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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
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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
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