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17.1 电流与电压、电阻的关系
第十七章 欧姆定律
授课教师： .
班 级： .
时 间： .
物理观念 通过实验探究，认识电流与电压和电阻的关系。
科学思维 会同时使用电压表和电流表测量一段导体两端的电压和电流之间的关系。
科学探究 会使用“控制变量”的研究方法研究物理规律的思路。
科学态度 与责任 感受用图象研究物理问题的方法。
学习目标
教学重难点
运用控制变量法来设计和完成实验的科学探究过程。
运用控制变量法来设计和完成实验的科学探究过程。利用图像进行数据分析。
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？
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。
第1节 电流与电压、电阻的关系
情景导入：
【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】因为电压是形成电流的原因。若电阻一定，可能电压越大，电流越大。
【设计实验】运用控制变量法，控制电阻的阻值不变。并用电流表测出电路中的电流，用电压表测出定值电阻两端的电压，通过调节滑动变阻器改变电阻两端的电压。
实验电路图如图所示。
一、探究电流与电压的关系
A
V
R
R'
S
P
【实验器材】电源、定值电阻、滑动变阻器、电键、电流表、电压表、导线等。
【进行实验】
（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。
一、探究电流与电压的关系
（3）调节滑动变阻器使电阻两端的电压分别为 1V、2V、3V、4V、5V、6V，读出此时相应的电流值记入下表中。
一、探究电流与电压的关系
电阻R 10 Ω 电压U/V 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0
电流I/A
0.6
0.5
0.4
0.3
0.2
0.1
【分析论证】
（1）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。
（2）在坐标系中根据各电流值和对应的电压值描点，画出I-U图像。分析图像可得出：通过导体的电流与导体两端的电压成正比。
【结论】
在电阻一定时，通过导体的电流
与导体两端的电压成正比。
一、探究电流与电压的关系
【评估与交流】
（1）滑动变阻器的作用：保护电路、改变定值电阻两端的电压.
（2）表格错误数据的分析：分析比较各组数据电压与电流的比值是否相同，不同的一组数据为错误数据。
（3）明确：
①结论中的电流、电压、电阻是针对同一导体而言的。
②明确电流与电压存在的因果关系，电压是导体中产生电流的原因，而不是导体中有了电流才在导体两端产生电压，所以不能说电阻一定时，电压与电流成正比。
③在归纳结论时，不能漏掉前提条件“电阻一定”。
一、探究电流与电压的关系
视频演示——《探究“电流与电压的关系”》
1、（2023年天津中考题）定值电阻R的U﹣I关系图象如图所示，当该电阻两端电压为3V时，通过它的电流为【 】
A．1A
B．2A
C．3A
D．4A
课堂练习1
A
【解析】R的电阻一定，通过R的电流和两端的电压成正比，即R的阻值一定，两端电压U和通过的电流I的比值不变。由图可知，R两端电压为6V时，通过电阻R的电流为2A；R两端电压由6V减小为3V，变为原来是的一半，通过电阻R的电流随着减小为原来的一半，为
【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】因为电阻对电流有阻碍作用，所以若电压一定，可能电阻越大，电流越小。
【设计实验】要研究电流与电阻的关系，必须改变接入电路的阻值，所以要更换不同的电阻R接入电路。实验中要控制电阻R两端的电压不变。所以需要在电路中串联滑动变速器，
通过调节滑动变速器，保持电阻R两端的电
压不变，电路图如图所示。
A
V
R
R'
S
P
二、探究电流与电阻的关系
【实验器材】电源、不同阻值的定值电阻多个、滑动变阻器、开关、电流表、电压表、导线等。
【进行实验】
（1）按电路图连接电路。
（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。
二、探究电流与电阻的关系
（3）把阻值为5Ω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3V保持不变，读出电流表的示数，记录在下面的表格中。
（4）把阻值为5Ω的定值电阻分别更换为10Ω、 15Ω、 25Ω的定值电阻，调节滑动变阻器，使电压表示数保持3V不变，读出电流表的示数，记录在下面的表格中。
二、探究电流与电阻的关系
电压U/V 3 电阻R/Ω 5 10 15 25
电流I/A
【分析论证】
（1）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，且电流与电阻的乘积为一定值，说明电流与电阻并且成反比。
（2）在坐标系中画出I-R图像。分析图像可得出：通过导体的电流与导体的电阻成反比。
【结论】
在电压一定时，通过导体的电流
与导体的电阻成反比。
二、探究电流与电阻的关系
二、探究电流与电阻的关系
（2）更换阻值大的定值电阻后，电压表示数不能调节到所需要的值的原因是电源电压过大或滑动变阻器的最大阻值过小；
更换阻值较小的定值电阻后，电流变大，若实验无法进行，原因是电流表所选的量程过小。
二、探究电流与电阻的关系
（3）如果用干电池做实验，可以通过改变串联干电池的节数来改变定值电阻两端的电压（图甲）；
如果用学生电源做实验，可以通过转动旋钮来改变定值电阻两端的电压（图乙）；
如果用滑动变阻器，可以将滑动变阻器串联在电路中起分压作用，改变定值电阻两端的电压。
二、探究电流与电阻的关系
（4）注意：对实验结论两种错误的语言描述：
①“导体中的电流跟导体的电阻成反比”
——漏掉了结论的前提条件（在电压一定时）。
②“电压一定时，导体的电阻与导体中的电流成反比”
——弄错了结论的因果关系（因为电阻是导体本身的性质，跟电压和电流都没关系）。
演示实验—《探究“电流与电阻的关系”》
三、课堂总结
设计实验
电流与电
阻的关系
实验方法：
控制变量法
电流与电压和电阻的关系
实验电路图
电流与电
压的关系
①控制电阻不变，探究电流与电压的关系.
②控制电压不变，探究电流与电阻的关系.
①控制电阻不变，探究电流与电压的关系；
②滑动变阻器的作用：改变定值电阻两端的电压；
③实验结论：电阻一定，导体中的电流与导体
两端的电压成正比。
①控制导体电压不变，探究电流与电阻的关系；
②滑动变阻器的作用：控制定值电阻两端的电压不变；
③实验结论：电压一定，导体中的电流
与导体的电阻成反比。
1. 在“探究电阻一定时电流与电压的关系”的实验中，可以分别用1节、2节、3节.....干电池作为电源来改变定值电阻两端的电压，也可以用滑动变阻器来改变电压。与改变电池数量的方法相比，使用滑动变阻器的优点是什么
【解析】滑动变阻器通过滑动触点的位置即可快速调节电路中的电流或电压，无需频繁增减电池或断开电路，简化了操作流程。而增减电池需多次调整电源配置，效率较低。
滑动变阻器可对电流或电压进行精细控制。而增减电池仅能离散地改变电压（如1.5V/节），无法实现连续调节。
电路保护功能 ：滑动变阻器的接入可限制初始电流，避免电路中元件因电流突变而损坏，起到保护作用。直接增减电池可能因电压突变导致元件过载。
教材课后习题
2. 在“探究电阻一定时电流与电压的关系”的实验中，得到的实验数据如下表所示。
（1）为分析电流与电压的定量关系，请你在图中建立坐标系，根据表中的数据在坐标系中描点。
(2）某同学说，从图中可以看出，这些数据中有一个是明显错误的，跟其他数据的规律完全不同，可能是读取这个数据时粗心所引起的，分析时需要把它剔除掉。这是哪组数据？
【解析】 （1）在坐标系中，纵坐标、横坐标分别表示探究的两个物理量，即电流和电压，注意在物理量符号的旁边标注上单位。
（2）分析实验数据可知：在实验误差允许范围内，通过同一导体的电流与它两端的电压成正比，所描绘出的I-U图象是一条直线。根据此规律，第4组实验数据中，当电压值为1.2V时，对应的电流值为0.32A，而表格中所记录的电流数据是0.25A，相差较大，故此数据是错误数据应该剔除掉。
（3）可以得到实验结论：当电阻一定时，通过导体的电流与导体两端的电压成正比。
3. 在 “探究电阻一定时电流与电压的关系”的实验中，甲同学把定值电阻、电流表、 电压表、滑动变阻器、开关和电源连接成如图所示的电路，正准备闭合开关时，旁边的乙同学急忙拦住他，说导线接错了。
请你检查一下电路，错在哪里？乙同学发现只要改接一根导线就可以，请把接错的那根导线找出来，画上 “× ”，再用笔画线把它改到正确的位置上。
4. 在探究电流与电压的关系和探究电流与电阻的关系时，可以采用相同的电路，如图所示，但操作过程不同。请分别写出这两个实验的具体操作过程。
【解析】（1）在探究电流与电压的关系时，保持定值电阻不变，通过移动滑动变阻器的滑片，改变定值电阻两端的电压，测出通过定值电阻的电流。
（2）在探究电流与电阻的关系时，保持定值电阻两端的电压不变，改变定值电阻的阻值大小。实验中，通过移动滑动变阻器的滑片，保持定值电阻两端的电压不变，测出通过定值电阻的电流。
5. 某同学完成“探究电阻一定时电流与电压的关系”的实验后，得到如图所示的I-U图像。根据图像回答以下问题。
（1）当定值电阻两端的电压为3V时，通过它的电流是多少
（2）如果通过定值电阻的电流是1A，它两端的电压是多少
【解析】（1）当定值电阻两端的电压为3V时，通过它的电流是0.20A。
（2）因为通过定值电阻的电流与其两端的电压成正比。所以通过定值电阻的电流是1A，它两端的电压是3V×5=15V
6. 图甲是分别探究导体A、B、C两端电压与所通过电流的关系时所得到的实验图像，现在把它们分别接在图乙中导体的位置上，电源电压为3V。请判断哪个导体接入电路时电流表的示数最大，哪个导体接入电路时电流表的示数最小。你的判断依据是什么
【解析】由U-I图像可知，导体两端的电压为3V时，通过导体A、B、C的电流分别为0.1A、0.2A、0.35A。 现在把它们分别接在图乙中导体的位置上，则导体两端的电压等于电源电压3V，所以导体C接入电路时电流表的示数最大，导体A接入电路时电流表的示数最小。
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