初中物理：电流与电压和电阻的关系
初中物理：电流与电压和电阻的关系
在初中物理学习中，电流、电压和电阻是三个非常重要的概念。它们之间存在着怎样的关系？如何通过实验来探究这些关系？本文将通过两个具体的实验，帮助读者深入理解电流与电压、电阻之间的定量关系。
学习目标
- 通过实验探究电流、电压和电阻的关系，让学生经历科学探究的全过程。
- 进一步熟悉探究实验中常用的一种方法——控制变量法。
- 会观察、收集、分析实验中的数据并尝试采用图像法分析实验数据。
- 能说出电流与电压、电阻间的正比、反比关系。
物理量 | 物理意义 | 符号 | 单位 |
|---|---|---|---|
电流 | 电荷定向移动 | I | A |
电压 | 使电荷移动形成电流的原因 | U | V |
电阻 | 导体对电流的阻碍作用 | R | Ω |
知识点1：探究电流与电压的关系
猜想与假设
猜想：电阻 R 一定时，电流 I 跟电压 U 成正比
猜想依据：电压是产生电流的原因，电压越高，电流越大
实验器材
设计实验
运用控制变量法，控制电阻的阻值不变，改变电阻两端电压，观察并记录电流表示数，分析电流随电压变化的规律。
进行实验
（1）按照电路图连接实物电路
（2）电路连接无误后闭合开关，移动滑动变阻器的滑片，使电压表示数分别为 1 V、2 V、3 V、4V、5V、6 V，读出相应的电流表示数，并记录在表中。
电阻 R / Ω | 电压 U / V | 电流 I / A |
|---|---|---|
10 | 1 | 0.1 |
10 | 2 | 0.2 |
10 | 3 | 0.3 |
10 | 4 | 0.4 |
10 | 5 | 0.5 |
10 | 6 | 0.6 |
绘制图象
分析论证
导体的电阻不变时，通过导体的电流随电压的增大而增大，且 U/ I 为一定值，即 I 与 U 成正比。
实验结论
在电阻一定时，通过导体的电流与导体两端的电压成正比。
知识点 2：探究电流与电阻的关系
猜想与假设
猜想：电压 U 一定时，电流 I 跟电阻 R 成反比
猜想依据：导体对电流有阻碍作用，电阻越大，电流越小
设计实验
要探究电流与电阻的关系，需要改变接入电路电阻的大小。在更换不同阻值的定值电阻进行实验时，通过调节滑动变阻器保证电阻两端的电压不变。
实验电路图
进行实验
（1）按照电路图连接实物电路，将 5 Ω 的电阻接入电路中。
（2）确定电路连接无误后，闭合开关，调节滑动变阻器的滑片，使电压表的示数为 3 V，读出电流表的示数并填入表中。
（3）断开开关，将阻值为 5 Ω 的定值电阻更换为 10 Ω、15 Ω 的定值电阻，调节滑动变阻器的滑片，使电压表示数保持 3 V 不变，分别读出对应电流表的示数并填入表中。
（4）在坐标系中根据各电流值和对应的电阻值描点，并用平滑曲线连接各点，画出 I-R 关系图象。
电压 U / V | 电阻 R / Ω | 电流 I / A |
|---|---|---|
3 | 5 | 0.6 |
3 | 10 | 0.3 |
3 | 15 | 0.2 |
分析论证
导体两端的电压不变时，导体中的电流与导体电阻的乘积I 不变，即 I与R成反比。
实验结论
电压一定时，通过导体的电流与导体的电阻成反比。
实例精讲
在电阻一定时探究电流与电压关系的实验中，小凯把定值电阻、电流表、电压表、滑动变阻器、开关和电源连接成了如图所示的电路，正准备闭合开关时，旁边的小兰急忙拦住他，说接线错了。
请你检查一下电路，错在哪里？小兰发现只要改接一根导线就可以，请把接错的那一根导线找出来，打上“×”，再画线把它改到正确的位置上。