移至___________(填“C”或“D”)端;電路中滑動(dòng)變阻器起到保護(hù)電路元件安全和___________的作用;
②閉合開關(guān)S,無論如何移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片P,發(fā)現(xiàn)電流表示數(shù)幾乎為零,電壓表示數(shù)約為3V。此時(shí),電路出現(xiàn)的故障可能是___________;小明排除故障后繼續(xù)實(shí)驗(yàn),得到如表中數(shù)據(jù),請(qǐng)?jiān)趫D乙中描點(diǎn)并畫出此電阻的I-U圖像;( )
(3)在“探究電流與電阻的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)中:
①電路中滑動(dòng)變阻器起到保護(hù)電路元件安全和的___________作用;
②小明先將R=10Ω的電阻接入,閉合開關(guān),調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的滑片,直到電壓表示數(shù)為2.5V,記下電流表示數(shù);接著在滑動(dòng)變阻器的滑片位置不變情況下,把R換為15Ω的電阻時(shí),應(yīng)向___________(填“C”或“D”)方向移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片P,才能使電壓表示數(shù)為2.5V,同時(shí)記下電流表的示數(shù)。若要使所給的5個(gè)定值電阻分別接入電路中都能正常進(jìn)行實(shí)驗(yàn),應(yīng)該選取至少標(biāo)有___________Ω的滑動(dòng)變阻器,要求寫出計(jì)算過程;
③根據(jù)多次測(cè)量數(shù)據(jù)描繪出電流隨電阻變化的曲線如圖丙所示,由圖像得出的結(jié)論是___________。
【中考幫】
考點(diǎn)一:探究電流與電壓的關(guān)系
【典例】(2022·江西)探究電流與電壓的關(guān)系
【提出問題】電流與電壓有怎樣的關(guān)系呢?
【猜想與假設(shè)】依據(jù)電壓是形成電流的原因,猜想:通過導(dǎo)體的電流隨著導(dǎo)體兩端的電壓增大而______;
【設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)】如圖所示,是該實(shí)驗(yàn)的電路圖。請(qǐng)判斷虛線框內(nèi)的電表,它們的符號(hào)分別是:甲______乙______;
【進(jìn)行實(shí)驗(yàn)】按電路圖連接電路,閉合開關(guān),電流表針位置如圖所示,此時(shí)電流表的示數(shù)為______A。保持電阻R=5Ω不變,移動(dòng)滑片,測(cè)得的幾組數(shù)據(jù)如下表所示;
【分析與論證】請(qǐng)?jiān)谙聢D的坐標(biāo)軸上制定標(biāo)度:把上表中的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)在坐標(biāo)系中描點(diǎn),并繪出圖像______;
【結(jié)論】在電阻一定的情況下,通過導(dǎo)體的電流與導(dǎo)體兩端的電壓成______。
該題要求同學(xué)們能根據(jù)已有的科學(xué)探究方案,使用基本器材獲得實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),并能對(duì)科學(xué)探究過程進(jìn)行反思和評(píng)估,這是物理核心素養(yǎng)的科學(xué)探究的體現(xiàn)。
考點(diǎn)二:探究電流與電阻的關(guān)系
【典例】(2022·荊州)某學(xué)習(xí)小組計(jì)劃探究電流與電阻的關(guān)系??晒┦褂玫膶?shí)驗(yàn)器材有:電源(電壓恒為6V)、電流表、電壓表、滑動(dòng)變阻器、開關(guān)各一個(gè),阻值分別為5Ω、15Ω、25Ω的定值電阻各一個(gè)、導(dǎo)線若干。
(1)連接電路時(shí)開關(guān)應(yīng)該_________(選填“斷開”或“閉合”)。
(2)如圖甲所示的實(shí)物電路中存在錯(cuò)誤,小蘭發(fā)現(xiàn)只需要改接一根導(dǎo)線就可以了,請(qǐng)?jiān)谀且桓e(cuò)誤的導(dǎo)線上畫“×”,再畫線把它改到正確的位置上_________。(導(dǎo)線不允許交叉)
(3)圖乙是小組根據(jù)測(cè)得的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)繪制的電流I隨電阻R的變化圖像,由圖像可知電阻R兩端的電壓為________V,為保證分別使用三個(gè)定值電阻均能順利完成實(shí)驗(yàn),滑動(dòng)變阻器的最大阻值至少是_________Ω。
該題要求同學(xué)們能根據(jù)已有的科學(xué)探究方案,使用基本器材獲得實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),并能對(duì)科學(xué)探究過程進(jìn)行反思和評(píng)估,這是物理核心素養(yǎng)的科學(xué)探究的體現(xiàn)。
【作業(yè)幫】
一、基礎(chǔ)練(知識(shí)鞏固)
1.下列說法正確的是( )。
A.當(dāng)加在導(dǎo)體兩端的電壓改變時(shí),電壓與電流的比值也隨著改變;
B.用不同的導(dǎo)體研究電流和電壓的關(guān)系,得到的結(jié)論不一樣;
C.相同的電壓加在電阻不同的導(dǎo)體兩端,電流一定相同;
D.同一導(dǎo)體,兩端電壓越大,通過電流也越大
2.某同學(xué)在探究“電流跟電壓、電阻的關(guān)系”時(shí),根據(jù)收集到的數(shù)據(jù)畫出了如圖所示的一個(gè)圖象。下列結(jié)論與圖象相符的是( )。
A.電阻一定時(shí),電流隨著電壓的增大而增大;
B.電阻一定時(shí),電壓隨著電流的增大而增大;
C.電壓一定時(shí),電流隨著電阻的增大而減小;
D.電壓一定時(shí),電阻隨著電流的增大而減小
3.研究電流與電壓關(guān)系時(shí),用如圖所示的電路,要求“保持電阻不變”,在進(jìn)行“保持電阻不變”這一步驟時(shí),實(shí)驗(yàn)要求是( )。
A.保持的滑片位置不動(dòng);
B.保持R的電壓不變;
C.保持R不變,調(diào)節(jié)的滑片到不同位置;
D.保持電路中的電流不變
4.在某一溫度下,連接在電路中的兩段導(dǎo)體A和B中的電流與其兩端電壓的關(guān)系如圖所示,由圖中信息可知( )。
A.A導(dǎo)體的電阻為10Ω;
B.A導(dǎo)體的電阻大于B導(dǎo)體的電阻;
C.A導(dǎo)體兩端電壓為3V時(shí),通過A導(dǎo)體的電流為0.6A;
D.B導(dǎo)體兩端電壓為0V時(shí),B導(dǎo)體的電阻也為0Ω
5.如圖所示為探究“電流與電阻關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)電路圖,每次實(shí)驗(yàn)必須保持大小不變的是( )。
A.電壓表的示數(shù)B.電流表的示數(shù)
C.定值電阻的阻值D.滑動(dòng)變阻器的阻值
6.小雨用如圖所示的電路研究導(dǎo)體電壓一定時(shí),通過導(dǎo)體中的電流跟導(dǎo)體電阻的關(guān)系,其中為定值電阻.閉合開關(guān)后,記下電流表的示數(shù);他第二次實(shí)驗(yàn)時(shí)僅將定值電阻的阻值換成,閉合開關(guān)后,記下電流表的示數(shù),結(jié)果發(fā)現(xiàn).由此,他認(rèn)為導(dǎo)體兩端電壓一定時(shí),電流跟電阻不成反比,他的結(jié)論是________(選填“正確”或“錯(cuò)誤”)的,其原因是_______________________。
7.在探究“電流與電壓和電阻的關(guān)系”時(shí),采用的科學(xué)方法是________。探究電流與電壓的關(guān)系時(shí),保持________不變,改變電壓;探究電流與電阻的關(guān)系時(shí),保持________不變,改變電阻。
8.小月探究“電路中電阻箱兩端電壓U 與通過它的電流I 的關(guān)系”時(shí),記錄的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如表。請(qǐng)根據(jù)表中數(shù)據(jù)歸納判斷:當(dāng)I=0.3A時(shí),U=______V。
二、綜合練(能力提升)
9.某同學(xué)利用如圖所示的電路探究“電流與電壓、電阻的關(guān)系”,下列有關(guān)說法錯(cuò)誤的是( )。
A.實(shí)驗(yàn)開始時(shí),滑動(dòng)變阻器的滑片處于最大值端,作用是使電路中的電流最小,可以保護(hù)電路;
B.探究通過導(dǎo)體的電流與導(dǎo)體兩端電壓關(guān)系時(shí),可調(diào)節(jié)滑片,使電壓表的示數(shù)產(chǎn)生變化;
C.實(shí)驗(yàn)中,多次測(cè)量是為了減小實(shí)驗(yàn)誤差;
D.在探究通過導(dǎo)體的電流與導(dǎo)體的電阻關(guān)系時(shí),當(dāng)將由換成時(shí),相比上一次實(shí)驗(yàn),應(yīng)將滑動(dòng)變阻器接入阻值調(diào)大,才能使電壓表示數(shù)不變
10.某同學(xué)利用如圖甲所示的電路進(jìn)行實(shí)驗(yàn),電源電壓恒為3V,更換5個(gè)定值電阻,得到如圖乙所示的圖像以下有關(guān)敘述正確的是( )。
A.該同學(xué)研究的是電流和電壓的關(guān)系;
B.實(shí)驗(yàn)中電壓表的示數(shù)保持0.5V不變;
C.滑動(dòng)變阻器阻值變化范圍為;
D.將從5換成10后,應(yīng)將滑片P向左移
11.利用如圖甲所示的電路探究電流和電阻的關(guān)系,電源電壓保持3V不變,分別將5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、25Ω的定值電阻R連入電路,按實(shí)驗(yàn)要求測(cè)得通過各定值電阻的電流描繪出如圖乙所示的圖象,則下列判斷正確的是( )。
A.實(shí)驗(yàn)中電壓表的示數(shù)保持3V不變;
B.當(dāng)R的電阻為10Ω時(shí),通過R的電流為0.2A;
C.滑動(dòng)變阻器連入電路的阻值范圍為1~5Ω;
D.將R從5Ω換成10Ω后,應(yīng)將滑片向左移
12.在“探究通過導(dǎo)體的電流與電壓和電阻的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)中,有如下器材:電壓表、電流表、滑動(dòng)變阻器、開關(guān)、兩節(jié)干電池、定值電阻R(分別為5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、25Ω)、導(dǎo)線若干。小明在實(shí)驗(yàn)時(shí)連接的電路如圖所示。
(1)在探究“電流與電壓的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)中:
①閉合開關(guān)前,要將滑動(dòng)變阻器滑片移至 ___________ (填“A”或“B”)端;
②閉合開關(guān)S,無論如何移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片P,發(fā)現(xiàn)電流表示數(shù)幾乎為零,電壓表示數(shù)約為3V,此時(shí),電路出現(xiàn)的故障可能是 ___________ ;小明排除故障后繼續(xù)實(shí)驗(yàn)。
(2)在探究“電流與電阻的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)中:
①靜儀先將R=10Ω的電阻接入,閉合開關(guān),調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的滑片,直到電壓表示數(shù)為2.5V,記下電流表示數(shù);接著在滑動(dòng)變阻器的滑片位置不變,把R換為15Ω的電阻時(shí),應(yīng)向 ___________ (填“A”或“B”)方向移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片P,才能使電壓表示數(shù)為2.5V,同時(shí)記下電流表的示數(shù);
②若要使所給的5個(gè)定值電阻分別接入電路中都能正常進(jìn)行實(shí)驗(yàn),應(yīng)該選取至少標(biāo)有 ___________ Ω的滑動(dòng)變阻器;
(3)若繼續(xù)使用該實(shí)驗(yàn)電路,還可以進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)有 ___________ (只要求填寫一個(gè)實(shí)驗(yàn)名稱)。
三、培優(yōu)練(挑戰(zhàn)自我)
13.在“探究電流跟電壓、電阻關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中,同學(xué)們繪制的四條圖線如圖,正確的是( )。
A.B.C.D.
14.小剛用圖所示電路探究“一段電路中電流跟電阻的關(guān)系”,在此實(shí)驗(yàn)過程中,當(dāng)A、B兩點(diǎn)間的電阻由5Ω更換為10Ω后,為了探究上述問題,他應(yīng)該采取的唯一操作是( )。
A.保持變阻器滑片不動(dòng)B.將變阻器滑片適當(dāng)向左移動(dòng)
C.將變阻器滑片適當(dāng)向右移動(dòng)D.適當(dāng)增加電池的節(jié)數(shù)
15.如圖甲所示是“探究電流與電阻的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)電路(電源電壓恒為4.5V)。
(1)閉合開關(guān)前,應(yīng)將滑動(dòng)變阻器的滑片置于___端(選填“A”或“B”),閉合開關(guān)進(jìn)行實(shí)驗(yàn),此時(shí)電流表指針位置如圖乙所示,其示數(shù)為______A;電壓表的指針位置如圖丙所示,其示數(shù)為______V;
(2)然后將接入電路的阻值由10Ω換為20Ω,滑動(dòng)變阻器的滑片方向______(選填“A”或“B”)端移動(dòng),這一過程中眼睛要一直觀察______表示數(shù)的變化。直到其示數(shù)為______為止;

(3)根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),作出I—R圖像如圖丁所示,分析圖像得出的結(jié)論是:______;
(4)如果實(shí)驗(yàn)提供200Ω電阻,試問:能否用電阻進(jìn)行實(shí)驗(yàn)______;原因是______。提出問題
電阻一定時(shí),通過導(dǎo)體的電流與導(dǎo)體兩端的電壓存在什么關(guān)系
猜想與假設(shè)
由電壓可知,電壓時(shí)產(chǎn)生的電流的原因,同一個(gè)小燈泡,在以一節(jié)干電池供電時(shí),小燈泡發(fā)光較暗,用兩節(jié)干電池供電時(shí),小燈泡發(fā)光較亮,所以有兩種猜想:①導(dǎo)體兩端電壓越大,導(dǎo)體中電流越大;②通過導(dǎo)體的電流與導(dǎo)體兩端電壓成正比。
設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)
運(yùn)用控制變量法,控制導(dǎo)體(電阻)的阻值不變,通過調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器改變電阻兩端電壓,觀察并記錄電流表的示數(shù),分析電流隨電壓的變化規(guī)律。實(shí)驗(yàn)電路如圖所示。
實(shí)驗(yàn)器材
電壓表、電流表、滑動(dòng)變阻器、10Ω的定值電阻、電源、開關(guān)、導(dǎo)線若干
進(jìn)行實(shí)驗(yàn)
(1)按照電路圖連接實(shí)物電路。
(2)閉合開關(guān)前檢查電路中各元件的連接是否正確,并將滑動(dòng)變阻器的滑片移動(dòng)定值最大處。
(3)電路連接無誤后閉合開關(guān),移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片,使電壓表示數(shù)分別為1V、2.0V、3.0V、4.0V、5.0V、6.0V,從電流表上讀出相應(yīng)的電流值,并記錄在表中。
定值R/Ω
10Ω
電壓U/V
1.0
2.0
3.0
4.0
5.0
6.0
電流I/A
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
(4)在坐標(biāo)系中,根據(jù)各電流值與對(duì)應(yīng)的電壓值描點(diǎn),并用平滑曲線連接各點(diǎn),畫出I-U關(guān)系圖像,如圖所示。
分析論證
分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和I-U圖像可以看出:定值一定時(shí),通過電阻的電流與其兩端電壓有關(guān),電流隨電壓的最大而增大;電壓變?yōu)樵瓉淼膸妆?,電流也變?yōu)樵瓉淼膸妆叮娏髋c電壓的比值為一定值。
實(shí)驗(yàn)結(jié)論
在電壓一定的情況下,通過導(dǎo)體的電流與導(dǎo)體兩端電壓成正比,即電阻R不變時(shí),
列表法分析數(shù)據(jù)和圖像法分析數(shù)據(jù)
(1)列表法分析數(shù)據(jù)
將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)整理列表,如實(shí)驗(yàn)中所示,觀察可知,第一行的數(shù)據(jù)均為對(duì)應(yīng)第二行數(shù)據(jù)的10倍大小,,即電阻一定時(shí),電流與電壓成正比。
(2)圖像法分析數(shù)據(jù)
第一步:畫出坐標(biāo)軸,在坐標(biāo)系上標(biāo)出合適的標(biāo)度;
第二步:將各坐標(biāo)點(diǎn)在坐標(biāo)系中標(biāo)出(可以用“·”“×”等符號(hào));
第三步:用平滑的曲線連接各點(diǎn),即可得到實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)圖像。
圖像法可以很清晰地呈現(xiàn)物理量之間的線性、周期性等關(guān)系,也可以使物理問題簡單明了。如本實(shí)驗(yàn)中,I-U圖像為一條過原點(diǎn)的直線,即說明當(dāng)電阻不變時(shí),I、U成正比關(guān)系。
教材深挖:敘述該實(shí)驗(yàn)結(jié)論時(shí)的注意事項(xiàng)
(1)該結(jié)論不能說成“電阻一定時(shí),電壓跟電流成正比”,因?yàn)槲锢砹恐g存在一定的因果關(guān)系,這里電壓是原因,電流是結(jié)果,即因?yàn)閷?dǎo)體兩端加了電壓,導(dǎo)體中才有電流,不是因?yàn)閷?dǎo)體中有電流,導(dǎo)體兩端才有電壓。
(2)在敘述時(shí),一定要注意結(jié)論成立的前提條件是“電阻一定”,不能將其漏掉。
提出問題
電壓一定時(shí),導(dǎo)體中的電流與導(dǎo)體的電阻存在什么關(guān)系
猜想與假設(shè)
因?yàn)殡娮璞硎緦?dǎo)體對(duì)電流的阻礙作用的大小,所以電流與電阻的關(guān)系有兩種猜想:①導(dǎo)體電阻越大,通過的電流越小;②通過導(dǎo)體的電流與導(dǎo)體的電阻成反比。
設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)
(1)要研究電流與電阻的關(guān)系,需要改變接入電路的電阻的大小,在實(shí)驗(yàn)時(shí)更換不同阻值的電阻接入電路即可;
(2)在該實(shí)驗(yàn)中,更換電阻后要控制電阻兩端電壓不變,我們可以在電路中串聯(lián)一個(gè)滑動(dòng)變阻器,通過調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器使不同的電阻兩端電壓相等;
(3)實(shí)驗(yàn)電路圖如圖所示。
實(shí)驗(yàn)器材
電壓表、電流表、滑動(dòng)變阻器、電源、開關(guān)各一個(gè),阻值為5Ω、10Ω、15Ω的定值電阻各一個(gè),導(dǎo)線若干
進(jìn)行實(shí)驗(yàn)與收集證據(jù)
(1)按實(shí)驗(yàn)電路圖連接實(shí)物電路,將5Ω電阻接入電路中;
(2)閉合開關(guān)前,檢查電路中各元件的連接是否正確,并將滑動(dòng)變阻器短片移到阻值最大處;
(3)確定電路連接無誤后,閉合開關(guān),調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的滑片,是一點(diǎn)半示數(shù)為3V,再讀出電流表的示數(shù)并填入表中;
(4)斷開開關(guān),將阻值為5Ω的定值電阻更換為10Ω、15Ω的定值電阻,調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的滑片,是電壓表示數(shù)保持在3V不變,分別讀出對(duì)應(yīng)電流表的讀數(shù)并填入表中;
電壓U/V
3V
電阻R/Ω
5
10
15
電流I/A
0.6
0.3
0.2
(5)在坐標(biāo)系中,根據(jù)各電流值和對(duì)應(yīng)的電阻值描點(diǎn),并用平滑的曲線連接各點(diǎn),畫出I-R關(guān)系圖像,如圖所示。
分析論證
分析數(shù)據(jù)和I-R關(guān)系圖像可以看出:電壓一定時(shí),通過電阻的電流與其阻值有關(guān),電阻變?yōu)樵瓉淼膎倍,電流就變?yōu)樵瓉淼?/n,電流與電阻的乘積為一定值。
實(shí)驗(yàn)結(jié)論
在電壓一定的情況下,通過導(dǎo)體的電流與導(dǎo)體的電阻成反比,即U不變時(shí),I1R1=I2R2。
換大調(diào)大、換小調(diào)小
實(shí)驗(yàn)中,如果將原來的電阻更換為阻值更大的電阻,應(yīng)將滑動(dòng)變阻器的阻值調(diào)大,可使新?lián)Q上的電阻兩端電壓等于原電阻兩端電壓;同理,如果更換一個(gè)阻值較小的電阻,應(yīng)將滑動(dòng)變阻器的阻值調(diào)小。
教材深挖:敘述該實(shí)驗(yàn)結(jié)論時(shí)的注意事項(xiàng)
(1)不能說導(dǎo)體的電阻與通過它的電流成反比,因?yàn)閷?dǎo)體的電阻是導(dǎo)體本身的一種性質(zhì),與通過它的電流大小無關(guān),不會(huì)因?yàn)閷?dǎo)體中電流的最大或減小而發(fā)生改變。
(2)一定要注意“電流跟電阻成反比”成立的前提條件是“電壓一定”。
電壓/V
0.5
1
1.5
2
2.5
電流/A
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
電壓U/V
1.0
1.5
2.0
2.5
電流I/A
0.10
0.16
0.20
0.24
實(shí)驗(yàn)序號(hào)
1
2
3
4
5
電壓U/V
0.5
1.0
1.5
20
2.5
電流I/A
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
I/A
0.6
0.8
1.0
1.2
1.4
1.6
U/V
9
8
7
6
5
4

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