初中第1节 电流与电压和电阻的关系学案

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电流与电压和电阻的关系


重点：通过实 验，探究电流、电压、电阻之间的关系
难点：通过实 验，探究电流、电压、电阻之间的关系


1．探究电流跟电压、电阻关系的实验设计
(1)实验方法——控制变量法
因影响导体中的电流大小的因素可能有两个：电压和电阻，所以要探究与其中一个因素的关系，应保持另一个因素不变。可以先保持电阻不变，用电压表和电流表测出定值电阻两端的电压和电流，研究电流与电压的关系；也可以保持电压不变，改变电阻，用电流表测出电阻中的电流，研究电流跟电阻的关系。
(2)根据控制变量法，探究电流跟电压、电阻的关系可分为两步：
①保持电阻不变，通过改变电压，观察电流的变化；
②保持电压不变，通过改变电阻，观察电流的变化。
2．探究电流跟电压和电阻的关系
实验目的
探究电流与电压的关系
探究电流与电阻的关系
控制变量
控制电阻不变，利用滑动变阻器来改变电阻两端的电压和通过导体的电流
控制电压不变，换用不同的电阻，利用滑动变阻器调节使不同电阻两端的电压相同
电路图

实验图象


结论
电阻不变时，电流与电压成正比
电压不变时，电流与电阻成反比

3．实验过程中注意事项分析
(1)在连接实物图时，开关应断开，滑动变阻器的滑片要移到阻值最大的位置。
(2)电流表和电压表要选择合适的量程，电流表一般选择0～0.6 A，电压表在不能确定的情况下可利用试触法，在不超量程的情况下，要尽可能选用小量程，以减小实验的误差。
(3)一定要让电流从电流表和电压表的正接线柱上流入，从负接线柱上流出，否则指针会向零刻度线的左侧偏转。
(4)读数时，视线要与刻度盘上的刻度线垂直，若指针不指在整刻度线，要适当估读。
(5)在探究电流与电阻的关系时，一定要控制电压不变；在探究电流与电压的关系时，一定要控制电阻不变。
(6)在写实验结论时，一定要注意结论成立的前提条件。
电压表量程的选择
电压表量程一般根据电源电压或用电器的规格选择，电流表没有特殊说明一般选用0～0.6 A，滑动变阻器电阻的变化要以下接线柱为准，滑片远离时电阻变大，靠近时电阻变小。,
4．利用数学函数图象分析电流与电阻和电压的关系
图象作为表示物理规律的方法之一，可以直观地反映某一物理量随另一物理量变化的函数关系，形象地描述物理规律。应用图象不仅可以直接求出或读出某些待求物理量，还可以用来探究某些物理规律，测定某些物理量，分析或解决某些复杂的物理过程。
如图所示，横轴表示电流，纵轴表示电阻，从图象中可以看出，电流随电阻的增大而减小。



题型一：探究电流与电压和电阻的关系实验
例1．某同学在探究“电阻上的电流跟两端电压的关系”时，发现通过电阻a、b的电流随电压变化情况如图所示，则下列结论与图象相符的是（　　）

A．电阻一定时，电流随着电压的增大而减小　　B．电压相同时，阻值大的电阻通过的电流大
C．电流相同时，阻值小的电阻两端的电压大　　D．两电阻阻值的关系是Ra＞Rb

例2．如图是“探究电流与电阻的关系”的电路图．将5Ω的定值电阻接入图中A、B两点间，正确操作后，电流表的示数为0.4．A．接下来的操作是：断开开关，将5Ω的定值电阻更换为10Ω的定值电阻，再将滑动变阻器的滑片P移到最　 （选填“左”或“右”）端，然后闭合开关，移动滑片P，使电压表的示数为　 　V时，读出电流表的示数．


例3．在探究“电流与电阻的关系”实验中，电路如图1所示：

（1）连接电路时，开关应当　 　．
（2）闭合开关前，滑动变阻器滑片调至　 　（“a”或“b”）端．
（3）将电路连接正确后，闭合开关，移动滑动变阻器滑片P，使定值电阻R两端的电压为2V，电流表示数如图2所示，则R的阻值为　 　Ω．
（4）换上10Ω的电阻后，闭合开关，电压表示数将　 　（填“变大”或“变小”），此时应将滑片
P向　 （填“a”或“b”）端移动，电阻两端的电压为　 　V．
（5）小芳同学正确连接电路后，闭合开关，移动滑动变阻器的滑片，发现电流表无示数，电压表有示数且接近电源电压，其原因是　 　．






例4．图甲为小红同学设计的“探究电流与电阻关系”的实物电路图．

（1）连接电路时开关应处于　 　状态（选填“断开”或“闭合”）．
（2）开关闭合前，滑动变阻器的滑片P应移至　 　（选填“A”或“B”）端．
（3）当小红同学闭合开关后，发现电流表无示数，电压表有示数且大小接近电源电压，则电路中出现的故障可能是定值电阻发生了　 　（选填“短路”或“断路”）．
（4）排除故障后，移动滑动变阻器滑片P，当电压表示数为2V时，记下电流表示数．当将原来5Ω的电阻换成10Ω的电阻后，电压表示数如图乙所示．要使电压表示数保持2V不变，应将滑动变阻器的滑片P向　 　（选填“A”或“B”）端移动．

例5．小谢利用图甲所示的电路做“探究通过导体的电流与导体两端的电压、导体电阻的关系”的实验．

（1）图乙是未连接好的电路，请在图上用笔画线代替导线连接好电路．
（2）探究电流与电压的关系，应控制不变的量是　 　．开关S闭合后，将滑动阻器的滑片P从B端移至A端，电流表和电压表示数变化关系如图丙所示．实验时，电源电压保持3V不变，当滑片P位于A端时，电流表的示数为　 　A．
（3）探究电流与电阻的关系的实验过程中，当A、B两点间的电阻R由5Ω更换为10Ω后，为了探究上述问题，他应该采取的正确操作是 　．
A．保持滑动变阻器的滑片不动 B．将滑动变阻器的滑片适当向左移动
C．将滑动变阻器的滑片适当向右移动 D．适当增加电池的节数．



基础演练
1．当用两节干电池作电源时，小灯泡的亮度比用一节干电池作电源时亮，这说明通过小灯泡的电流跟小灯泡___________的大小有关。
2．如图17.1-1所示，电源电压不变，接入阻值不同的电阻丝A和B时，电流表的示数不同，这说明电路中的电流大小跟电路中______的大小有关
图17.1-1






3．由上面第1题和第2题可知，通过导体的电流的大小跟_________________和______________两个因素有关；我们在探究导体上的电流跟导体两端电压的关系时，需要控制导体的______的不变，改变导体_______________，由此得出在电阻不变的条件下，通过导体的电流跟导体两端电压的关系。
4．怎样方便地改变电路中导体两端的电压？你的方法是____________________ ___________________。
5．探究导体上的电流跟导体电阻的关系时，应保持导体________________不变，而改变___________。
6．某同学在探究“电流跟电压、电阻的关系”时，根据收集到的数据画出了如图17.1-3所示的I-R图
图17.1-3
像，下列结论与图像相符的是 （ ）
A．电阻一定时，电流随着电压的增大而增大
B．电阻一定时，电压随着电流的增大而增大
C．电压一定时，电流随着电阻的增大而减小
D．电压一定时，电阻随着电流的增大而减小
7．为了探究电流与电压的关系，小华设计了图13所示的实验电路图．
（1）实验选用的器材如图14所示，其中电源为2节干电池，定值电阻为10Ω，滑动变阻器标 “10Ω2A”字样，则实验时电压表应选用的量程为 V，电流表应选用的量程为 A．
图14
图13
A
V
R
R'
S

（2）请根据电路图用笔画线代替导线，将图14中的元件连成电路．要求：滑动变阻器的滑片向左移动时，电流表的示数变大．
（3）右表是小华探究电流与电压关系时记录的几组实验数据，通过对表中数据的分析，可得到的初步结是： ．

实验次数
1
2
3
4
5
电压/V
1.0
1.5
2.0
2.5
2.8
电流/A
0.10
0.15
0.20
0.25
0.28
8．小明做“探究电阻上的电流跟两端电压的关系”的实验。
（1）他记录了有关实验数据，但还有一空未写出，请按表中规律，完成表格内容。
电压U/V
1
2
3
4.5
电流I/A
0.2
0.4
0.6




（2）分析表格中的数据，得到的结论是：电阻一定时，导体中的电流与导体两端的电压_________。
9．在探究“电压一定时，电流跟电阻的关系”的实验中，设计电路图如图17.1-4甲所示。
图17.1-4








⑴连接电路前，开关必须 。
⑵请请根据图甲电路图用笔画线代替导线将图乙所示实物连接成完整电路（导线不允许交叉）
⑶连接好电路，闭合开关，发现电流表没有示数，移动滑动变阻器的滑片，电压表示数始终接近电源电压。造成这一现象的原因可能是（ ）
A．电流表坏了 B．滑动变阻器短路
C．电阻处接触不良 D．电阻短路
⑷排除电路故障进行实验，多次改变R的阻值，调节滑动变阻器，使电压示数保持不
变，实验数据记录如下表。其中第5次实验电流表示数如图丙所示，其读数为 A。

实验次数
1
2
3
4
5
电阻R/Ω
5
10
15
20
25
电流V/A
0.6
0.3
0.2
0.15


⑸实验结论是： 。

10．小刚在“探究通过导体的电流与电压、电阻的关系”实验中。
（1）他应采用的实验方法是 　　 　　　　 　　 　 ；
（2）在研究电压的变化对电流的影响时，他连接的电路如图13所示。但电路中有一根导线接错了，请你用笔在图中将接错的导线打上“×”，把正确的接线画上，并在虚线框内设计出实验数据记录的表格；
A
B
C
D
图13


（3）在研究电阻对电流的影响时，把定值电阻由5Ω换成10Ω，闭合开关后，下一步的操作是：调节滑动变阻器的滑片，保持　　　　　 　　　　　　不变。
（4）如果小亮在实验中发现电流表、电压表的读数都偏大，调节滑动变阻器的滑片时，两表示数均无变化，适当减小电源电压后，两表示数才相应减小。你认为出现这一故障的原因是： 　　　 　 　　　　　　　　　　 。
（5）利用本实验的器材，你还能进行的实验有：
① 　　　 　　　；
② 　 　　。

巩固提高

1．在探究“电压一定时，电流与电阻关系”的实验中，电路如图17.1-6所示，先在A、B间接入5Ω的定值电阻R，移动滑片P，使电压表示数为2V，读出电流表示数。接着取下5Ω的电阻，换上10Ω的定值电阻，不进行其它操作就闭合开关，此时电压表示数及应进行的操作是 （ ）
A．电压表示数大于2V，应将滑片P向左滑
B．电压表示数大于2V，应将滑片P向右滑
C．电压表示数小于2V，应将滑片P向左滑
图17.1-7
D．电压表示数小于2V，应将滑片P向右滑
图17.1-6






2．在研究“一定电压下，电流与电阻的关系”时，电路如图17.1-7所示，电源电压恒为3V，滑动变阻器上标有“15Ω 1A”字样。在a、b间先后接入不同阻值的定值电阻，移动滑片P，使电压表示数为1.5V，读出电流表的示数。当20Ω的电阻接入a、b间时，电压表示数始终无法达到1.5V，其原因可能是（ ）
A．滑动变阻器阻值太小 B．电源电压3V太高
C．20Ω的阻值太小 D．控制的电压1.5V太高
3．小明和小丽在研究导体中电流与导体两端电压的关系时，除了电源（3V）、开关、导线、电流表、电压表、滑动变阻器外，还有可供选择的（A）定值电阻；（B）小灯泡。
（1）为了完成研究还应选择的器材（填序号）　 　；理由是：　 　。
（2）用笔划线完成图17.1-8甲中的实物电路连接（你所选的器材在图中用接线板代替），并使滑动变阻器接入电路的阻值最大。
图17.1-8






（3）

小明通过实验得出了下表（一）中的数据，请读出图17.1-8乙中两表的示数，记在表中最后一列的空格处。
电压U/V
0.5
1.0
1.5
2.0

电流I/A
0.05
0.1
0.15
0.2

表（一）


（4）小丽通过实验得出了下表（二）中的数据，并且通过分析实验数据得出了：“在电阻一定时，导体中的电流随电压的增大而减少”的结论。小明观察并检查了小丽所连接的电路后，告诉小丽…． 你认为原因可能是　 　 。
电压U/V
0.5
1.0
1.5
2.0
电流I/A
0.25
0.2
0.15
0.1
表（二）


4．如图17.1-9所示是“探究通过导体的电流与电压、电阻的关系”的电路图，所用实验器材是：电源（6V）、电流表（0～0.6A）、电压表（0～3V）、电阻箱（0～999.9Ω）、滑动变阻器（40Ω 2A）、开关、导线若干。
表一：
实验序号
电压U/V
电流I/A
1
1.0
0.20
2
1.5
0.30
3
2.0
0.40
表二：
实验序号
电阻R/Ω
电流I/A
1
5
0.40
2
10
0.20
3
20
0.10
（1）探究电流与电压的关系时，所测得的几组电流、电压值见表1．分析表中数据可知：电阻箱接入电路的阻值为　　Ω；当导体的电阻一定时，通过导体的电流与导体两端的电压成　　关系．
（2）探究电流与电阻的关系时，应调节　 　改变接入电路中的阻值，并调节　 　使电压表的示数保持相同，读出电流值，所测得几组数据见表2．分析表中数据可知：电阻箱两端的电压为　　V；当导体两端电压一定时，通过导体的电流与导体的电阻成　 关系。
（3）就本实验所用器材，在探究电流与电阻的关系时，若保持电阻箱两端的电压为2V，为能完成实验，电阻箱可接入电路的阻值范围是　　Ω至　 　Ω（保留一位小数）．
5．在如图5所示的电路中，开关S闭合后，灯泡L1、L2均正常发光，则下列说法正确的是（ ）
A．L1、L2串联在电路中 B．L1、L2并联在电路中
C．甲乙都是电流表 D．甲是电压表，乙是电流表


图5 图6
6．在如图6所示的电路中电源电压和灯泡的电阻都不变，当滑片p由中点向右移动时，以下判断正确的是（ ）
A．电流表和电压表的示数都增大
B．电流表和电压表的示数都减小
C．电流表的示数减小，电压表的示数增大
D．电流表的示数减小，电压表的示数不变
7．在如图7所示的电路中，电源电压保持不变，闭合开关，滑动变阻器滑片向左移动，电表
的示数将 ( )
A．甲表示数变大，乙表示数变大 B．甲表示数不变，乙表示数变小
C．甲表示数不变，乙表示数变大 D．甲表示数变小，乙表示数不变
图7 图8
8．如图8所示，电源电压不变，开关S闭合时，电表的示数变化情况是 ( )
A．电流表、电压表示数均变大 B．电流表、电压表示数均变小
C．电压表示数变大，电流表示数变小 D．电压表示数变小，电流表示数变大

1．某同学在探究通过导体的电流与其电压的关系时，将记录的实验数据通过整理作出了如图17.1-5所示的图像，根据图像分析，下列说法错误的是 （ ）
A．通过导体a的电流与其两端电压成正比
B．导体a的电阻大于b的电阻
C．当导体b两端电压是1V时，通过b导体中的电流为0．1A
D．将a、b两导体串联接在电压为3V的电源上时，通过导体的电流为0．2A
2．王华和小芳用图14所示电路分别进行“探究电流与电压、电阻的关系”实验。王华在连接好电路闭合开关后，发现电流表的指针偏转到了表盘最大刻度线右侧没有刻度的地方。而小芳在连接好电路闭合开关后，却发现电压表的指针偏转到了表盘零刻度线左侧没有刻度的地方。

（1）王华的电流表出现异常现象的原因是：______________________________________；
改正方法是：____________________________________________________。
（2）小芳的电压表出现异常现象的原因是：______________________________________；
改正方法是：____________________________________________________。
（3）王华在解决了电流表的异常后，将滑片移到某位置，观察到电压表、电流表的示数如图15所示，则他测出R的阻值为______________Ω。
3．（2006年芜湖市）在 “探究欧姆定律”的实验中，某小组准备研究电阻不变时，电流随电压变化的规律．
(1)请用笔画线代替导线，将图12中的电路元件连接成实验电路．(连线不得交叉)
(2)按照你连接的电路，闭合电路前应将变阻器的滑片移到最 (选填“左”或“右”)端．
(3)请详细叙述接下来的主要操作过程：

。



4．刘华同学按图甲所示的电路研究“电流与电压、电阻的关系”（图中电源电压为3.0V，滑动变阻器R′的最大阻值为20Ω）。
（1）实验时他先将电阻箱的阻值跳到R1，多次变动滑动变阻器R′的滑片位置，记录相应的电流、电压值，并根据多组实验数据在坐标纸上描点、连线，得到图乙中的图线1；后将电阻箱的阻值调到R2，重复上述实验过程，得到图乙中的图线2，从图线可以得出
R1：R2=
（2）由图线1和图线2能概括出的结论是：
A．
B．
（3）张莉同学模仿刘华的实验电路重做这个实验时，出现了这样的现象：当他将电阻箱调到某一阻值时，合上开关，电流表和电压表的示数分别为0.1A和1.0V，以后无论怎样移动滑动变阻器的滑片P，两表的示数始终不变，你认为问题可能出现在哪里？
5．小明和小刚利用如图所示的电路来探究电流与电压、电阻的关系。当他们接入R1＝5Ω的定值时，得到的实验数据如表一所示；当他们接入R2＝10Ω的定值电阻时，得到的实验数据如表二所示。
实验次数
1
2
3
电压(V)
2
4
6
电流(A)
0.2
0.4
0.6

表一（R＝5Ω） 表二（R＝10Ω）
实验次数
1
2
3
电压(V)
2
4
6
电流(A)
0.4
0.8
1.2





（1）实验中，滑动变阻器所起的主要作用是_____________________________________；
（2）分析表一和表二的数据得出的结论是：
a.___________________________________________________________________________；
b.___________________________________________________________________________。
6．某校兴趣小组同学想探究“一段电路中的电流跟电阻的关系”，设计了如下图甲所示的电路图。

（1）根据该兴趣小组设计的图甲电路图，把图乙的实物图连接完整。
（2）通过实验，该兴趣小组测得4组数据，如下表所示：其中第4次实验时电流表的指针位置如图丙所示，请把测得的电流数值填入表格中。
（3）在此探究实验过程中，当E、F两点间的电阻由4Ω更换为5Ω后，为了探究上述问题，你认为应该采取的操作是 。
A．闭合开关，读出电流表的读数 B．闭合开关，将变阻器的滑片适当向左移
C．改变电压表、电流表的量程 D．闭合开关，将变阻器的滑片适当向右移
（4）从该实验中你可得出什么结论? 。（用文字表述）


_________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________

1． 通过实验探究发现：在　　　　　　　　　　一定的情况下，通过导体的电流跟这段导体两端的电压成　　　　　　　　　　比；在____________一定的情况下，通过导体的电流跟这段导体的电阻成___________比。
2．在某电阻的两端加6 V的电压时，通过它的电流是0.3 A；若使通过它的电流是0.1 A，应在这个电阻的两端加___________V的电压。
图1
3． 如图1所示是研究电流与电压、电阻的关系的电路图，实验分“保持电阻不变”和“保持电压不变”两步进行。在“保持电阻不变”这一步实验时应（ ）
A．保持R2滑片的位置不动
B．保持R2两端的电压不变
C．保持R1不变，调节R2滑片到不同的适当位置
D．保持电路中电流不变
4．分别将U1=4V、U2=6V两个不同的电压加在某段导体的两端，则两次通过该导体的电流之比为（ ）
A．3:2 B．2:3
C．1:1 D．1:2
5．在研究电流跟电压、电阻的关系实验中，当研究电流与电阻的关系时，应该 ( )
A．调节滑动变阻器，使电路中的电流保持不变
B．调节滑动变阻器，使不同的定值电阻R两端的电压保持不变
C．使电阻R两端电压成倍数变化
D．每次测量时都要使电路中的电流成倍数变化
6．一个用电器两端的电压增大到原来的2倍，则通过该用电器的电流 （ ）
A．增大到原来的4倍 B．增大到原来的2倍
C．减小到原来的1/4 D．减小到原来的1/2
7．用下图2的实验装置来研究电流跟电压的关系。
（1）用铅笔代替导线连接图7-2实物图（测导线AB电阻时）。
（2）用导线AB和用导线CD的实验记录分别如表1和表2：
电压(V)
2
4
6
电流强度(A)
0.2
0.4
0.6
表一： 表二
电压(V)
2
4
6
电流强度(A
0.4
0.8
1.2
图2
A
B
C
D









从以上实验数据中可以发现：同一导体中电流与 ；在相同电压下，通过导线AB和CD的电流不同，说明不同的导体对电流的 是不同的，且通过导体的电流跟该导体的电阻 。
8．小强同学观察到一些电学现象：小灯泡两端的电压越大，通过灯丝的电流越大，灯泡越亮；电源电压一定时，电路中的电阻增大，电路中的电流就变小……。小强猜想：通过导体中的电流的大小与导体两端的电压和导体的电阻有关。请你帮助小强完成这个探究实验：
（1）选择的器材：电源、开关、三个阻值不同的电阻（5Ω、10Ω、20Ω），导线若干，电流表及电压表各一块，还需要______________________。
（2）请画出电路图并按电路图将图3中的各元件连接起来；





图3


（3）测量的步骤及数据：①按电路图连接电路。②首先把10Ω的电阻连入电路，滑动滑动变阻器的滑片，改变R1两端的电压，测得三组数据如表一所示；③分别把三个阻值不同的电阻连入电路，调节滑动变阻器的滑片，始终保持每个电阻连端的电压为2 V，测得三组数据如表二所示。
表一：电阻R1=10 Ω 表二：电压U=2 V
电压（V）
1
2
3
电流（A）
0.1
0.2
0.3

电阻（Ω）
5
10
20
电流（A）
0.4
0.2
0.1



（4）分析与结论： 分析表一得出的结论是：__________ ___ ____ ；
分析表二得出的结论是：______________________ 。
（5）这种研究问题的方法是_________________法。