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探究：电流与电压、电阻的关系
第二节
第十六章 探究电路
（沪科版）九年级
全
01
课标解读
02
学习目标
03
激趣导入
04
实验探究
05
分析讨论
06
归纳总结
07
讨论交流
11
作业布置
10
课堂小结
09
练习与应用
08
知识拓展
课标解读
根据2022年新课标的要求，学生需要探究电流与电压、电阻之间的关系，这是电学中的核心实验之一
通过实验操作，能准确说出电流与电压、电阻的定量关系（欧姆定律），并能运用该关系解释简单电路现象；学会使用电流表、电压表、滑动变阻器完成探究实验，掌握实验数据的收集与处理方法。
学习目标
1.能完成“探究电流与电压、电阻的关系”实验；
2.能在规划、实验步骤时自觉运用、控制变量法，能收集、证据，得出结论，能按要求完成实验报告；
3.能理解欧姆定律，并能运用其说明生产生活中的有关现象。
激趣导入
同学们，为什么同一节干电池，能让小台灯亮很久，接电动玩具车却很快就没电？为什么给充电宝充电时，用原装线充得快，换根旧线就慢得让人着急？
这些藏在电线里的“速度谜题”，答案就藏在电流、电压和电阻的互动里。今天我们就来探究电流与电压、电阻的关系。
实验探究
一、实验：探究电流与电压、电流的关系
1.实验目的
（1）探究电阻一定时，电流与电压的关系。
（2）探究电压一定时，电流与电阻的关系。
2.提出问题
（1）电阻一定时，电流与电压存在怎样的关系？
（2）电压一定时，电流与电阻存在怎样的关系？
3.猜想与假设
（1）因为电压是形成电流的原因，若电阻一定，可能电压越大，电流越大。
（2）因为电阻对电流有阻碍作用，若电压一定时，可能电阻越大，电流越小。
4.实验设计
（1）实验方法：控制变量法
实验探究
①探究电流跟电压的关系时，保持电路中的电阻不变，通过调节滑动变阻器接入电路中的阻值大小来改变电阻两端的电压。
实验电路图
②探究电流跟电阻的关系时，通过调节滑动变阻器使电阻两端的电压不变，分别换用不同阻值的电阻接入电路，探究电流与电阻的关系。
R，
R
S
实验探究
5.实验器材
电源、电流表、电压表、开关、滑动变阻器、不同阻值的定值电阻、导线若干。
R，
R
S
实验探究
6.实验步骤
（1）保持电阻不变，探究电流随电压的变化
①按电路图把一个10Ω的定值电阻连接电路。
②闭合开关前，检查电路中各元件的连接是否正确，将滑动变阻器的滑片调到阻值最大处。
③调节滑动变阻器使电阻两端的电压分别为 1V、2V、3V，读出此时相应的电流值记入下表中。
实验探究
实验探究
分析讨论
电阻R/Ω 10
电压U/V 1.0 2.0 3.0
电流I/A 0.1 0.2 0.3
实验数据记录
思考：分析实验数据你发现了什么规律？能得到什么实验结论？
分析讨论
分析实验数据发现，电流与电压有关，电流随电压的增大而增大，并且成正比。
结论：当导体电阻不变时，通过导体的电流跟导体两端的电压成正比。
实验探究
（2）探究电压一定时，电流与电阻的关系
①根据电路图连接电路。连接电路时开关应断开，滑动变阻器的滑片移到阻值最大位置。
②把阻值为15Ω的定值电阻接入电路，闭合开关，调节滑动变阻器，使电压表示数为2V保持不变，读出电流表的示数，记录在下面的表格中。
③把阻值为15Ω的定值电阻分别更换为10Ω、5Ω的定值电阻，调节滑动变阻器，使电压表示数保持2V不变，读出电流表的示数，记录在下面的表格中。
实验探究
分析讨论
电压U/V 2
电阻R/Ω 15 10 5
电流I/A 0.14 0.19 0.4
实验数据记录
5
10
15
20
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
思考：分析实验数据你发现了什么规律？能得到什么实验结论？
R
I
分析讨论
分析实验数据发现，电流与电阻有关，电流随电阻的增大而减小，在误差允许的范围内电流与电阻的乘积为一定值，说明电流与电阻并且成反比。
5
10
15
20
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
R
I
如何画出电压不变时，电流随电阻的倒数变化的图像？
归纳总结
结论:电压一定时，导体中的电流与导体的电阻成反比，也可以说成，电压一定时，导体中的电流与导体电阻的倒数成正比。
0.2
0.1
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
I
电压U/V 2
电阻R/Ω 15 10 5
电阻 0.07 0.1 0.2
电流I/A 0.14 0.19 0.4
归纳总结
7.实验结论
通过以上实验，你能总结出电流随电压、电阻变化的规律吗？
大量实验表明：
当导体电阻不变时，通过导体的电流与导体两端的电压成正比；当导体两端电压不变时，通过导体的电流与导体的电阻成反比。
讨论交流
通过以上实验，你能说一说滑动变阻器在实验中的作用吗？
① 保护电路；
② 探究 “电流与电压关系” 时调节电压；
③探究 “电流与电阻关系” 时保持电压不变。
R，
R
S
新知探究
8.注意事项
（1）闭合开关前须将滑动变阻器调到最大阻值处，目的是保护电路，避免电路被烧坏。
（2）使R两端的电压（电阻）成整数倍变化是为了便于寻找通过R的电流与R两端电压（ R的阻值）的关系，在调节过程中不要忘了观察电流表示数的变化，以免烧坏电流表。
（3）得到多组数据是为了寻找规律，使实验结论具有普遍性。
新知探究
二、欧姆定律
1. 欧姆定律的内容
一段导体中的电流，跟加在这段导体两端的电压成正比，跟导体的电阻成反比。
2.欧姆定律的公式是：I= ，
变形式：U=IR，=
电压 U：伏特，符号 V； 电阻 R：欧姆，符号 Ω；电流 I：安培，符号 A 。
分析讨论
由欧姆定律I=变形可得=。故可以得到导体电阻跟通过的电流成正比，跟导体两端的电压成反比。这种观点是否正确？
答:这种说法不对。
导体的电阻是导体本身的一种特性，只跟导体的材料、长度、横截面积和温度有关，跟导体两端的电压和通过导体的电流无关。
新知探究
3.对欧姆定律的理解
（1）欧姆定律反映同一时刻、同一段电路中I、U、R之间的关系。
（2）I、U、R必须使用国际单位制中的单位，即分别为V、Ω、A。
（3）仅适用于纯电阻电路（如电阻、灯泡），不适用于含电动机、二极管等非纯电阻元件的电路。
知识拓展
欧姆是德国物理学家。他在物理学中的主要贡献是发现了欧姆定律。当时还没有测量电流的仪器，欧姆为解决这一难题付出了艰辛的劳动，他巧妙地利用电流的磁效应设计制作了一个电流测量装置并用于研究。他能够完成这些精细的制作和精确的实验，主要得益于他有强烈的好奇心和执着的探究精神。
新知探究
4.用欧姆定律进行计算的一般步骤
①读题、审题(注意已知量)；
②根据题意在电路图上标明已知量的符号、数值和未知的符号；
③根据电路的连接方式及串、并联电路的电流、电压特点，选用物理公式进行计算(书写格式要完整，规范)。
新知探究
例题：某电熨斗在 220 V 电压下工作时，其电热丝的电阻为 96.8 Ω。此时通过该电熨斗电热丝的电流是多大？
电熨斗
分析：已知电熨斗工作时的电压 U 和电阻 R，根据欧姆定律就能求出电热丝工作时的电流。
解：由题意，电熨斗工作时的电压 U=220 V，电阻R =96.8 Ω。
根据欧姆定律，在电熨斗工作时，通过电热丝的电流为：
I= = ≈ 2.3 A
所以，此时通过该电熨斗电热丝的电流约为 2.3 A。
分析讨论
讨论：查阅资料，了解电熨斗工作时的电流值，检验此题设计及计算结果是否合理。
电熨斗工作时的电流值取决于其额定电压和额定功率。
“220V 550W”电熨斗：正常工作时的电流约为2.5A。
“220V 500W”电熨斗：正常工作时的电流约为2.27A。
“220V 800W”电熨斗：正常工作时的电流约为3.6A。
“220V 1100W”电熨斗：正常工作时的电流约为5A。
所以此题设计及计算结果是合理的。
分析讨论
电流表自身的电阻很小，电压表自身的电阻很大。电流表不可以直接连接在电源两极，而电压表可以。学习了欧姆定律后，你能说出这样规定的原因吗？
答案：电流表自身的电阻很小，当直接连接在电源两极上时，由欧姆定律I= 可知通过电流表的电流很大，会烧坏电流表。而电压表的电阻很大，当直接连接在电源两极上时，由欧姆定律I=可知通过电压表的电流很小，不会损坏电压表。
4.欧姆定律的应用
呼吸式酒精检测仪中的气敏元件，就是利用不同酒精浓度引起元件电阻的变化，从而引起电路中电流等的变化，由此检测驾驶员是否酒后驾车。
酒精检测仪
新知探究
知识拓展
练习与应用
1.如图所示电路，电源电压保持不变，闭合开关S，将滑动变阻器的滑片P向b端移动，则在移动过程中（ ）
A．R1与R2 串联
B．电压表V示数变大
C．电流表 A2示数变大
D．电压表V的示数与电流表A2 的示数比值不变
D
练习与应用
2.如图所示是探究“通过导体的电流大小与导体电阻大小的关系”的电路图。下列说法正确的是（　　）
A．闭合开关前，滑动变阻器的滑片应置于最左端
B．实验中，应控制定值电阻两端的电压不变
C．实验中，滑动变阻器的主要作用是控制通过定
值电阻的电流不变
D．把定值电阻由5Ω更换为10Ω时，滑动变阻器的
滑片应向左移动
B
练习与应用
3. 一个定值电阻，阻值为200 Ω，接在电压为12 V的电源上，则通过它的电流为_______mA.若要通过它的电流为0.15 A，则需要在电阻两端加上_______V的电压.当此电阻两端电压为0时，它的阻值为_______Ω，通过它的电流为_______A.。
60
30
200
0
一、电流与电压、电阻的关系
当导体电阻不变时，通过导体的电流与导体两端的电压成正比；当导体两端电压不变时，通过导体的电流与导体的电阻成反比。
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，跟导体的电阻成反比。
2.公式：I= ，变形式：U=IR，=
课堂小结
作业布置
1.完成课后巩固练习。
2. 完成“探究电流与电压、电阻的关系”的实验报告，请在报告中展示实验设计、实验步骤、数据处理的信息（如图像）以及不同步骤对应的结论。
https://www.21cnjy.com/recruitment/home/fine

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