物理人教版第1節(jié) 電流與電壓和電阻的關(guān)系導(dǎo)學(xué)案及答案

這是一份物理人教版第1節(jié) 電流與電壓和電阻的關(guān)系導(dǎo)學(xué)案及答案，共11頁。學(xué)案主要包含了學(xué)習(xí)目標(biāo)，學(xué)習(xí)重點(diǎn)，學(xué)習(xí)難點(diǎn)，自主預(yù)習(xí)，合作探究，提出問題，猜想與假設(shè)，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)等內(nèi)容，歡迎下載使用。
1. 通過實(shí)驗(yàn)探究電流跟電壓、電阻的關(guān)系，讓學(xué)生經(jīng)歷科學(xué)探究的全過程。
2. 進(jìn)一步熟悉探究實(shí)驗(yàn)中常用的一種方法—控制變量法。
3. 會(huì)觀察、收集、分析實(shí)驗(yàn)中的數(shù)據(jù)并嘗試采用圖象法分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。
4. 能說出電流與電壓、電阻間的正比、反比關(guān)系。
【學(xué)習(xí)重點(diǎn)】
通過實(shí)驗(yàn)探究通過導(dǎo)體的電流與電壓、電阻的關(guān)系。
【學(xué)習(xí)難點(diǎn)】
1. 運(yùn)用控制變量的方法來設(shè)計(jì)和完成實(shí)驗(yàn)既是重點(diǎn)也是難點(diǎn)。
2. 利用圖象進(jìn)行線性數(shù)據(jù)分析。
【自主預(yù)習(xí)】閱讀教材，完成以下問題：
1. 探究導(dǎo)體中的電流跟導(dǎo)體兩端電壓的關(guān)系
（1）猜想：由于 是形成電流的原因，說明電流的大小與 有關(guān)。
（2）探究方法： 法。為了研究電阻中的電流跟電壓的關(guān)系，我們應(yīng)控制 一定，通過在電路中串聯(lián)一個(gè) 來調(diào)節(jié)導(dǎo)體兩端的電壓。
（3）結(jié)論：電阻一定時(shí)，導(dǎo)體中的電流跟導(dǎo)體兩端的電壓成 。
2. 探究通過導(dǎo)體的電流與導(dǎo)體電阻的關(guān)系
（1）猜想：導(dǎo)體電阻對電流有阻礙作用，所以通過導(dǎo)體的電流的大小與 有關(guān)。
（2）探究方法： 法。為了研究通過導(dǎo)體的電流跟電阻的關(guān)系，我們應(yīng)控制導(dǎo)體兩端的 一定，通過換用不同的導(dǎo)體來改變電阻。
（3）結(jié)論：電壓一定時(shí)，通過導(dǎo)體的電流跟導(dǎo)體的電阻成 。
【合作探究】
探究一、電阻一定時(shí)，導(dǎo)體中的電流跟電壓的關(guān)系
【提出問題】電阻一定時(shí)，電流與電壓存在怎樣的關(guān)系？
【猜想與假設(shè)】因?yàn)殡妷菏切纬呻娏鞯脑颉Ｈ綦娮枰欢?，可能電壓越大，電流? 。
【設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)】
實(shí)驗(yàn)中，應(yīng)該控制哪些物理量不變，哪些量改變？畫出電路圖，寫出用到的實(shí)驗(yàn)器材。
（1）運(yùn)用控制變量法，控制 不變。并用電流表測出電路中的電流，用電壓表測出定值電阻兩端的電壓，通過調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器改變電阻 。
（2）實(shí)驗(yàn)電路圖如圖所示。
（3）實(shí)驗(yàn)器材：電源、定值電阻、滑動(dòng)變阻器、電鍵、電流表、電壓表、導(dǎo)線等。

【進(jìn)行實(shí)驗(yàn)】
（1）按電路圖把一個(gè)10Ω的定值電阻連接電路。
（2）閉合開關(guān)前，檢查電路中各元件的連接是否正確，將滑動(dòng)變阻器的滑片調(diào)到阻值最大處。
（3）調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器使電阻兩端的電壓分別為 1V、2V、3V、4V、5V、6V，讀出此時(shí)相應(yīng)的電流值記入下表中。
電阻R
10 Ω
電壓U/V
1.0
2.0
3.0
4.0
5.0
6.0
電流I/A
【分析論證】
（1）分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)電流與電壓有關(guān)，電流隨電壓的增大而增大，并且成 比。
（2）在坐標(biāo)系中根據(jù)各電流值和對應(yīng)的電壓值描點(diǎn)，畫出I-U圖像。分析圖像可得出：通過導(dǎo)體的電流與導(dǎo)體兩端的電壓成 比。
（3）實(shí)驗(yàn)結(jié)論：在電阻一定時(shí)，通過導(dǎo)體的電流與導(dǎo)體兩端的電壓成 。
【評估與交流】
（1）滑動(dòng)變阻器的作用：保護(hù)電路、改變定值電阻 。
（2）表格錯(cuò)誤數(shù)據(jù)的分析：分析比較各組數(shù)據(jù)電壓與電流的比值是否相同，不同的一組數(shù)據(jù)為錯(cuò)誤數(shù)據(jù)。
（3）提示：
①結(jié)論中的電流、電壓、電阻是針對同一導(dǎo)體而言的。
②明確電流與電壓存在的因果關(guān)系，電壓是導(dǎo)體中產(chǎn)生電流的原因，而不是導(dǎo)體中有了電流才在導(dǎo)體兩端產(chǎn)生電壓，所以不能說電阻一定時(shí)，電壓與電流成正比。
③在歸納結(jié)論時(shí)，不能漏掉前提條件“電阻一定”。
【例題1】在探究電阻一定時(shí)，電流與電壓關(guān)系的實(shí)驗(yàn)中，某同學(xué)連接的電路如圖所示，電源電壓保持3V不變，閉合開關(guān)，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，得到的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下表；下列說法正確的是（ ）
實(shí)驗(yàn)序號
1
2
3
4
5
電壓U/V
0.6
0.9
1.2
1.5
1.8
電流I/A
0.15
0.22
0.30
0.38
0.45
A．多次實(shí)驗(yàn)的目的是為了減小誤差
B．第4次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)是錯(cuò)誤的
C．由該實(shí)驗(yàn)可得出：在電阻一定時(shí)，通過導(dǎo)體的電流與導(dǎo)體兩端的電壓成正比
D．由該實(shí)驗(yàn)可得出：在電阻一定時(shí)，導(dǎo)體兩端的電壓與通過導(dǎo)體的電流成正比
【例題2】已知通過導(dǎo)體的電流與導(dǎo)體兩端的電壓和導(dǎo)體的電阻有關(guān)。某同學(xué)探究“通過導(dǎo)體的電流與導(dǎo)體兩端電壓的關(guān)系”。
（1）連接的部分電路如圖1，還應(yīng)該 _____；
A．將燈泡并聯(lián)在電流表兩端
B．將燈泡并聯(lián)在電壓表兩端
C．將定值電阻并聯(lián)在電流表兩端
D．將定值電阻并聯(lián)在電壓表兩端
（2）閉合開關(guān)前，應(yīng)將滑動(dòng)變阻器的滑片移動(dòng)到 _____端（選填“A”或“B”）；
（3）記錄的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下表：
在方格紙上畫出電流I與電壓U的關(guān)系圖像；______
（4）分析圖2得出的探究結(jié)論是：_____。
探究二、電壓一定時(shí)，電流與電阻的關(guān)系
【提出問題】電壓一定時(shí)，電流與電阻存在怎樣的關(guān)系？
【猜想與假設(shè)】因?yàn)殡娮鑼﹄娏饔凶璧K作用，所以若電壓一定，可能電阻越大，電流越 。
【設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)】要研究電流與電阻的關(guān)系，必須改變接入電路的 ，所以要更換不同的電阻R接入電路。實(shí)驗(yàn)中要控制 不變，所以需要在電路中串聯(lián)滑動(dòng)變速器，通過調(diào)節(jié)滑動(dòng)變速器，保持電阻R兩端的電壓不變，電路圖如圖所示。
【實(shí)驗(yàn)器材】電源、不同阻值的定值電阻多個(gè)、滑動(dòng)變阻器、開關(guān)、電流表、電壓表、導(dǎo)線等。
【進(jìn)行實(shí)驗(yàn)】
（1）按電路圖連接電路。
（2）閉合開關(guān)前，檢查電路中各元件的連接是否正確，將滑動(dòng)變阻器的滑片調(diào)到阻值最大處。
（3）把阻值為5Ω的定值電阻接入電路，閉合開關(guān)，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，使電壓表示數(shù)為3V保持不變，讀出電流表的示數(shù)，記錄在下面的表格中。
（4）把阻值為5Ω的定值電阻分別更換為10Ω、15Ω、25Ω的定值電阻，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，使電壓表示數(shù)保持3V不變，讀出電流表的示數(shù)，記錄在下面的表格中。
電壓U/V
2
電阻R/Ω
5
10
15
25
電流I/A
0.15
0.22
0.30
0.38
【分析論證】
（1）分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)：電流與電阻有關(guān)，電流隨電阻的增大而減小，且電流與電阻的乘積為一定值，說明電流與電阻并且成 比。
（2）在坐標(biāo)系中畫出I-R圖像。分析圖像可得出：通過導(dǎo)體的電流與導(dǎo)體的電阻成 比。
I-R圖像 I- 1R 圖象
（3）實(shí)驗(yàn)結(jié)論
在電阻一定時(shí)，通過導(dǎo)體的電流與導(dǎo)體的電阻成 。
【評估與交流】
（1）對I-R圖象的改進(jìn)是作出I- 1R 圖象，“電壓一定時(shí)，導(dǎo)體中的電流與導(dǎo)體的電阻成反比”也可以說成“電壓一定時(shí)，導(dǎo)體中的電流與導(dǎo)體 成正比”。
（2）更換阻值大的定值電阻后，電壓表示數(shù)不能調(diào)節(jié)到所需要的值的原因是電源電壓過大或滑動(dòng)變阻器的最大阻值過?。桓鼡Q阻值較小的定值電阻后，電流變大，若實(shí)驗(yàn)無法進(jìn)行，原因是電流表所選的量程過小。
（3）如果用干電池做實(shí)驗(yàn)，可以通過改變 來改變定值電阻兩端的電壓（圖甲）；如果用學(xué)生電源做實(shí)驗(yàn)，可以通過轉(zhuǎn)動(dòng)旋鈕來改變定值電阻兩端的電壓（圖乙）；如果用滑動(dòng)變阻器，可以將滑動(dòng)變阻器串聯(lián)在電路中起分壓作用，改變定值電阻兩端的電壓。
（4）注意：對實(shí)驗(yàn)結(jié)論兩種錯(cuò)誤的語言描述：
①“導(dǎo)體中的電流跟導(dǎo)體的電阻成反比”。 ——漏掉了結(jié)論的前提條件（在電壓一定時(shí)）。
②“電壓一定時(shí)，導(dǎo)體的電阻與導(dǎo)體中的電流成反比”?！e(cuò)了結(jié)論的因果關(guān)系（因?yàn)殡娮枋菍?dǎo)體本身的性質(zhì)，跟電壓和電流都沒關(guān)系）。
【例題3】小明在探究通過導(dǎo)體的電流跟電阻的關(guān)系實(shí)驗(yàn)中，如圖甲所示，電源電壓恒為6V，根據(jù)測量數(shù)據(jù)得到如圖乙所示圖像。以下結(jié)論正確的是（ ）
①實(shí)驗(yàn)中應(yīng)控制導(dǎo)體兩端的電壓不變，換用不同的導(dǎo)體
②實(shí)驗(yàn)過程中，小明控制導(dǎo)體兩端的電壓為2.5V
③分析圖像可得：在電壓一定時(shí)，導(dǎo)體的電阻與電流成反比
④分析圖像可得：在電壓一定時(shí)，導(dǎo)體的電流與電阻成反比
A. ① ② B. ③ ④ C. ① ④ D. ② ③
【例題4】小舟和小嘉兩位同學(xué)分別探究“電流和電阻的關(guān)系”。小舟探究過程如下：
【實(shí)驗(yàn)步驟】
Ⅰ．根據(jù)設(shè)計(jì)的方案將阻值為5Ω的電阻接入電路，閉合開關(guān)，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的滑片，觀察并記錄相關(guān)數(shù)據(jù)；
Ⅱ．換用阻值為10Ω、20Ω的電阻，重復(fù)上述過程。
請你用筆畫線代替導(dǎo)線，將電壓表接入圖甲電路中；______。
【得出結(jié)論】小舟對記錄的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，并繪制成圖乙，據(jù)此得出的結(jié)論是 __________；
【交流反思】小嘉用和小舟同樣的器材進(jìn)行實(shí)驗(yàn)卻無法得出正確結(jié)論，其記錄的數(shù)據(jù)如表所示，請你幫他分析原因：_________。
【精講點(diǎn)撥】
1. 導(dǎo)體中的電流與導(dǎo)體兩端的電壓成正比，其前提條件是電阻一定；不能反過來說電壓跟電流成正比，因?yàn)殡妷菏请娫刺峁┑?，它的大小與導(dǎo)體中通過的電流無關(guān)。
2. 導(dǎo)體中的電流與導(dǎo)體的電阻成反比，其前提條件是電壓一定；不能反過來說電阻跟電流成反比，因?yàn)殡娮枋菍?dǎo)體本身的一種性質(zhì)，它的大小由導(dǎo)體本身來決定，與導(dǎo)體中通過的電流無關(guān)。
【歸納整理】
第1節(jié) 電流與電壓和電阻的關(guān)系
【課堂練習(xí)】
1. 在“探究電流與電壓的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)中，用定值電阻進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，得出了電流與電壓的關(guān)系（ ）
A B C D
2．在“探究電流與電阻的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中如圖，下列說法正確的是（ ）
A．導(dǎo)體中的電流與導(dǎo)體的電阻成正比
B．實(shí)驗(yàn)中應(yīng)控制電阻兩端電壓不變
C．記錄多組數(shù)據(jù)是為了求平均值，減小誤差
D．實(shí)驗(yàn)只需用到一個(gè)10Ω的電阻

3. 小剛用圖所示電路探究“通過導(dǎo)體的電流跟電阻的關(guān)系”。實(shí)驗(yàn)過程中，當(dāng)把電阻R由5Ω更換為10Ω后，為了探究上述問題，他應(yīng)采取的操作是（ ）
A．保持變阻器滑片不動(dòng) B．將變阻器滑片適當(dāng)向左移動(dòng)
C．將變阻器滑片適當(dāng)向右移動(dòng) D．適當(dāng)增加電池的節(jié)數(shù)
4．張華同學(xué)在探究通過導(dǎo)體的電流與其兩端電壓的關(guān)系時(shí)，將記錄的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)通過整理作出了如圖所示的圖像，根據(jù)圖像，下列說法錯(cuò)誤的是（ ）
A．通過導(dǎo)體a的電流與其兩端的電壓成正比
B．導(dǎo)體a的電阻大于導(dǎo)體b的電阻
C．當(dāng)在導(dǎo)體b的兩端加上1V的電壓時(shí)，通過導(dǎo)體b的電流為0.1A
D．將a、b兩導(dǎo)體串聯(lián)后接到電壓為3V的電源上時(shí)，a導(dǎo)體兩端的電壓小于3V
5. 小華用圖示電路探究“電流跟電阻的關(guān)系”，他按正確的操作方法進(jìn)行了多次實(shí)驗(yàn)，記錄了多組數(shù)據(jù)，如果電源電壓保持不變，對他的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，下列物理量中發(fā)生改變的是（ ）
A．定值電阻兩端的電壓 B．滑動(dòng)變阻器兩端的電壓
C．電壓表與電流表示數(shù)之比 D．定值電阻與滑動(dòng)變阻器兩端電壓之比

6. 在“探究通過導(dǎo)體的電流與電阻的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)中：
（1）小明連接的電路如圖甲所示，請用筆畫線代替導(dǎo)線把電路連接完整______；
（2）根據(jù)表格中記錄的三組數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)電阻越大則電流越小，要判斷電流與電阻是否成反比，在不畫坐標(biāo)圖像的前提下，應(yīng)該如何對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理：______。
實(shí)驗(yàn)序號
R/Ω
I/A
①
5
0.40
②
10
0.20
③
20
0.10
7．為了做“探究電流與電壓的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)，小明使用電壓恒為3V的電源、開關(guān)、導(dǎo)線若干、定值電阻R1、電流表，電壓表和滑動(dòng)變阻器連接了圖甲所示的電路：
（1）閉合開關(guān)后，小明調(diào)節(jié)滑片使電壓表示數(shù)為0.5V，記錄電流表讀數(shù)，再將滑片向著靠近 _____端的方向移動(dòng)，使電壓表示數(shù)為1.0V，繼續(xù)記錄電流表讀數(shù)；（選填“A”或“B”）
（2）完成實(shí)驗(yàn)并整理器材后，小明將所得數(shù)據(jù)描點(diǎn)連線畫出如圖乙所示的R1的I﹣U圖像，并根據(jù)圖像得出結(jié)論：_______；
（3）為了得到更具有普遍性的結(jié)論，小白利用小明的實(shí)驗(yàn)器材，僅將R1更換為不同阻值的定值電阻R2，重新連接電路并進(jìn)行相同操作，畫出的I-U圖像卻如圖丙所示，小明幫助小白進(jìn)行分析，確認(rèn)是電路連接錯(cuò)誤，該錯(cuò)誤為：_____________；
（4）小明還認(rèn)為，即使不重新進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，利用小白的現(xiàn)有數(shù)據(jù)，也能畫出R2的I-U圖像。請你在圖乙中畫出R2的I-U圖，并通過圖像分析，R2_____R1（選填“＞”、“＜”或“＝”）。
8. 小桃在做“探究電流與電阻的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)時(shí)，連接實(shí)物電路如圖，電源電壓為3V。
（1）連接實(shí)物電路前，開關(guān)應(yīng)_________；電路接通前，滑動(dòng)變阻器的滑片P應(yīng)置于滑動(dòng)變阻器的______端(填“A”或“B”)；電路中滑動(dòng)變阻器起到了保護(hù)電路元件安全和_______的作用；
（2）閉合開關(guān)后無論怎樣移動(dòng)滑動(dòng)受用器的滑片P，發(fā)現(xiàn)電流表示數(shù)幾乎為零，電壓表示數(shù)約為3V，小桃猜想這可能是由電路中的元件________(填元件的字母代號)發(fā)生________故障引起的；
（3）故障排除后，小桃得到的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如表所示，這些數(shù)據(jù)中有一組是明顯錯(cuò)誤的，跟其他數(shù)據(jù)的規(guī)律完全不同，可能是讀取這組數(shù)據(jù)時(shí)粗心所引起的。分析時(shí)需要把它清除。錯(cuò)誤數(shù)據(jù)是第_______組；（填數(shù)據(jù)序號）
（4）剔除錯(cuò)誤數(shù)據(jù)后，小桃得到的結(jié)論是：電壓一定時(shí)，導(dǎo)體中的電流與導(dǎo)體的電阻成________比；
（5）小桃和其他組的小田交流時(shí)發(fā)現(xiàn)，兩細(xì)同學(xué)收集數(shù)據(jù)的方案不同：
小桃的方案：收集電壓為3V時(shí)，電流與電阻的關(guān)系的幾組數(shù)據(jù)，比較電流與電阻的關(guān)系了；
小田的方案：收集電壓分別為1V、2V、3V的三個(gè)小組電流與電阻的關(guān)系的多組數(shù)據(jù)，比較電流與電阻的關(guān)系；
你認(rèn)為_____________的方案更合理。
【課后反思】
本節(jié)課學(xué)習(xí)中，你有哪些收獲，還有哪些問題？
實(shí)驗(yàn)次數(shù)
1
2
3
4
5
6
電阻R/Ω
5
電壓U/V
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
電流I/A
0.10
0.20
0.30
0.40
0.50
0.60
次數(shù)
電阻/Ω
電流/A
1
5
0.30
2
10
0.20
3
20
0.12
數(shù)據(jù)序號
1
2
3
4
5
6
電流I/A
0.40
0.19
0.13
0.14
0.08
0.07
電阻R/Ω
5
10
15
20
25
30