资源简介

16.2.1 实验：探究电流
与电压、电阻的关系
第十六章 探究电路
沪科版2024版物理九年级全册
16.2.1 实验：探究电流与电压、电阻的关系教案
一、教学目标
（一）知识与技能目标
学生能清晰阐述电流与电压、电阻之间的定性关系，准确说出在电阻一定时，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。
熟练掌握运用 “控制变量法” 设计实验方案，正确选择和使用实验器材，如电流表、电压表、滑动变阻器、定值电阻、电源、开关、导线等，能够规范连接实验电路，准确进行实验操作，获取有效的实验数据。
学会运用图像法和表格法对实验数据进行分析处理，能根据实验数据绘制出电流 - 电压（I - U）图像和电流 - 电阻（I - R）图像，通过对图像和数据的分析得出实验结论，提升数据分析和归纳总结的能力。
（二）过程与方法目标
通过经历提出问题、猜想假设、设计实验、进行实验、收集数据、分析论证、评估交流等完整的科学探究过程，培养学生科学探究的思维方式和实践能力，让学生深入理解科学探究的基本方法和步骤。
在实验设计和操作过程中，引导学生积极思考，学会根据实验目的选择合适的实验器材、设计合理的实验电路，培养学生的创新思维和解决实际问题的能力。同时，通过对实验数据的分析和误差处理，提高学生的逻辑思维能力和科学严谨性。
组织学生开展小组合作学习，在实验探究和讨论交流中，培养学生的团队协作精神和沟通交流能力，使学生学会在团队中相互协作、共同探索，提高学生的合作意识和团队凝聚力。
（三）情感态度与价值观目标
以生活中与电流、电压、电阻相关的实际现象为切入点，如调光台灯的亮度变化、收音机音量的调节等，激发学生对物理知识的学习兴趣和探索欲望，让学生体会物理知识与实际生活的紧密联系，认识到物理是一门源于生活又服务于生活的学科。
在实验探究过程中，培养学生严谨认真的科学态度和实事求是的科学精神，使学生养成遵守实验规则、爱护实验器材的良好习惯。鼓励学生大胆质疑、勇于创新，培养学生敢于挑战权威、追求真理的科学品质。
通过对实验结论的深入理解和应用，让学生感受到科学探究的乐趣和成就感，增强学生学习物理的自信心，培养学生对科学的热爱和追求，提高学生的科学素养。
二、教学重难点
（一）教学重点
运用 “控制变量法” 设计并进行探究电流与电压、电阻关系的实验，让学生亲身体验科学探究的过程，掌握实验的基本操作技能。
对实验数据进行准确的分析和处理，通过绘制图像和归纳总结，得出电流与电压、电阻之间的定量关系，即欧姆定律的初步结论。
理解电流与电压、电阻关系的物理意义，能够运用所学知识解释生活中的一些电学现象，解决简单的实际问题。
（二）教学难点
理解 “控制变量法” 在本实验中的应用原理和方法，如何在实验过程中准确控制变量，确保实验结果的科学性和准确性，这对学生的思维能力和实验操作能力要求较高。
分析实验数据时，引导学生正确认识图像的物理含义，理解图像中斜率、截距等参数与物理量之间的关系，从图像中准确得出电流与电压、电阻的定量关系，这需要学生具备一定的数学知识和物理思维能力。
从微观角度解释电流与电压、电阻之间关系的本质原因，帮助学生建立起宏观现象与微观本质之间的联系，构建完整的物理知识体系，这部分内容较为抽象，学生理解起来有一定难度。
三、教学方法
讲授法、实验探究法、讨论法、多媒体辅助教学法
四、教学过程
（一）情境导入（5 分钟）
展示一段调节调光台灯亮度的视频，让学生观察台灯亮度的变化。提问学生：“台灯的亮度为什么会发生变化？亮度变化与电路中的哪些因素有关？” 引导学生思考电流、电压和电阻之间可能存在的关系，从而引出本节课的主题 —— 探究电流与电压、电阻的关系。
展示收音机调节音量大小的操作过程，提出问题：“收音机音量的调节又是通过改变什么来实现的？这其中电流、电压和电阻又起到了怎样的作用？” 通过这些生活实例，激发学生的好奇心和求知欲，为后续的实验探究做好铺垫。
（二）新课讲授
提出问题（3 分钟）
引导学生回顾前面所学的电流、电压和电阻的知识，提出本节课要探究的核心问题：电流与电压、电阻之间存在怎样的定量关系？鼓励学生大胆思考，积极发言，表达自己对这个问题的初步想法和疑问。
猜想假设（5 分钟）
组织学生进行小组讨论，让学生根据生活经验和已有的知识，对电流与电压、电阻的关系进行猜想。例如，有的学生可能会猜想电流与电压成正比，因为电压是形成电流的原因，电压越大，电流可能就越大；有的学生可能会猜想电流与电阻成反比，因为电阻对电流有阻碍作用，电阻越大，电流可能就越小。每个小组推选一名代表，阐述小组的猜想及依据。教师对学生的猜想进行总结和梳理，无论猜想是否正确，都给予肯定和鼓励，保护学生的积极性和创造性。
设计实验（12 分钟）
控制变量法的引入：讲解 “控制变量法” 的基本原理和在本实验中的应用。强调为了研究电流与电压的关系，需要控制电阻不变；为了研究电流与电阻的关系，需要控制电压不变。通过举例，如研究物体运动速度与时间、路程的关系时，如何运用控制变量法，帮助学生理解这一重要的科学研究方法。
实验器材的选择：引导学生根据实验目的和控制变量法的要求，思考需要选择哪些实验器材。展示电流表、电压表、滑动变阻器、定值电阻、电源、开关、导线等器材，让学生说出每个器材在实验中的作用。例如，电流表用于测量电路中的电流，电压表用于测量导体两端的电压，滑动变阻器用于改变电路中的电阻和电压，定值电阻用于提供不变的电阻值等。
实验电路的设计：组织学生分组讨论，设计实验电路。要求学生画出实验电路图，并在图中标明各器材的符号。教师巡视各小组，参与学生的讨论，给予必要的指导和建议。选取几个小组的设计方案进行展示和交流，让其他小组的学生进行评价和补充，最后共同确定出合理的实验电路。展示正确的实验电路图，并详细讲解电路的连接方法和注意事项，如电流表、电压表的量程选择、正负接线柱的连接，滑动变阻器的 “一上一下” 接线规则等。
进行实验（20 分钟）
分组实验：将学生分成若干小组，每组学生领取一套实验器材。让学生按照设计好的实验电路，连接实验装置。教师巡视各小组，检查学生的电路连接情况，及时纠正错误。在学生确认电路连接无误后，指导学生进行实验操作。
研究电流与电压的关系：要求学生保持定值电阻的阻值不变，通过调节滑动变阻器的滑片，改变定值电阻两端的电压，读取并记录对应的电流值。多次改变电压，获取多组数据，并将数据填入设计好的表格中。在实验过程中，提醒学生注意观察电流表和电压表的示数变化，以及实验现象。
研究电流与电阻的关系：更换不同阻值的定值电阻，调节滑动变阻器的滑片，使定值电阻两端的电压保持不变，读取并记录对应的电流值。同样多次更换电阻，获取多组数据，并填入表格。教师强调在更换电阻时，要先断开开关，避免电路短路。
教师指导：在学生实验过程中，教师要密切关注各小组的实验进展情况，及时给予指导和帮助。对于实验操作不规范的学生，要及时纠正；对于遇到问题的学生，要引导他们分析问题、解决问题，培养学生独立思考和解决问题的能力。同时，提醒学生注意实验安全，遵守实验规则。
分析与论证（10 分钟）
数据处理：实验结束后，组织学生对实验数据进行处理。要求学生以电压 U 为横坐标，电流 I 为纵坐标，绘制电流 - 电压（I - U）图像；以电阻 R 为横坐标，电流 I 的倒数 1/I 为纵坐标，绘制电流 - 电阻（I - R）图像。让学生观察图像的形状，分析图像所反映的物理规律。
小组讨论：组织学生进行小组讨论，根据实验数据和图像，讨论电流与电压、电阻之间的关系。每个小组要形成统一的观点，并推选一名代表进行发言。
得出结论：各小组代表发言后，教师对学生的观点进行总结和归纳。引导学生得出实验结论：在电阻一定时，通过导体的电流与导体两端的电压成正比；在电压一定时，通过导体的电流与导体的电阻成反比。对学生得出的正确结论给予肯定和表扬，对存在偏差的结论进行分析和纠正，帮助学生正确理解电流与电压、电阻的关系。
评估与交流（5 分钟）
实验评估：引导学生对实验过程进行评估，让学生思考实验过程中存在哪些问题和不足之处，如实验数据的误差较大、实验操作不够规范等。鼓励学生提出改进的措施和建议，培养学生的反思能力和批判性思维。
交流分享：组织学生进行交流分享，让各小组之间互相交流实验心得和体会。每个小组可以分享在实验过程中遇到的困难以及解决问题的方法，也可以分享对实验结论的理解和应用。通过交流分享，拓宽学生的思路，促进学生之间的相互学习和共同提高。
（三）课堂小结（5 分钟）
引导学生回顾本节课所学的主要内容，包括实验目的、实验方法、实验结论等。请学生代表发言，总结本节课的重点知识，其他学生进行补充和完善。
教师对学生的总结进行梳理和强调，再次突出本节课的重点和难点，如 “控制变量法” 的应用、电流与电压、电阻的关系等。同时，鼓励学生在课后继续思考和探索与本节课相关的问题，如如何进一步减小实验误差、在实际生活中还有哪些应用了电流与电压、电阻关系的例子等。
（四）课堂练习（5 分钟）
展示一些练习题，包括选择题、填空题和简答题。例如：
选择题：在探究电流与电压的关系实验中，需要控制不变的物理量是（ ）
A. 电阻 B. 电压 C. 电流 D. 电功率
填空题：当电阻一定时，导体两端的电压增大为原来的 2 倍，则通过导体的电流将变为原来的______倍。
简答题：在探究电流与电阻的关系实验中，某同学发现当更换较大阻值的电阻后，电压表的示数增大，为了保持电阻两端电压不变，应该如何调节滑动变阻器？请说明理由。
让学生在课堂上独立完成练习题，教师巡视检查学生的答题情况，及时发现学生存在的问题。练习结束后，对学生的答案进行讲解和点评，针对学生普遍存在的错误和疑问进行详细分析和解答，帮助学生巩固所学知识，提高解题能力。
（五）布置作业（课后完成）
书面作业：布置教材课后相关习题，包括对实验原理、实验过程、实验结论等知识的巩固练习，以及一些简单的计算和分析题目，帮助学生进一步理解和掌握本节课的内容。
实践作业：让学生回家后，观察家中的一些用电器，如电视机、电冰箱、电热水器等，思考这些用电器在工作时电流、电压和电阻之间的关系。可以通过查阅资料、请教家长等方式，了解这些用电器的额定电压、额定功率等参数，并尝试分析在不同工作状态下，电流和电阻的变化情况，将观察和思考的结果记录下来，下节课与同学们进行交流分享。
拓展作业：查阅资料，了解欧姆定律的发现历程以及在现代科技中的应用，如在电子电路设计、电力系统分析等方面的应用，写一篇简短的科普短文，介绍欧姆定律的重要性和应用价值，拓宽学生的知识面，激发学生对科学技术的探索热情。
五、教学资源
多媒体课件，包含实验原理的动画演示、实验电路的设计图、实验数据的分析图表等内容的图片、动画、视频，用于辅助教学，增强教学的直观性和趣味性。
实验器材，如电流表、电压表、滑动变阻器、定值电阻（多个不同阻值）、电源、开关、导线若干，用于学生进行实验操作。
科普书籍、相关网站资源，供学生课后查阅和拓展学习，丰富学生的知识储备。
六、教学反思
在教学过程中，要密切关注学生的实验操作和对知识的理解情况，及时发现学生在实验设计、电路连接、数据处理以及对实验结论的理解等方面存在的问题。针对这些问题，要给予详细的指导和讲解，通过反复演示和练习，帮助学生掌握正确的方法。同时，要鼓励学生积极参与课堂讨论和实验探究，培养学生的创新思维和团队协作能力。通过学生的作业和实践反馈，总结教学中的不足之处，不断改进教学方法和教学内容，提高教学质量，确保学生能够深入理解电流与电压、电阻的关系，掌握科学探究的方法，为后续学习电学知识奠定坚实的基础。
5
课堂检测
4
新知讲解
6
变式训练
7
中考考法
8
小结梳理
学习目录
1
复习引入
2
新知讲解
3
典例讲解
物理观念
结合电阻和电压的物理意义，认识电压和电阻对电流的影响。
科学思维
学会用图像法分析数据。
科学探究
通过实验探究电流与电压、电阻的关系，进一步掌握控制变量法在实验中的应用论。
科学态度与责任
通过亲历实验的方案设计、动手实验和结论分析过程，培养学生实事求是、严谨的科学态度，提高合作交流能力。
难点
重点
什么是电阻?
要产生电流，需要什么条件?
电阻阻碍电荷的定向移动。
电压是产生电流的原因。
观看演示实验。
思考：如何使灯泡亮度变暗？
可以减少电池数量或串联电阻来使灯泡变暗。
我们在探究电阻大小影响因素实验时，用到了什么物理方法?
请同学们说说对该实验方法的认识。
探究新知
实验1
探究电流与电压的关系
电流 I 跟电压 U 之间到底有什么定量关系？
提出问题
猜想或假设
电阻 R 一定时，电流 I 跟电压 U 成正比。
给你以下实验器材，如何设计实验？
控制变量法
设计实验
控制电阻不变，改变定值电阻两端的电压，使定值电阻两端电压成整数倍变化，观察并记录电路中电流大小的变化。
A
V
R
R'
S
绘制电路图
实验序号
R/Ω
U/V
I/A
1
5
2
5
3
5
记录实验数据
进行实验
0.5
1.0
1.5
0.1
0.2
0.3
自变量
因变量
控制变量
I/A
U/V
O
1.0
1.5
2.0
2.5
0.1
0.3
0.5
0.6
0.4
0.2
0.7
0.8
0.5
0.9
·
·
·
·
R = 5Ω
绘制图象
实验结论
　　当导体的电阻一定时，通过导体的电流跟导体两端的电压成正比。
实验2
探究电流与电阻的关系
电流 I 跟电阻 R 之间到底有什么定量关系？
提出问题
猜想
电压 U一定时，电流 I 跟电阻 R 成反比。
设计实验
控制变量法
换用不同阻值的定值电阻接入电路，保持不同的定值电阻两端的电压一定，观察并记录电压一定时，电路中的电流大小怎样随电阻的改变而改变。
A
V
R
R'
S
电路图不变
通过调节滑动变阻器来控制定值电阻两端的电压不变（如U=2V）。
进行实验
分别将5Ω、10Ω、15Ω 的定值电阻连入电路中，调节滑动变阻器，使电压表示数保持不变（如U＝2V），分别读出电流表的示数，记录在下面的表格中。
实验序号
U/V
R/Ω
I/A
1
2
2
2
3
2
5
10
15
0.4
0.2
0.1
实验结论
当导体的电压一定时，通过导体的电流跟导体的电阻成反比。
总结：
1. I 与 U 的关系：R 一定时，I 与 U 成______关系
2. I 与 R 的关系：U 一定时，I 与 R 成______关系
正比
反比
1.在“探究电流跟电压、电阻关系”的实验中，同学们绘制的
四条图线如图，正确的是( )
随堂检测
C
随堂检测
2.如图，在探究“通过导体中的电流与电阻之间关系”的实验中，
当将定值电阻由5Ω换成10Ω后，接下来的操作正确的是( )
A.将变阻器滑片P 向左移动，保持电压表示数不变
B.将变阻器滑片P 向右移动，保持电压表示数不变
C.将变阻器滑片P 向左移动，保持电流表示数不变
D.将变阻器滑片P 向右移动，保持电流表示数不变
B
随堂检测
3.在“探究电流与电压关系”的实验中，图甲是某实验小组设计的
电路，电源电压为3 V且保持不变。
(1)请用笔画线代替导线在图甲中完成电路连接，要求滑片P 向右端
滑动时，电流表示数变大；
如图所示。
随堂检测
(2)闭合开关前，滑动变阻器的滑片P 应置于______(填“C”或“D”) 端；
(3)移动滑片P 到某一位置时电流表示数如图乙所示，此时通过电阻R 的电流
为______ A；
(4)分析如表所示的数据可得实验结论：______________________________。
(5)本实验中，滑动变阻器的作用为①____________；② __________________。
C
0.32
电阻不变时，电流与电压成正比
保护电路
改变电阻两端电压
实验序号
?1
2
3
4
电压U/V
0.8
1.6
2.4
3.0
电流I/A
0.16
?
0.48
0.60
知识点1 探究电流与电压的关系
1.小红在“探究电流与电压关系”的实验中，使用的实验器材
有：两节新干电池、滑动变阻器（满足实验要求）、电流表、
电压表、开关、导线和定值电阻若干。实验过程如下：
（1）请根据小红设计的电路图（图甲）将实物图（图乙）
连接完整（要求：导线不交叉）。
【解】如图所示。
（2）连接电路时，将最后一根导线接入电路时，电流表和
电压表指针都发生偏转，出现这一现象的原因是__________
_____________________。
连接电路时开关未处于断开状态
【点拨】连接电路时，将最后一根导线接入电路时，电流表
和电压表指针都发生偏转，说明连接电路时开关未断开。
（3）小红把5?Ω 的定值电阻接入电路，在闭合开关前，应将
滑动变阻器的滑片调至最____（填“左”或“右”）端。
?
右
【点拨】为保护电路，闭合开关前，应将滑动变阻器的滑片
移到最大阻值处，由图知，滑片左侧电阻丝接入电路，所以
滑片应移到最右端。
丙
（4）闭合开关，调节滑片P ，当电
压表的示数为0.5?V 时，电流表的示
数如图丙所示，则电流表示数为
_____A。
?
0.1
【点拨】由图丙可知，电流表的量
程为0?0.6?A，分度值为0.02?A ，
示数为0.1?A 。
?
（5）继续实验，将实验数据记录在表中，分析数据可得出
结论：在电阻一定时，________________________________
_____。
电压U/V
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
3
电流I/A
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
3
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
通过导体的电流与导体两端电压成正比
【点拨】根据表中数据可知：电压增大为原来的几倍，通过
的电流也增大为原来的几倍，故得出的结论：在电阻一定时，
通过导体的电流与导体两端电压成正比。
返回
知识点2 探究电流与电阻的关系
2. ［2025·成都武侯区期末］小明用如图所示电路探究电流
与电阻的关系，R 为定值电阻，电源电压保持不变。实验中
小明将定值电阻R由10?Ω 换成20?Ω 后，闭合开关，接下来
要移动变阻器的滑片P ，其目的是( )
?
B
A. 改变电路两端的电压
B. 保持电阻两端的电压不变
C. 多次测量以减少误差
D. 保持通过电阻的电流不变
在探究电流与电阻的关系时，应该利用控制变量法
控制电阻两端的电压保持不变。
返回
3.在“探究电流与电阻的关系”实验中，部分器材选用如下：
电压为6?V 的电源、滑动变阻器、阻值不同的定值电阻若干，
回答下列问题。
?
（1）甲图是小典同学连接的实验电路，正准备闭合开关时，
旁边的小荣急忙拦住他，说接线错了。小荣发现只要改接一
根导线就可以，请把接错的那一根导线找出来，打上“×”，
再画线把它改到正确的位置上。
【解】如图所示。
（2）先将5?Ω 定值电阻接入电路，闭合开关后，在移动滑片
的过程中，眼睛应注意观察________（填“电流表”“电压表”
或“滑动变阻器”）。
?
电压表
（3）断开开关，取下5?Ω 的定值电阻，换成10?Ω 的定值电
阻，闭合开关，应向____移动滑片至合适位置，读出电流表
的示数。记录实验数据，并绘制成图乙，分析图像可知：当
导体两端的电压一定时，______________________________
_____。
?
左
通过导体的电流与导体的电阻成反比
返回
4. 小明和同学们在做电学实验过程中，他们经过讨论，依次完
成了“探究电流跟电压的关系”三次实验电路的设计，如图甲、乙、
丙所示。下列说法正确的是 ( )
D
A. 图甲改进为图乙：为保证实验过程中电压这一因素不变
B. 图丙：移动滑动变阻器滑片，目的是保持电阻R 两端电压不变
C. 图丙：进行实验，眼睛一定要先看电流表，再看电压表
D. 图丙：多次实验是为了得到电流跟电压之间的定量关系
?
【点拨】“探究电流与电压的关系”实验中，应控制电阻不变，
而灯的电阻随温度的改变而改变，由图甲改进为图乙是为保
证实验过程中电阻这一因素不变，A错误；由图乙改进为图
丙是因为使用滑动变阻器既能保护电路，又能通过调节滑动
变阻器的滑片使定值电阻R 两端的电压改变，B错误；探究电
流跟电压的关系实验中，先改变电压的大小，眼睛一定要先
看电压表，再看电流表，C错误；
?
在“探究电流跟电压关系”的实验中，多次实验，得到多组实
验数据，从而可以得到电流跟电压之间的定量关系，D正确。
故选D。
返回
5. 小明想要利用如图所示的电路探究“电
流与电压的关系”。下列说法正确的是
( )
D
A. 实验过程中应该保持滑动变阻器R2 阻值不变
B. 实验过程中可以将R1 换成小灯泡
C. 实验过程中应该调滑动变阻器使电流表示数不变
D. 实验过程中应该调滑动变阻器改变电压表示数
?
课堂小结
电流与电压的关系
电流与电阻的关系
电阻一定时，导体中的电流与导体两端的电压成正比
电压一定时，导体中的电流与导体的电阻成反比
探究方法
实验电路
实验结论
电流与电压和电阻的关系
探究方法
实验电路
实验结论
谢谢观看！

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