拔高学习4 探究电流与电压和电阻的关系教科版物理九年级上学期

教科版九年级全拔高学习4 探究电流与电压和电阻的关系

方法指导▶所得数据呈现出的规律不一致时：(1)可能是某个电表量程读错—某个陡然增加或减小的数据。(2)可能是某个电表没有调零—容易与误差混淆

，

此时呈现出某一电表的所有数据都比应测得的数据偏大或偏小相同的量。(3)可能是电压表接在滑动变阻器两端—用电源电压减去数据中的电压后，与电流表数据之比为定值。

(3)根据电路中电流表的量程、题中图像和表格等反映的最大电流确定滑动变阻器的电流规格。

二、更换定值电阻动态分析(在探究电流与电阻的关系实验中)1.判断滑片移动方向：更换阻值更大(更小)的定值电阻后，由串联电路的分压原理可知，定值电阻两端电压变大(变小)，为保持定值电阻两端电压不变，应调节滑动变阻器连入电路的电阻，使其两端电压变大(变小)，即需要将滑片向阻值增大(减小)的方向移动。

小西和同学们在“探究电流与电压的关系”的实验中，设计的实验电路如图甲所示，电源电压恒为3V，定值电阻R的阻值为5Ω，滑动变阻器有两只(R1：“10Ω2A”，R2：“30Ω1.5A”)。

例1典例讲解(1)连接电路时，开关应________；闭合开关

S前，应将滑动变阻器的滑片

P

调至____(填“A”或“B”)端。断开A为了保护电路，连接电路时，开关必须断开；正确连好电路后，闭合开关S前，要将滑动变阻器的滑片P

调至阻值最大处，即A

端。【点拨】(2)小西连接好电路后闭合开关

S，发现电流表、电压表均无示数。已知电路只有一处故障且导线完好，请你写出用导线、电流表或电压表检测故障的方法：______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________(写出一种即可)。将导线并联在滑动变阻器(或开关)两端，若电压表有示数，说明滑动变阻器(或开关)断路；若电压表无示数，再将导线并联在电流表两端，若电压表有示数，说明电流表断路(答案不唯一，合理即可)【思路引导】(2)提取有效信息：电流表、电压表均无示数，检测器材有导线、电流表、电压表信息转化：电流表无示数→电路存在断路；电压表无示数→与电压表并联部分以外的电路断路分析解答：①用导线(电流表)检测→检测导线(电流表)与某元件并联时，该元件被短路→若电压表有示数，则与检测导线(电流表)并联部分断路；若电压表无示数，则与检测导线(电流表)并联的元件完好  ②用电压表检测→检测电压表并联在某元件两端→若检测电压表示数接近电源电压，则与检测电压表并联部分断路；若检测电压表示数为零，则与检测电压表并联的元件完好闭合开关，电流表、电压表均无示数，说明电路发生了断路，且断路发生在与电压表并联部分以外的电路；要检测电路故障，可将导线并联在待检测部分两端，若电压表有示数，则说明与导线并联部分存在故障(答案不唯一，合理即可)。【点拨】(3)排除故障后，第2次实验中电流表的示数如图乙所示，为_______A。0.2由图乙可知，电流表选用小量程，分度值为0.02A，示数为0.2A。【点拨】(4)将多次实验测得的数据记录在表格中，分析数据可得：在导体电阻一定时，通过导体的电流与导体两端的电压成_________。实验序号12345U/V0.51.01.52.02.5I/A0.10.30.40.5正比由表中数据可得，在导体电阻一定时，通过导体的电流与导体两端的电压成正比。【点拨】(5)分析实验数据可知，本实验选取的滑动变阻器为_________

。R2

【点拨】【思路引导】(5)提取有效信息：根据表格数据，电路中的最小电流为0.1A，电压表的最小示数为0.5V，电源电压为3V信息转化：电流最小时，滑动变阻器两端的电压为2.5V分析解答：①电路中的电流最小→滑动变阻器接入电路的阻值最大→将得到的阻值最大值与滑动变阻器的规格进行比较②将电路中的最大电流值与滑动变阻器规格进行比较结合①②选取合适的滑动变阻器【拔高设问】(6)小西完成实验后，将R

换成100Ω的定值电阻，其他器材不变，请你评估小西能否正常完成实验，并说明原因：_______________________________________________________________________________。不能，因为电源电压为3V，定值电阻阻值过大导致电流表示数过小，无法准确读数电源电压为3V，100Ω的定值电阻的阻值过大，会导致电流表示数过小，无法准确读数，所以小西不能正常完成实验。【点拨】(7)实验操作过程中，小西发现滑动变阻器损坏，且没有滑动变阻器进行替换，于是去掉损坏的滑动变阻器，添加一个电阻箱，设计的改进电路如图丙所示(电源仍为2节新干电池)。请你分析小西设计的改进电路能否完成本实验：_____(填“能”或“不能”)；若能完成，请写出实验方案，若不能，请说明原因：能通过改变电阻箱的阻值可以改变定值电阻R两端的电压_______________________________________________。完成实验需要改变定值电阻两端的电压，而通过改变电阻箱的阻值可以改变定值电阻两端的电压，故小西设计的改进电路能完成本实验。【点拨】如图甲所示是“探究电流与电阻关系”的电路，电源电压为4.5V，有3个阻值分别为5Ω、10Ω、15Ω的定值电阻供使用，滑动变阻器的规格为“10Ω2A”。

例2典例讲解(1)用笔画线代替导线将图甲所示实物电路连接完整(要求：滑动变阻器的滑片P

向左移动时，电路中电流变大，导线不得交叉)。如图所示。

(2)连好电路，闭合开关，发现电压表、电流表均无示数，电路故障可能是_____(填字母)。A.定值电阻

R

短路B.定值电阻

R

断路C.滑动变阻器断路C(3)依次将5Ω、10Ω、15Ω的定值电阻接入电路进行实验，获得数据如表，其中第3次实验时电流表的示数如图乙所示，为_____

A。根据表中数据可知，实验中电压表的示数是_____V。实验次数123电阻/Ω51015电流/A0.600.30

0.203(4)根据表格中的数据得到的实验结论是_____________________________________________。(5)有同学提出用电阻箱代替图甲中定值电阻也可进行实验探究，请你说出该方法的好处：_________________；若保持电阻箱两端电压为3V不变，电阻箱可接入电路的阻值范围是________。电压一定时，通过导体的电流和导体的电阻成反比不用反复拆接电路5~20Ω【思路引导】(5)第二空提取关键信息：串联电路，电阻箱两端电压为3V，电源电压为4.5V，滑动变阻器的规格为“10Ω2A”，电流表量程为0~0.6A信息转化：滑动变阻器的最大阻值为10Ω，电路允许通过的最大电流为0.6A分析求解：①电路允许通过的最大电流→电阻箱允许接入电路的最小阻值；②滑动变阻器的最大阻值→电阻箱接入电路的最大阻值

【点拨】

【拔高设问】(6)当10Ω的定值电阻连入电路时，移动滑片使电压表示数为某一定值，记录此时滑片的位置为O；用15Ω的定值电阻替换10Ω的定值电阻后，闭合开关，再次移动滑动变阻器的滑片。移动滑片的过程中，眼睛应该观察______表的示数，最终滑片的位置在O点的______(填“左侧”或“右侧”)。电压右侧【思路引导】(6)第二空提取关键信息：接入电路的定值电阻变大；需要保持定值电阻两端电压不变信息转化：改接后电路中总电阻变大分析解答：总电阻变大→电路电流变小→滑动变阻器两端电压变小，定值电阻两端电压变大→为保持定值电阻两端电压不变→移动滑片用15Ω的定值电阻替换10Ω的定值电阻，为探究电流与电阻的关系，应保持定值电阻两端的电压不变，所以移动滑片时眼睛应该观察电压表的示数；根据串联电路的分压原理可得，替换后定值电阻两端的电压变大，故应增大滑动变阻器两端的电压，即将滑动变阻器的滑片向右移动，最终滑片的位置在应O

点的右侧。【点拨】

图像是一条直线，比较直观，便于处理数据发现规律

【点拨】1.小红为了探究“电流与电压的关系”，设计了如图甲所示的电路。(1)请将图甲中的实物电路连接完整，导线不允许交叉。如图所示(合理即可)。方法针对练探究“电流与电压的关系”时，电压表测定值电阻两端的电压，故电压表应与定值电阻并联，结合表格数据可知电压表量程选小量程；电流表测通过定值电阻的电流，故电流表应与定值电阻串联；滑动变阻器起到保护电路元件安全和改变定值电阻两端电压的作用，故滑动变阻器应与定值电阻串联，采用“一上一下”接法。【点拨】(2)小红将5Ω的电阻R接入电路，闭合开关，通过调节滑动变阻器滑片，测出四组不同的电压值和电流值，并记录在表格中。通过分析数据和观察电表，她发现实验中存在一个失误，该失误是_____________________。实验序号1234U/V0.51.01.52.0I/A0.120.220.320.42

实验前电流表没有调零

【点拨】(3)数据修正后，小红绘制了图乙中的

a

图像。根据图像可知，在电阻一定时，电流与电压成_______。图乙中

U0

与

I

0的比值为______Ω。正比5由图乙可知，

a图像是正比例函数图像，故可以得出结论:在导体电阻一定的情况下，通过导体的电流和导体两端的电压成正比。图中

U0与

I0

的比值等于定值电阻的阻值，即5Ω。【点拨】(4)将电阻换成小灯泡，重复上述实验过程，绘制出图乙中的

b

图像，

b

图像是一条曲线，图乙中

A、

B、

C

三点对应的阻值为

RA、

RB、RC，它们由大到小的排列顺序是__________________。RB＞

RC

＞

RA

【点拨】(5)若某次调节中滑动变阻器接入电路的电阻增加了

Δ

R1，同时小灯泡电阻变化了Δ

R2，则Δ

R1______(填“＞”“＜”或“＝”)Δ

R2。＞滑动变阻器接入电路的电阻增加时，由串联分压原理可知，小灯泡两端的电压减小，由图乙知小灯泡电阻减小，通过小灯泡的电流即电路电流减小，由欧姆定律可知电路总电阻增大，由电阻的串联规律可知

ΔR1

＞ΔR2。【点拨】方法针对练2.某同学在“探究通过导体的电流与电阻的关系”的实验中，所用的实验器材有两节干电池，电流表、电压表、滑动变阻器及开关各一个，定值电阻和导线若干，实验电路如图甲所示。

(1)连好电路后，开关闭合前应将滑动变阻器的滑片移动到____(填“a”或“

b”)端；该同学发现电流表的指针位置如图乙所示，原因是________________。b电流表没有调零(2)调整好元件后，该同学用开关“试触”时，发现电压表和电流表均无示数。他检查发现导线与各接线柱均接触良好，猜想可能是滑动变阻器出现了断路。他另外取来一根导线，用这根导线验证出猜想是正确的。写出他的做法和观察到的现象：____________________________________________________________________________________。用导线连接滑动变阻器的a、d

端接线柱，用开关试触，观察到电流表和电压表均有示数该同学排除故障后，进行实验，记录的实验数据如表所示。(控制电压

U＝2.4V)

①分析实验数据得出结论：_____________________________________________。

②为了使结论具有普遍性，该同学接下来的做法是_____________________________________________。

实验次数123456电阻R/Ω