《電流與電壓和電阻的關系（第一課時）》教案教學目標教學目標：知識目標：（1）通過實驗探究，得出并認識電流與電壓的關系。（2）會同時使用電壓表和電流表測量一段導體兩端的電壓和其中的電流。（3）會使用滑動變阻器來改變部分電路兩端的電壓。能力目標：（1）通過實驗探究，使學生進一步熟悉用“控制變量法”來研究物理問題的科學方法。（2）嘗試用圖像法對實驗數據進行分析處理。情感目標：引導學生正確對待實驗中的失誤，實事求是，切忌弄虛作假，幫助學生分析實驗失敗的原因，研究實驗改進的措施，研究減小誤差的方法，培養(yǎng)學生嚴謹的科學態(tài)度。教學重點：學習科學探究的方法，并得出結論。教學難點：提高學生研究物理問題的能力。教學過程時間教學環(huán)節(jié)主要師生活動2分鐘4分鐘6分秒3分鐘3分鐘2分鐘2分鐘引入提出猜想

實驗方案歐姆定律的應用設計電路圖及數據表格開始實驗

播放視頻分析結果課程結尾

布置作業(yè)【講解】在前面的章節(jié)里，電路中的電流、電壓和電阻已經被我們熟知。

那么，通過導體的電流與加在導體兩端的電壓以及導體的電阻存在怎樣的關系呢？

現在，我們就開始研究這個問題?！军cPPT】【提問】請同學們思考，我們應該使用什么樣的方法來探究電流與電壓和電阻這兩個物理量之間的關系呢？【點PPT】

【學生回答】是控制變量法！

【疑問】屏幕前的你會如何控制變量呢？

【學生回答】

（1）在探究電流與電壓的關系時，我們需要控制電阻不變，探究電流與電壓的關系；【點PPT】

（2）而我們在探究電流與電阻的關系時，則需要控制電壓不變，探究電流與電阻的關系?！军cPPT】【提問】同學們，對于電流與電壓的關系，你們是怎么看的呢？【點PPT】

【學生回答】在學習《電壓》時，我們知道了：電壓是形成電流的原因?！军cPPT】

【講解】另外，在之前做過的實驗中，我們也看到，增加串聯接入電路的電池個數，電路中的同一只小燈泡就會變亮這樣的現象?！军cPPT】

所以，我們的猜想是：電壓越高，電流越大?！军cPPT】【講解】這一節(jié)課，我們來探究電流與電壓的關系。

【提問】實驗開始之前，請同學們想一想，我們應該如何來設計實驗方案呢？【點PPT】

【學生回答】結合控制變量的思想，我們需要：控制電路中的電阻不變，改變電路兩端的電壓，測量通過電路的電流?！军cPPT】

【講解】考慮到實驗結論的可信度，在可能的條件下，盡量多獲取幾組數據。結合這一思路，我們需要解決幾個具體問題：

（1）如何控制電路的電阻不變？

（2）如何改變電路兩端的電壓？

（3）如何測量電路中的電流？【提問】第一個問題：如何控制電路電阻不變呢？【點PPT】【學生回答】小燈泡。【點PPT】

【講解】但是，我們并不知道小燈泡的阻值。也不能確定小燈泡的電阻值會不會發(fā)生變化。

所以，小燈泡不是一個合適的選擇?！军cPPT】

由于實驗中需要控制電阻一定，所以在這里我們選擇定值電阻?！军cPPT】

顧名思義。定值電阻就是在一定范圍內，它的電阻值是確定的，幾乎不會發(fā)生變化。這正好符合我們的實驗要求?！军cPPT】

在實驗室中，有幾種在平時實驗中常用的定值電阻。

它們的外形不同，材料不同，電阻值也不同，但共同點是有確定不變的電阻值?！咎釂枴磕敲措娐穬啥说碾妷河衷撊绾胃淖兡兀俊军cPPT】

【學生1回答】我們可以在電路中分別串聯一節(jié)、兩節(jié)……甚至更多的干電池，即改變電源電壓，來實現對定值電阻兩端電壓的調控作用。【學生2回答】根據前面課上的實驗，我們可以在電路中串聯一個滑動變阻器?！军cPPT】

【講解】當移動滑動變阻器的滑片時，其接入電路中的電阻發(fā)生改變，通過導體的電流也將隨之發(fā)生變化。

【提問】那么，接入電路中的滑動變阻器，是如何來調節(jié)定值電阻兩端的電壓呢？

讓我們一起來做一個實驗：為了獲取定值電阻兩端的電壓，我們將電壓表接在定值電阻兩端，與其并聯。

再將定值電阻與滑動變阻器串聯，獲得如下的電路圖。

閉合開關后，移動滑動變阻器的滑片，請大家仔細觀察電壓表示數的變化情況?！军cPPT】【實驗視頻】我們首先將電池組、滑動變阻器，電阻值為5歐的定值電阻和開關依次連接，使定值電阻和滑動變阻器的串聯，然后再將電壓表并聯在定值電阻兩端。檢查無誤后，閉合開關。我們看到電壓表有比較小的示數。這時再移動滑片，使滑動變阻器接入電路的電阻變小。可以觀察到，隨著滑片的移動，電壓表的示數在連續(xù)增大?！局v解】不難看出，串聯在電路中的滑動變阻器不但可以改變定值電阻兩端的電壓，而且可以使定值電阻兩端的電壓發(fā)生連續(xù)的變化。跟用更換電池來改變電壓的方法相比，既簡單又方便，為我們多次測量提供了很好的條件。所以，在接下來的實驗中，我們選用滑動變阻器來改變電路兩端的電壓?！咎釂枴孔詈?，如何測量電路中的電流？【點PPT】

【講解】通過前面的學習，我們已經知道，測量電流需要用電流表，同學們也掌握了用電流表測量電路中電流的方法。【點PPT】

所以，在實驗電路中，除了要有電壓表、滑動變阻器之外，還需要在電路中串聯一塊電流表，至此，實驗電路中需要用到的電路元件基本準備完畢。

【提問】同學們，你能設計出實驗電路圖嗎？【點PPT】

在你的任務單上試著把它畫出來，然后跟老師設計的電路圖比較一下。看看是否一樣?，F在老師要揭曉謎底了，快來看一看，你設計的電路圖，與老師設計的是否一致呢？【點PPT】不難發(fā)現，在閉合開關后，電路中就會有電流流過，我們就可以從電壓表和電流表上讀取數據了。

明確了需要測量的物理量，現在請同學們在任務清單上設計好收集實驗數據的表格吧。

這是老師設計的實驗數據記錄表，咱們的一樣嗎？【點PPT】

需要注意的是，我們還應該記錄定值電阻的電阻值。【講解】電路圖和數據表格已經設計完畢。

接下來，我們需要設計相應的操作步驟。

首先是準備階段，按照電路圖來連接電路，檢查無誤后試觸，確認電路連接狀態(tài)正常后閉合開關?！军cPPT】【講解】然后緩慢地移動滑動變阻器的滑片，最大幅度改變滑動變阻器連入電路的電阻值。觀察電壓表、電流表的示數變化范圍，從而確定實驗中數據的取值范圍。

我們看看實驗數據取值范圍是如何確定的?！军cPPT】【實驗視頻】我們還是先完成電路的連接，根據經驗，電流表使用小量程。串聯電路連接完畢后，再把電壓表并聯在定值電阻兩端。電壓表也使用小量程。閉合開關前，電壓表和電流表的示數均為零。檢查無誤，閉合開關。讀出此時電壓表、電流表的示數分別為0.4V和0.08A。這是本次實驗中電壓表和電流表的最小的示數，也是數據取值的下限。然后緩慢移動滑片，同時觀察電壓表和電流表示數的變化，直至滑動變阻器接入電路的電阻值最小。此時再次讀出電壓表、電流表的示數分別為3V和0.6A。這是電壓表和電流表的最大的示數，也是數據取值的上限?！局v解】通過觀察，我們可以確定，電壓表可以在0.4V～3V之間取值，電流表的示數也在量程范圍之內?！军cPPT】

這樣，我們就可以確定從0開始，每隔0.5V取值一次，共取7組數據?！军cPPT】【講解】最后，根據實驗條件和需要，決定了實驗中的取值范圍、次數后。閉合開關，改變滑動變阻器接入電路的電阻值，按計劃讀取、記錄與電壓表的示數相應的電流表的示數。

下面我們正式開始實驗：探究電流與電壓的關系【點PPT】【實驗視頻】改變滑動變阻器接入電路的電阻值，當電壓表的示數為0.5V時開始取值，記錄此時電流表的示數為0.1A。

當電壓表的示數為1.0V時，電流表的示數為0.2A。

當電壓表的示數為1.5V時，電流表的示數為0.3A。

當電壓表的示數為2.0V時，電流表的示數為0.4A。

當電壓表的示數為2.5V時，電流表的示數為0.5A。

當電壓表的示數為3.0V時，電流表的示數為0.6A?！局v解】以下是通過實驗獲取的數據，我們發(fā)現當電阻一定時，電壓越高，電流越大?！军cPPT】【講解】仔細觀察數據，不難發(fā)現，第三組數據中的電流值是第二組電流值的2倍。【點PPT】

而第四組數據的電流值是第二組電流值的3倍……【點PPT】

以上結果表明：電壓與電流的大小都在以相同的倍數增加著。有同學就會想到，每一組實驗數據中，電流與電壓的比值應該是一個定值。

到底是不是這樣呢？

讓我們一起來檢查一下吧。

I2/U2=0.1A/0.5V=0.2A/V；I3/U3=0.2A/1V=0.2A/V；I4/U4=0.3A/1.5V=0.2A/V……除第一組0之外，每一組的電流與電壓的比值都是相等的，比值是一個不變的常數?！军cPPT】

I2/U2=……=I7/U7=0.2A/V=k，即電流與電壓的比值為0.2A/V，是一個定值?！军cPPT】

這種關系，我們可以借助數學表達式I/U=k來進行描述，變形后I=kU，滿足數學中對正比例函數的定義，以上這些均告訴我們：當電阻為5Ω且不變時，電流與電壓成正比。【提問】以上實驗數據均是在定值電阻為5Ω時獲得的，對于上述結論，不同阻值的定值電阻是否依然成立呢？

【講解】我們可以換用10Ω、15Ω等其他阻值的定值電阻，重復上述的實驗步驟。

比如剛才的實驗，我們可以換用10Ω的電阻再次實驗?！局v解】以相同的方法，分析實驗數據，我們可以發(fā)現當R=10Ω時，電流與電壓仍成正比?！咎釂枴空埻瑢W們思考，還有更加直觀的方法嗎？

【學生回答】圖像法

【講解】在這里，我們取電壓值為橫坐標、電流值為縱坐標建立坐標軸，根據數據中的電壓值、電流值描點?！局v解】這樣，我們可以獲得一條過原點的直線?！军cPPT】

這條過原點的直線再次說明：電阻為5Ω且不變時，電流與電壓成正比。

不僅如此，我們還可以利用10Ω的定值電阻所獲得的數據，再次在坐標系內描點、連線?！军cPPT】

我們發(fā)現，當R=10Ω時，電流與電壓依然滿足正比關系，再次驗證了我們的結論。

仔細觀察，我們還發(fā)現不同阻值的電阻，在圖像中直線的傾斜程度不同。

直線的傾斜程度越大，電阻越小?！局v解】通過上面的討論，我們得出了結論：當導體的電阻一定時，通過導體的電流跟導體兩端的電壓成正比。

科學家做了大量的實驗，得到的結論都是相同的。即導體的電阻一定時，通過導體的電流跟導體兩端的電壓成正比?！局v解】以上即為本節(jié)課的探究內容。

下面我們對本節(jié)課的內容進行小結：

通過今天的學習我們知道了電流與電壓和電阻有關。

借助于探究性實驗，我們發(fā)現：當電阻一定時，電流與電壓成正比。

在研究過程中，我們使用控制變量法和圖像法去解決物理問題的能力得到了提升?！局v解】本節(jié)課后的基礎性作業(yè)是請同學們完成“學生資源”中的課后練習。

拓展性作業(yè)是請同學們利用“探究電流與電壓的關系”的實驗數據計算U/I，并與電阻R比較，看看電阻R與U/I的關系。知能演練提升能力提升1.分別把U1=4V、U2=6V的電壓加在某段導體兩端,則兩次通過該導體的電流之比為()A.1∶2 B.2∶3 C.3∶2 D.1∶12.當加在某段導體兩端的電壓為24V時,通過它的電流為1.2A。若加在該段導體兩端的電壓減小6V時,則通過它的電流是()A.0.9A B.1.2AC.0.6A D.2.4A3.如圖所示,在探究電流跟電壓的關系實驗中,下列說法不正確的是()A.探究電流跟電壓的關系時,需要控制導體的電阻一定B.滑動變阻器可以起到改變定值電阻兩端電壓的作用C.實驗的結論是電流跟電壓成反比D.多次實驗是為了得到電流跟電壓之間的定量關系4.將30Ω的電阻接在一電源兩端,通過的電流為0.3A。若把10Ω和60Ω的電阻分別接在這個電源兩端,那么通過的電流分別為()A.0.9A,0.15A B.0.15A,0.9AC.0.1A,0.9A D.0.6A,0.1A5.某導體中的電流與它兩端電壓的關系如圖所示,下列分析正確的是()A.當導體兩端的電壓為0時,電阻為0B.該導體的電阻隨電壓的增大而減小C.當導體兩端的電壓為0時,電流為0D.當導體兩端的電壓為2V時,電流為0.6A6.在探究電流與電壓關系的實驗中,分別用R1、R2兩個電阻進行探究,并根據各自的實驗數據繪制了U-I關系圖像如圖所示,從圖可以看出R1與R2大小關系是()A.R1>R2 B.R1=R2C.R1<R2 D.無法確定7.如圖所示,電路中電源電壓不變,滑動變阻器上標有“2A20Ω”字樣。以下四個圖像中,能正確表示當開關S閉合后,通過小燈泡L的電流I與滑動變阻器連入電路的電阻R的關系的是()8.某同學利用下圖的電路探究電流與電壓、電阻的關系。實驗開始時,滑動變阻器的作用是。在探究通過導體的電流與導體兩端電壓的關系時,應保持不變;在探究通過導體的電流與導體電阻的關系時,滑動變阻器的作用是

。

9.如圖甲所示,小華用電阻箱和滑動變阻器研究通過導體的電流與電阻的關系。(1)圖甲中電阻箱R1和滑動變阻器R2的連接方式是聯。

(2)連接電路前,開關應處于狀態(tài)。

(3)第1次實驗時,電流表示數如圖乙所示,則電流為A。

(4)經過3次測量,得到表格中的實驗數據,由此總結出電流與電阻的關系,請你指出小華實驗過程中存在的問題:_______________________________________________________________________________________________________________________________________________。

次數R1/ΩI/A13.026.00.3339.00.25探究創(chuàng)新★10.在研究電流與電阻和電壓關系的實驗中:(1)閉合開關前,滑動變阻器應處于,目的是。

(2)小敏同學按圖甲的電路原理圖連接了圖乙實物電路,其中有兩個元件連接錯誤。它們分別是和。(只需填寫連錯的元件)

(3)重新連接電路后,用開關S進行試觸,如果電流表指針向左偏轉,說明電流表的;如果電流表指針向右偏轉超過刻度盤,應換用較量程。

★11.利用如圖甲所示的電路探究電流跟電壓的關系,電源電壓6V不變。(1)按圖甲,在圖乙中把接錯的一根導線打上“×”,再畫線把它改到正確的位置上。(2)正確連接電路后,再閉合開關,移動滑片,發(fā)現電壓表和電流表示數均為0;繼續(xù)移動滑片,當兩電表指針剛好偏轉且穩(wěn)定時,其示數見下表中數據序號3。繼續(xù)實驗,數據見序號4和序號5。數據序號12345電壓/V00123電流/A000.10.20.3①根據第5組數據,在圖丙中標出電流表指針所在的位置。丙②由序號1、2兩組數據可判斷,該電路故障為(選填“R1接觸不良”“R2斷路”或“R2短路”)。

③序號3、4、5三組數據表明:在導體的一定時,導體中的電流跟導體兩端的電壓成正比。知能演練·提升1.B在電阻不變的條件下,導體中的電流跟導體兩端的電壓成正比,故選B。2.A根據電阻一定時,導體中的電流跟這段導體兩端的電壓成正比得I1I2=U1U2,代入已知量得I3.C探究電流跟電壓的關系時,由控制變量法可知,需要控制導體的電阻一定,故A正確,不符合題意;滑動變阻器可以改變接入電路中的電阻,使得電路中電流發(fā)生改變,從而起到改變定值電阻兩端電壓的作用,故B正確,不符合題意;由歐姆定律可知,在電阻不變時,通過導體的電流跟導體兩端的電壓成正比,故C錯誤,符合題意;多次實驗得到多組實驗數據,從而可以得到電流跟電壓之間的定量關系,故D正確,不符合題意。4.A在電壓一定時,通過導體的電流跟電阻成反比。5.C導體的電阻是導體本身的一種性質,它不隨通過它的電流以及它兩端的電壓的改變而改變,只與導體本身的材料、長度、橫截面積以及溫度有關,故選項A、B錯誤;由題圖中可以看出,導體兩端電壓為0時,電流為0,導體兩端電壓為2V時,電流為0.4A,故選項C正確,選項D錯誤。6.A由題圖可知,當電壓一定時,I1<I2。因為當電壓一定時,通過導體的電流跟電阻成反比,所以R1>R2。7.D當滑動變阻器滑片向右滑動時,連入電路中的電阻變大,通過燈泡的電流變小,當滑片滑到最右端時,電路中電阻最大,電流最小,但不等于零,故選D。8.答案保護電路電阻保持定值電阻兩端的電壓不變9.解析(1)由題圖甲可知,電阻箱R1和滑動變阻器R2的連接方式是串聯。(2)為