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第二节 探究：电流与电压、电阻的关系
十六章 探究电路
沪科版2024
核心素养1
电流与电压、电阻的关系
物理观念
知道电路中电流与电压和电阻的关系
学习用图象的方法来表示和研究物理规律
科学思维
观察法、控制变量法、图像法
科学探究
会同时使用电压表和电流表测量一段导体两端的电压和其中的电流
会用滑动变阻器改变部分电路两端的电压或使电阻两端电压不变
科学态度与责任
培养使用电学仪器的技能和合作意识
核心素养2
欧姆定律
物理观念
理解欧姆定律的内容及表达式；
能运用欧姆定律分析解决简单的电路问题。
科学思维
通过计算，学会解答电学计算题的一般方法，培养学生的逻辑思维能力以及解答电学问题的良好习惯。
科学探究
通过实验探究电流跟电压、电阻的定量关系，分析归纳得到欧姆定律
科学态度与责任
在实验探究中，学习科学家研究问题的方法，培养严谨的习惯和实事求是的态度；
通过了解物理学知识对人类生活和社会发展的影响，培养正确的科学价值观。
在如图所示的电路中，当通过增加电池的节数来增加电阻器两端的电压时，我们会发现通过电阻器的电流增大。另外，通过前面的学习我们知道:电阻表示导体对电流的阻碍作用，当电压一定时，电阻越大，电流越小。通过导体的电流与加在它两端的电压及导体的电阻之间存在怎样的定量关系呢 你有怎样的猜想
导入新课
我们可以通过实验来寻找三者之间的关系。电压、电阻的改变都会引起电流的变化。实验时，应先保持某一个量不变，如电阻不变，研究通过导体的电流与导体两端电压的关系，然后保持导体两端的电压不变研究通过导体的电流与电阻的关系。
控制变量法
探究电流与电压的关系时，需要控制电阻不变；
探究电流与电阻的关系时，需要控制导体两端的电压不变。
导入新课
科学探究：影响电流大小的因素
提出问题：电流的大小与哪些因素有关？
猜想与假设：
制定计划与设计实验：
1.实验方法：控制变量法
2.实验器材：
实验探究
3.实验电路图：
根据电路图，连接实物图
实验探究
【实验过程】
按设计的电路图连接电路，测量并记下几组电压和电流值，将它们填写在表中。
注意事项：
连接电路时开关应断开；
闭合开关前，滑动变阻器的滑片应移到阻值最大的位置。
检查电路连接无误后闭合开关，移动滑动变阻器的滑片，改变电压表示数（成整数倍增加），读出相应的电流表示数，并记录在表中。
实验探究
保持电阻不变时，研究电流随电压的变化 实验序号 R/Ω U/V I/A
1 5
2 5
3 5
进行实验与收集证据：
1.保持电路中的电阻不变，改变电阻两端的电压，探究通过电阻的电流是怎样随它两端的电压变化的。
把收集到的数据整理后，填写在下面的表格中：
实验探究
【实验思路】
电路设计：设计出能够改变电压并可以同时测量电压和电流的电路图，并连接实物电路。
A
V
实验探究
绘制图象
分析比较实验数据和图像，你能得到什么结论？
【注意】
（1）这里导体中的电流和导体两端的电压是指同一段导体的同一时间段而言的；
（2）不能反过来说，电阻一定时，电压跟电流成正比，这里存在一个逻辑关系，这里电压是原因，电流是结果，是因为导体两端加了电压，导体中才有了电流。
根据表中数据，绘制出U-I图像：
实验结论：保持电阻不变时，电流跟电压成正比。
实验探究
保持电压不变时，研究电流随电阻的变化 实验序号 U/V R/Ω I/A
1 2
2 2
3 2
保持电阻两端的电压不变，选用不同的定值电阻接入电路，探究通过电阻的电流是怎样随阻值变化的。
把收集到的数据整理后，填写在下面的表格中：
想一想，如何“保持电阻两端的电压不变”？
实验探究
【实验思路】
电路设计：根据以上思路设计实验的电路图，根据电路图连接电路。
A
V
5Ω
10Ω
15Ω
实验探究
分析比较实验数据和图像，你能得到什么结论？
【注意】不能说导体的电阻与通过它的电流成反比，我们知道，电阻是导体本身的一种特性，即使导体不通电流，它的电阻也不会改变，更不会因为导体中的电流的增大或减小而使它的电阻发生改变。
根据表中数据，绘制出I-R图像：
实验结论：保持电压不变时，电流跟电阻成反比。
实验探究
实验探究
通过上节的探究可以发现，通过导体的电流跟导体两端的电压成正比、跟导体的电阻成反比。这是不是普遍规律呢
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。
I
U
I
R
人们经过进一步的研究发现，对大多数导体而言上面的规律是成立的，并归纳得出了下面的定律。
欧姆定律
导体中的电流，跟导体两端的电压成正比，跟导体的电阻成反比。
公式：
公式中符号的意义及单位
U表示导体两端的电压，单位：V
I表示导体中的电流，单位：A
R表示导体的电阻，单位：Ω
实际上早在19世纪20年代，德国物理学家欧姆就对电流跟电阻和电压之间的关系进行了实验和理论研究，得出了上面所述的规律。为了纪念欧姆，人们把上面的规律称为欧姆定律。
欧姆定律
欧姆定律反映了一段导体中的电流跟加在这段导体两端的电压和这段导体电阻之间的关系。
适用范围：欧姆定律适用于纯电阻电路（工作时将电能全部转化为内能的电路）
物理意义：对于同一导体而言，电阻一定，加在导体两端的电压增大几倍，导体中的电流就增大几倍;当电压一定时，导体中的电阻增大几倍，导体中的电流就变为原来的几分之一。
欧姆定律
变形公式的意义
导出公式 表示导体的电阻在数值上等于加在导体两端的电压与通过它的电流之比。电阻是导体本省的一种性质，其大小由导体的材料、长度、横截面积、温度等因素决定，与电压的大小和通过它的电流无关，因此电阻不与U成正比，也不与I成反比。
导出公式U=IR表示导体两端的电压等于通过导体的电流与导体的电阻的乘积。因为电压是由电源提供的，电压是形成电流的原因，所以不能说电压与电流成正比。
欧姆定律
利用欧姆定律进行分析与计算（知二求一）
注意事项：
统一性：I、U、R须使用国际单位，即分别为V、Ω、A。
同一性：I、U、R是对同一个导体或同一段电路而言的，三者要一一对应。在解题时，习惯上把同一个导体或同一段电路各个物理量符号的角标用同一数字或字母表示，如I1、R1、U1等。
同时性：对同一导体来说，由于开关的闭合或滑动变阻器滑片的移动，都会导致电路中的电流、电路两端的电压的变化，所以公式中的三个量是针对同一时间而言的。
统一性、 同一性、同时性
U灯
R灯
I灯
解题步骤
判断电路的连接方式。可采用“去表法”判断电路的连接方式，将电压表去掉，将电流表看成一段导线，画出等效电路图，然后进行判断。判断出电路的连接方式后，再将电压表和电流表“恢复”到原来的位置，明确各测量哪部分电路两端的电压和电路中的电流。
列出已知条件和所求量；
求解。找出各物理量之间的关系；利用欧姆定律和串、并联电路电流、电压的关系列出关系式，列式时要注意公式成立的条件，要有必要的文字说明。物理公式在代入数值或写计算结果时不要忘记单位。
利用欧姆定律进行分析与计算（知二求一）
欧姆定律
欧姆定律
欧姆定律
欧姆定律
内容：导体中的电流，跟导体两端的电压成正比，跟导体的电阻成反比
公式：I = U/R
单位：电压是 V；电阻是Ω；电流是 A。
提示：欧姆定律适用于纯电阻电路；电流、电压与电阻必须是对应同一导体或同一段电路；具有同时性。
欧姆定律的应用
求电流：I = U/R；求电压：U = IR；求电阻：R = U/I
动态电路分析。
生活、生产中的应用：例如酒精测试仪等。
1．关于电流跟电压和电阻的关系，下列说法正确的是（ ）
A．导体的电阻越大，通过导体的电流越小
B．导体的电阻越大，通过导体的电流越大
C．导体两端的电压越大，导体的电阻越大，通过导体的电流也越大D．在导体两端的电压一定的情况下，导体的电阻越小，通过导体的电流越大
D
2．一条镍铬合金线的两端加上4 V电压时，通过的电流是0.2 A，则它的电阻是 Ω。若合金线的两端电压增至16 V时，它的电阻是 Ω，这时若要用电流表测量它的电流，应选用量程为 A的电流表。
20
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0-3
随堂练习
3.如右图所示，已知L1的阻值为10 Ω，闭合开关电压表的示数为4V，电流表示数为0.2A求：
（1）通过灯泡L2的电流大小？
（2）通过灯泡L1的电压大小？
（3）电源的电压为多少？
V
L2
S
L1
A
随堂练习
课堂小结
科学探究：欧姆定律
影响电流大小的因素
保持电阻不变时，电流跟电压成正比
保持电压不变时，电流跟电阻成反比
欧姆定律
内容
公式
应用
下 课
Thanks!
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